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Modulacion PCM

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by

Javier Andres

on 21 October 2013

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Transcript of Modulacion PCM

Universidad San Buenaventura de Cali
Modulación PCM

En la modulación de pulsos, lo que se varía es alguno de los parámetros de un tren de pulsos uniformes, bien sea su amplitud, duración o posición. En este tipo de modulación se distinguen dos clases: modulación analógica de pulsos, en que la información se transmite básicamente en forma analógica, pero la transmisión tiene lugar a intervalos discretos de tiempo y modulación digital de pulsos en que la señal de información es discreta, tanto en amplitud como en tiempo, permitiendo la transmisión digital como una secuencia de pulsos codificados, todos de la misma amplitud.
Modulación de Pulsos
En la modulación digital
, la señal de información es un flujo binario compuesto por señales binarias, es decir cuyos niveles de voltaje sólo son dos y corresponden a ceros y unos.
En la modulación analógica de pulsos
, la señal no necesariamente es de dos niveles, sino que el nivel de la señal puede tener cualquier valor real, si bien la señal es discreta, en el sentido de que se presenta a intervalos definidos de tiempo, con amplitudes, frecuencias, o anchos de pulso variables. Los esquemas de modulación de pulsos son varios, los más importantes:

• Modulación por amplitud de pulsos (PAM).
• Modulación por duración o anchura de pulsos (PWM o PDM).
• Modulación por posición de pulsos (PPM).
• Modulación por codificación de pulsos (PCM)
PCM se construye actualmente a través de 3 procesos separados:
PAM
cuantificación
codificación
La modulación por codificación de pulsos está presente en la mayoría de las aplicaciones para transmitir o procesar información analógica en forma digital. Sus ventajas se resumen en el hecho de emplear codificación de pulsos para la representación digital de señales analógicas, característica que lo distingue de todos los demás métodos de modulación analógica.
Algunas de sus ventajas más importantes son:
Robustez ante el ruido e interferencia en el canal de comunicaciones.
Regeneración eficiente de la señal codificada a lo largo de la trayectoria de transmisión.
Formato uniforme de transmisión para diferentes clases de señales en banda base, lo que permite integrarlas con otras formas de datos digitales en un canal común mediante el multiplexado en tiempo.
Facilidad de encriptar la información para su transmisión segura.
Cualidades e inconvenientes de PCM
La cuantización representa la amplitud de un muestra por la amplitud del nivel discreto más cercano. Cada valor de muestra tendrá que ser representado por un código. El numero de niveles de cuantización "M" esta estrechamente relacionado con el numero de bits "n" que son necesarios para codificar una señal. En casos prácticos se usan 8 bits para codificar cada muestra, por lo tanto se tiene:
M=2= 256 niveles
Cuantización PCM
El proceso de muestreo es común a todos los sistemas de modulación de pulsos y por lo general, su descripción se hace en el dominio del tiempo. Mediante el muestreo, una señal analógica continua en el tiempo, se convierte en una secuencia de muestras discretas de la señal, a intervalos regulares.
Muestreo
Después de ser cuantizada, la muestra de entrada, esta limitada a 256 valores discretos. La mitad de estas son muestras codificadas positivas, la otra mitad son muestras codificadas negativas. La codificación se encarga de ya dar la señal digital de nuestra señal de entrada analoga.
Codificación
La modulación por codificación de pulsos requiere de un ancho de banda considerablemente mayor que el de la señal en banda base. Algunos métodos de modulación, basados en PCM permiten reducir en cierta medida el ancho de banda aprovechando algunas de las características de la señal; entre ellos puede mencionarse la modulación por codificación diferencial de pulsos (DPCM4).
Variantes de PCM
Es un codificador de forma de onda que parte de la base de PCM pero añade algunas funcionalidades basadas en la predicción de las muestras de la señal. Se parte de una señal analógica (continua en el tiempo) la cual se quiere codificar. El primer paso a realizar es el proceso de muestreo (tomar el valor de la señal cada cierto período regular de tiempo). Con eso se consigue una señal discreta en el tiempo (compuesta por toda una serie de muestras equiespaciadas). El siguiente paso es la cuantificación: se preestablecen unos niveles (amplitudes) y (2 opciones):
[opción 1] se coge el valor de dos muestras consecutivas, se resta el valor de la segunda menos la primera, se cuantifica el resultado y finalmente se codifica, o bien
[opción 2] se hace la predicción de una muestra a partir de las muestras anteriores y se calcula la diferencia entre el valor de la muestra actual real y la predicción (el resultado es el error de predicción), se cuantifica el error y se codifica.
Aplicando uno de estos dos procesos se elimina la redundancia de la señal a corto término y se consiguen factores de compresión del orden de 4 (el tamaño del fichero se divide por 4). El motivo por el cual se reduce el tamaño del fichero es porque como se hace la diferencia entre dos muestras, el resultado será un valor pequeño y hasta cercano a cero y, por lo tanto, en codificación se necesitarán menos bits.
PCM Diferencial
Con PCM convencional, cada código es una representación binaria de signo y magnitud de una muestra en particular. Por lo tanto, los códigos de bit múltiple se requieren para representar muchos de los valores que la muestra puede tener.
La modulación de pulsos codificados diferenciales (DPCM) está diseñada específicamente para aprovechar las redundancias, de muestra a muestra, en las formas de onda de voz típicas.
Con DPCM, la diferencia en la amplitud de las dos muestras sucesivas, se transmite en vez de la muestra verdadera, debido a que el rango de las muestras individuales es mayor que la diferencia entre ellas, se requieren menos bits para el DPCM que para el PCM convencional.
PCM Convencional
Modulación por código de impulsos.- Es un proceso digital de modulación para convertir una señal analógica en un código digital. La señal analógica se muestrea, es decir, se mide periódicamente. En un convertidor analógico/digital, los valores medidos se cuantifican, se convierten en un número binario y se descodifican en un tren de impulsos. Este tren de impulsos es una señal de alta frecuencia portadora de la señal analógica original.
PCM (Modulación por Código de Impulsos)
Código binario PCM.- Un código de impulsos en el que los valores cuantificados son identificados por números tomados en orden. Este término no debe emplearse para transmisión por líneas.
PCM BINARY CODE
La Modulación por Pulsos Codificados (PCM) no es mas que un proceso digital de modulación para convertir una señal analógica en un código digital. En el cual la señal analógica se muestrea, es decir, se mide periódicamente. En un convertidor analógico/digital, los valores medidos se cuantifican, se convierten en un número binario y se descodifican en un tren de impulsos. Este tren de impulsos es una señal de alta frecuencia portadora de la señal analógica original.
Conclusión
- La transformación de una señal analógica en digital por PCM se realiza mediante 3 pasos:

1) Muestreo
2) Cuantización
3) Codificación
PAM
El primer paso en la codificación analógica - digital se llama PAM. Esta técnica recoge información análoga, la muestra (ó la prueba), y genera una serie de pulsos basados en los resultados de la prueba. El término prueba se refiere a la medida de la amplitud de la señal a intervalos iguales.

El método de prueba usado en PAM es más eficaz en otras áreas de ingeniería que en la comunicación de datos (informática). Aunque PAM está en la base de un importante método de codificación analógica - digital llamado modulación de código de pulso (PCM).

En PAM, la señal original se muestra a intervalos iguales como lo muestra la figura. PAM usa una técnica llamada probada y tomada. En un momento dado el nivel de la señal es leído y retenido brevemente. El valor mostrado sucede solamente de modo instantáneo a la forma actual de la onda, pero es generalizada por un periodo todavía corto pero medible en el resultado de PAM
Cuantificación
La cuantificación es un método de asignación de los valores íntegros a un rango específico para mostrar los ejemplos. Los resultados de la cuantificación están representados en la siguiente figura.
Codificación
Los dígitos binarios son transformados en un señal digital usando una de las técnicas de codage digital-digital. La figura muestra el resultado de la modulación de codage de pulso de la señal original codificada finalmente en señal unipolar. En la figura solo se muestran los 3 primeros valores de prueba.
Electrónica de Comunicaciones
Pregunta 1
Que es el PCM?

A. Es un proceso digital de modulación para convertir una señal analógica en un código digital.
B. Es un proceso analogo de modulación para convertir un codigo digital en una señal analoga.
C. Ninguna de las anteriores
Pregunta 2
El proceso actual del PCM es:

A. muestreo-cuantificación-codificación
B. PAM-cuantificación-codificación
C. PAM-muestreo-codificación
Pregunta 3
Para reducir el ancho de banda del PCM se utiliza:

A. PCM Diferencial
B. PAM
C. PWM
Pregunta 4
Una de las ventajas de usar PCM es:

A. Menores Costos
B. Menor Ancho de banda
C. Robustez ante el ruido e interferencia en el canal de comunicaciones.
Pregunta 5
Una de las desventajas de usar PCM es:

A. Utiliza mayor Ancho de Banda
B. Regeneración deficiente
C. Comunicación insegura
Desventajas
Mayor costo del sistema.

Mayor complejidad del sistema.

Mayor ancho de banda necesario
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