Las señales analógicas

INTRODUCCIÓN

Existe una amplia naturaleza de las señales analógicas, que básicamente las encontramos con una onda original y una distorsión, las mismas las tenemos que identificar una de la otra. Aquí surge la necesidad del audio digital ya que nos permite separar la señal original el ruido y la distorsión. La calidad de una señal de audio no es función del mecanismo de lectura, sino que parámetros tales como respuesta en frecuencia, linealidad y ruido son sólo funciones del conversor digital - analógico empleado.

En el proceso de conversión de la forma análoga a la forma digital y viceversa aparecen tres términos matemáticos o lógicos básicos: el muestreo, la cuantización y la codificación. El muestreo es el proceso de tomar medidas instantáneas de una señal análoga cambiante en el tiempo, tal como la amplitud de una forma de onda compleja. La información muestreada permite reconstituir más o menos una representación de la forma de onda original. Sin embargo, si las muestras son relativamente escasas (o infrecuentes), la información entre las muestras se perderá.

La tecnología actual incluye medios de gran ancho de banda (BW), como el cable coaxial, la fibra óptica y las microondas terrestres y satelital. Cualquiera de estos medios tiene una capacidad que sobrepasa las necesidades medias para transmitir una señal.

Para optimizar la utilización del medio de transmisión, se ha desarrollado la Multiplexación, que es un conjunto de técnicas que permite la transmisión simultánea de múltiples señales a través de un único enlace.

En este trabajo nos limitaremos a estudiar de manera profunda la Modulación por codificación de pulsos (PCM) y La Multiplexación que es una técnica analógica que se puede aplicar cuando el BW de un enlace es mayor que los BW combinados de las señales a transmitir.

OBJETIVO GENERAL

Lograr comprender de forma clara la modulación por codificación de pulsos como técnica moduladora, así como también la técnica de Multiplexación por división de frecuencia.

OBJETIVOS ESPECÍFICO

Comprender el proceso de cuantificación y codificación aplicadas a las señalas analógicas.

Visualizar los tipos de dispositivos que conforman estas técnicas.

Lograr ver como se simplifica el ruido a través del proceso de PCM.

Entender cómo lograr transmitir una señal por un único medio de comunicación.

Ver las diferentes frecuencias a la cual opera la telefonía analógica.

Modulación por codificación de pulsos (PCM)

Fundamentos

PCM = Pulse-Code Modulation. En España es frecuente emplear la abreviatura “MIC” de Modulación por impulsos codificados. Aunque es de uso común, el término es incorrecto. por una parte, pulso e impulso son dos cosas diferentes. Por otra, tampoco es lo mismo hablar de codificación de pulsos, que de pulsos codificados, también son cosas diferentes.

Este tipo de modulación, sin duda la más utilizada de todas las modulaciones de pulsos es, básicamente, el método de conversión de señales analógicas a digitales (CAD). PCM siempre conlleva modulación previa de amplitud de pulsos. Una señal analógica se caracteriza por el hecho de que su amplitud puede tomar cualquier valor entre un mínimo y un máximo, de forma continua. Una señal PAM también puede tener cualquier valor, pero en intervalos discretos. Esto significa que el posible número de valores de amplitud es infinito. Por otra parte, la amplitud de una señal digital sólo puede tener un número finito de valores, por lo general dos (cero y uno). Una señal analógica puede convertirse a digital mediante un proceso de muestreo y cuantificación. El muestreo la convierte en una señal PAM, la cuantificación redondea el valor de la amplitud al número permisible más cercano, generalmente en el intervalo (0, 2n) y lo codifica en un cierto número de bits. En realidad, no es estrictamente necesario transmitir con toda exactitud las amplitudes de las muestras. En el caso de señales de voz o de imagen, el receptor último es el oído o el ojo, que detectan sólo diferencias finitas, de modo que la señal original, continua, puede aproximarse por una señal formada por un conjunto de amplitudes discretas seleccionadas de forma tal que el error sea mínimo. Si las muestras de amplitudes distintas están muy cercanas entre sí, la señal aproximada prácticamente no se distinguirá de la señal continua original.

Desde un punto de vista práctico, es deseable una señal binaria, que puede tomar sólo dos valores, por su simplicidad. Para ello, la señal cuantificada a niveles discretos entre 0 y 2n valores, puede codificarse mediante un símbolo de n bits, por lo que generalmente la cuantificación va seguida de un proceso de codificación.

Cuantificación y codificación

Este proceso se resume en el diagrama de bloques de la figura 7.10.

Para efectuar esta conversión, la señal muestreada (PAM) se aplica, a través de una cadena de divisores de voltaje, a una serie de comparadores, cuyo número es igual al de niveles de cuantificación, como se ilustra en la figura 7.11. La otra entrada a los comparadores procede de un voltaje de referencia preciso, aplicado a un divisor de voltaje similar al anterior, con tantas resistencias como niveles de cuantificación haya. Así por ejemplo, para codificación a 8 bits se requieren 28 = 256 niveles de cuantificación y, por tanto 256 comparadores. Debido a la acción de los divisores de voltaje, tanto para la señal como para el voltaje de referencia, los voltajes serán coincidentes a la entrada de uno solo de los comparadores de la cadena, el cual producirá una salida “1”, en tanto que todos los restantes tendrán salida “0”. Es decir, en cada punto de muestreo, solamente uno de los comparadores entregará una señal diferente a los demás, que corresponderá al nivel de cuantificación de la señal de entrada.

Las salidas de los comparadores se aplican a un conversor de código con 256 entradas y 8 salidas, de modo que a la salida del codificador se tendrá una palabra o símbolo de 8 bits en paralelo, correspondiente al nivel de cuantificación en el punto de muestreo de la señal de entrada. Mediante un registro de desplazamiento

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