Title: TEMA III MODULACION POR CODIFICACI
1TEMA 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
2Indice
- Modulación por Codificación de Pulso PCM
- Cuantización y Ruido de Cuantización
- Ventajas de la PCM
- Circuitos Prácticos y Generación de PCM
- Descodificación sub-óptima
- Ancho de banda de PCM
- Efectos del ruido en PCM
- Proceso de Cuantización no uniforme
3Modulación 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.
4Modulación 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).
5Proceso 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.
6La 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.
7El 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.
8Proceso de Digitalización
- Formas de Ondas
- en un
- Sistema PCM
9Ventajas 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. -
10Ventajas de los sistemas PCM
- 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. - Las señales pueden almacenarse y ponerse a escala
en el tiempo de manera eficiente.
11Ventajas 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.
12Porque 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
13Generación de PCM
- Diagrama de bloques de un generador de PCM
- utilizando el codificador de rampa
14Decodificador de PCM Sub-óptimo
- Diagrama de bloques de un receptor de PCM
15Ancho 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
16Ancho 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
17Efectos 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.
18La 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
19Proceso de Cuantización No Uniforme
- Existen dos métodos de cuantización no uniformes
que son ampliamente utilizados - En América denominada Ley ?
- En Europa denominada Ley A
20Proceso 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.
21Proceso de cuantización no uniforme Ley ?
- Característica
- Grafica
- de la Ley ?
La curva aparece comprimida para pequeños valores
de voltajes de entrada.
22Proceso de cuantización no uniforme Ley ?
- Característica
- Grafica
- de la Ley ?
23Proceso de cuantización no uniforme Ley A
A es una constante positiva, comúnmente toma
valores de A 87,6
24Proceso de cuantización no uniforme
- Característica
- Grafica
- de la Ley A
25Comparación de ambas gráficas
Compare ambas gráficas y establezca sus
conclusiones. Porque existen las dos técnicas
en vez de una?
26Proceso de RecepciónCaso Cuantización No
Uniforme
- 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. - La característica del expansor es la inversa de
la característica de compresión. - La combinación de un compresor y un expansor se
llama compandor.
27RENDIMIENTO DE UN SISTEMA PCM CON CUANTIZACIÓN
UNIFORME Y SIN RUIDO EN EL CANAL
28Aplicaciones 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.
29Aplicaciones 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.
30Aplicaciones de PCM
A continuación veremos un diagrama de un sistema
operando bajo este principio.
31Diagrama de Bloques de un Sistema de
Comunicaciones Utilizando PCM.
32DILEMA 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
33Fin Tema III-B
GRACIAS
34Sistema PCM Proceso de Cuantización
35Sistema PCM Cuantización de Señal de entrada
36Sistema PCM Ruido de Cuantización
Cual es la Condición ideal?
Tener Ruido igual a CERO
37Sistema PCM Proceso de Digitalización
Codificación con 3 bits
38Sistema PCM Ruido de Cuantización
Cual es la Condición ideal?
Tener Ruido igual a CERO !