TEMA III MODULACION POR CODIFICACI - PowerPoint PPT Presentation

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TEMA III MODULACION POR CODIFICACI

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Title: Presentaci n de PowerPoint Author: CHARLO GONZALEZ Last modified by: hromeror Created Date: 3/17/2000 2:14:18 AM Document presentation format – PowerPoint PPT presentation

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Title: TEMA III MODULACION POR CODIFICACI


1
TEMA IIIMODULACION POR CODIFICACIÓN DE PULSOS
(PCM)(Parte II)
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA ANTONIO JOSÉ DE SUCRE VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica
Vigencia Abril 2008 Ch. González/H. Romero
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Indice
  1. Modulación por Codificación de Pulso PCM
  2. Cuantización y Ruido de Cuantización
  3. Ventajas de la PCM
  4. Circuitos Prácticos y Generación de PCM
  5. Descodificación sub-óptima
  6. Ancho de banda de PCM
  7. Efectos del ruido en PCM
  8. Proceso de Cuantización no uniforme

3
Modulación por Codificación de Pulso PCM.
  • Este tema está dedicado a explicar como es la
    fundamentación teórica y operativa de convertir
    una señal analógica en digital.
  • Este proceso se conoce con el nombre de
    digitalización en forma general y en el ambiente
    de las comunicaciones, se conoce como Modulación
    por Codificación de Pulso, PCM.

4
Modulación por Codificación de Pulso PCM.
  • En este tipo de modulación no solo se cuantifica
    la señal, sino que se usa un código para designar
    cada nivel en cada tiempo de muestreo, por lo
    cual recibe el nombre de Modulación de Código de
    Pulsos y se denota como PCM (Pulse Code
    Modulation).

5
Proceso de Cuantización y Codificación
  • Si se hace corresponder un dígito a cada nivel de
    manera que exista correspondencia uno a uno entre
    los niveles y el conjunto de los enteros reales,
    se puede construir una tabla de valores para
    representar binariamente cada valor de la señal
    en cada uno de los intervalos de muestreo.
  • De esta manera se logra digitalizar una señal
    contínua.

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La Cuantización
  • La señal original se compone de un grupo de
    valores contínuos en el tiempo, para
    discretizarla se divide en un grupo finito de
    magnitudes discretas entre un limite superior y
    un limite inferior.
  • Una señal cuantizada es una aproximación de la
    señal analógica.

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El Ruido de Cuantización
  • Las diferencias entre los niveles de las señales
    analógicas y cuantizada conducen a una
    incertidumbre que se conoce como ruido de
    cuantización.
  • El ruido de cuantización solo puede reducirse
    utilizando un número mayor de niveles, sin
    embargo al aumentar el número de niveles se
    requiere también un mayor ancho de banda mayor.

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Proceso de Digitalización
  • Formas de Ondas
  • en un
  • Sistema PCM

9
Ventajas de los sistemas PCM
  • En comunicaciones a largas distancias, las
    señales PCM pueden regenerarse por completo en
    estaciones repetidoras intermedias porque toda la
    información está contenida en el código.
  • En cada repetidora se transmite una señal
    esencialmente libre de ruido. Los efectos del
    ruido no se acumulan y solo hay que preocuparse
    por el ruido de la transmisión entre repetidoras
    adyacentes.
  •  

10
Ventajas de los sistemas PCM
  1. Los circuitos para la modulación y demodulación
    son todos digitales, alcanzando por ello gran
    confiabilidad y estabilidad, y se adaptan con
    rapidez al diseño lógico de circuitos integrados.
  2. Las señales pueden almacenarse y ponerse a escala
    en el tiempo de manera eficiente.

11
Ventajas de los sistemas PCM
  • Puede usarse un código eficiente para reducir la
    repetición innecesaria de información binaria (la
    redundancia en los mensajes).
  • Una codificación adecuada puede reducir los
    efectos del ruido y la interferencia.

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Porque Usar PCM ?
  • La gran DESVENTAJA de PCM es su gran ancho de
    banda en comparación con el ancho de banda que
    requiere la señal analógica original, sin embargo
    con las ventajas tan potentes que posee, con
    mucha frecuencia se recurre a la PCM para ser
    utilizados en los sistemas de comunicaciones.

Ruido y Errores
Ancho de Banda
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Generación de PCM
  • Diagrama de bloques de un generador de PCM
  • utilizando el codificador de rampa

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Decodificador de PCM Sub-óptimo
  • Diagrama de bloques de un receptor de PCM

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Ancho de Banda de PCM
  • Cada nivel de PAM puede ser representado por un
    código de n bits, dando como resultado M niveles
    diferentes, con M2n según el teorema de
    muestreo y se pueden representar cada Ts.
  • La frecuencia de muestreo denotada como fs se
    determina como

La tasa de bits se puede determinar como
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Ancho de Banda de PCM
  • Para condiciones de transmisión sin aliasing,
    , el ancho de banda se puede
    estimar por

Finalmente
El ancho de Banda es directamente proporcional al
número de bits
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Efectos del Ruido en PCM
  • A la salida de un sistema PCM la señal está
    corrompida por el ruido. Las causas pueden ser
  • Ruido de cuantización provocado por el
    cuantizador de M escalones en el transmisor PCM.
  • Errores de bits de la señal PCM recuperada. Los
    errores de bits son provocados por ruido en el
    canal, lo mismo que por una filtración
    inapropiada en el mismo, lo cual provoca
    interferencia intersimbolos.

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La Potencia de Ruido Total Promedio en PCM
  • La potencia de ruido total promedio se puede
    estimar como

La potencia promedio de la señal con respecto a
la potencia del ruido promedio es
M es el número de niveles de cuantización y Pe la
probabilidad de error
19
Proceso de Cuantización No Uniforme
  • Existen dos métodos de cuantización no uniformes
    que son ampliamente utilizados
  • En América denominada Ley ?
  • En Europa denominada Ley A

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Proceso de cuantización no uniforme Ley ?
  • La ley ? se puede determinar por la ecuación

donde los valores máximos permitidos para w1(t)
son ? 1, ? es un parámetro constante positivo y
ln es el logaritmo natural.
21
Proceso de cuantización no uniforme Ley ?
  • Característica
  • Grafica
  • de la Ley ?

La curva aparece comprimida para pequeños valores
de voltajes de entrada.
22
Proceso de cuantización no uniforme Ley ?
  • Característica
  • Grafica
  • de la Ley ?

23
Proceso de cuantización no uniforme Ley A
  • La ley A, se define como

A es una constante positiva, comúnmente toma
valores de A 87,6
24
Proceso de cuantización no uniforme
  • Característica
  • Grafica
  • de la Ley A

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Comparación de ambas gráficas
Compare ambas gráficas y establezca sus
conclusiones. Porque existen las dos técnicas
en vez de una?
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Proceso de RecepciónCaso Cuantización No
Uniforme
  1. Cuando se utiliza compresión en el transmisor, a
    la salida del receptor se debe utilizar expansión
    para restaurar los niveles de la señal a sus
    valores relativos correctos.
  2. La característica del expansor es la inversa de
    la característica de compresión.
  3. La combinación de un compresor y un expansor se
    llama compandor.

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RENDIMIENTO DE UN SISTEMA PCM CON CUANTIZACIÓN
UNIFORME Y SIN RUIDO EN EL CANAL
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Aplicaciones de PCM
Los sistemas de comunicaciones actuales, están
basados en su mayoría, en sistemas digitales, es
decir, transmisión de 1s y 0s en vez de valores
analógicos.
29
Aplicaciones de PCM
Esto tiene sus ventajas, pues tomando las
previsiones del caso se puede reducir el riesgo
de perder la señal por influencia del ruido.
Cada vez que se sospecha que la señal puede ser
contaminada con ruido y ser modificada, se le
realiza un proceso llamado regeneración.
30
Aplicaciones de PCM
A continuación veremos un diagrama de un sistema
operando bajo este principio.
31
Diagrama de Bloques de un Sistema de
Comunicaciones Utilizando PCM.
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DILEMA FINAL
PARA QUE DIGITALIZAR, ESO ES UNA PERDIDA DE
TIEMPO ! PCM DESPERDICIA ANCHO DE BANDA !
QUE HACER?
.. ESOS SISTEMAS ANALOGICOS SON UNA
TECNOLOGIA OBSOLETA Y EL RUIDO MMM
SOLUCION
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Fin Tema III-B
GRACIAS
34
Sistema PCM Proceso de Cuantización
35
Sistema PCM Cuantización de Señal de entrada
36
Sistema PCM Ruido de Cuantización
Cual es la Condición ideal?
Tener Ruido igual a CERO
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Sistema PCM Proceso de Digitalización
Codificación con 3 bits
38
Sistema PCM Ruido de Cuantización
Cual es la Condición ideal?
Tener Ruido igual a CERO !
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