Tecnica De Modulacion PCM

PCM

Técnicas de modulación

Modulación analógica

• AM FM PM QAM DSB SSB

Modulación digital

• ASK CPM FSK MFSK MSK OOK PPM PSK QAM SC-FDE TCM

Espectro disperso

• CSS DSSS FHSS THSS

La modulación por impulsos codificados (MIC o PCM por sus siglas inglesas de Pulse Code Modulation) es un procedimiento demodulación utilizado para transformar una señal analógica en una secuencia de bits (señal digital), este método fue inventado por Alec Reeves en 1937. Una trama o stream PCM es una representación digital de una señal analógica en donde la magnitud de la onda analógica es tomada en intervalos uniformes (muestras), cada muestra puede tomar un conjunto finito de valores, los cuales se encuentran codificados.

Modulación

Introducción

Muestreo y cuantificación de una onda senoidal (roja) en código PCM de 4-bits

En la figura de la derecha observamos que una onda senoidal está siendo muestreada y cuantificada en PCM. Se toman las muestras a intervalos de tiempo regulares (mostrados como segmentos sobre el eje X). De cada muestra existen una serie de posibles valores (marcas sobre el eje Y). A través del proceso de muestreo la onda se transforma en código binario (representado por la altura de las barras grises), el cual puede ser fácilmente manipulado y almacenado.

En la Figura 1 se muestra la disposición de los elementos que componen un sistema que utiliza la modulación por impulsos codificados. Por razones de simplificación, sólo se representan los elementos para la transmisión de tres canales.

Figura 1.- Disposición de elementos en un sistema MIC

En la Figura 2 tenemos las formas de onda en distintos puntos del sistema anteriormente representado

Figura 2.- Formas de onda en diversos puntos de un sistema MIC

Las funciones de las distintas etapas de las que consta el sistema se detallan a continuación.

Muestreo

Consiste en tomar muestras (medidas) del valor de la señal n veces por segundo, con lo que tendrán n niveles de tensión en un segundo.

Así, cuando en el sistema de la Figura 1 aplicamos en las entradas de canal las señales (a), (b) y (c) (Figura 2), después del muestreo obtenemos la forma de onda.

Para un canal telefónico de voz es suficiente tomar 8.000 muestras por segundo, o, lo que es lo mismo, una muestra cada 125 μseg. Esto es así porque, de acuerdo con el teorema, si se toman muestras de una señal eléctrica continua a intervalos regulares y con una frecuencia doble a la frecuencia máxima que se quiera muestrear, dichas muestras contendrán toda la información necesaria para reconstruir la señal original.

Como en este caso tenemos una frecuencia de muestreo de 8 kHz (período 125 μseg), sería posible transmitir hasta 4 kHz, suficiente por tanto para el canal telefónico de voz, donde la frecuencia más alta transmitida es de 3,4 kHz.

El tiempo de separación entre muestras (125 μseg) podría ser destinado al muestreo de otros canales mediante el procedimiento de multiplexación por división de tiempo (TDM).

Cuantificación

Por eso en la cuantificación se asigna un determinado valor discreto a cada uno de los niveles de tensión obtenidos en el muestreo. Como las muestras pueden tener un infinito número de valores en la gama de intensidad de la voz, gama que en un canal telefónico es de aproximadamente 60 dB, o, lo que es lo mismo, una relación de tensión de 1000:1, con el fin de simplificar el proceso, lo que se hace es aproximar al valor más cercano de una serie de valores predeterminados.

Codificación

En la codificación, a cada nivel de cuantificación se le asigna un código binario distinto, con lo cual ya tenemos la señal codificada y lista para ser transmitida. La forma de una onda sería la indicada como (f) en la Figura 2.F

En telefonía, la señal analógica vocal con un ancho de banda de 4KHz se convierte en una señal digital de 64 Kbps. En telefonía pública se suele utilizar transmisión plesiócrona, donde, si se usa un E1, podrían intercalarse otras 29 señales adicionales. Se transmiten, así, 32x64000 = 2.048.000 bps (30 canales para señales de voz, uno para señalización y otro para sincronismo).

Recuperación de la señal analógica

En la recuperación se realiza un proceso inverso, con lo que la señal que se recompone se parecerá mucho a las originales (a), (b) y (c), si bien durante el proceso de cuantificación, debido al redondeo de las muestras a los valores cuánticos, se produce una distorsión conocida como ruido de cuantificación.

TDM

La multiplexación por división de tiempo (Time Division Multiple Access o TDMA) es una técnica que permite la transmisión de señales digitales y cuya idea consiste en ocupar un canal (normalmente de gran capacidad) de transmisión a partir de distintas fuentes, de esta manera se logra un mejor aprovechamiento del medio de transmisión. El Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) es una de las técnicas de TDM más difundidas.

Multiplexación por división de tiempo

La multiplexación por división de tiempo (MDT) o (TDM), del inglés Time Division Multiplexing, es el tipo de multiplexación más utilizado en la actualidad, especialmente en los sistemas de transmisión digitales. En ella, el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo).

En la figura 1 siguiente se representa, esquematizada de forma muy simple, un conjunto multiplexor-demultiplexor para ilustrar como se realiza la multiplexación-desmultiplexación por división de tiempo.

Figura 1.- Conjunto multiplexor-demultiplexor por división de tiempo

En este circuito, las entradas de seis canales llegan a los denominados interruptores de canal, los cuales se cierran de forma secuencial, controlados por una señal de reloj, de manera que cada canal es conectado al medio de transmisión durante un tiempo determinado por la duración de los impulsos de reloj.

En el extremo distante, el desmultiplexor realiza la función inversa, esto es, conecta el medio de transmisión, secuencialmente, con la salida de cada uno de los seis canales mediante interruptores controlados por el reloj del demultiplexor. Este reloj del extremo receptor funciona de forma sincronizada con el del multiplexor del extremo emisor mediante señales de temporización que son transmitidas a través del propio medio de transmisión o por un camino.

Uso en telefonía celular

Mediante el uso de TDMA se divide un único canal de frecuencia de radio en varias ranuras de tiempo (seis en D-AMPS y PCS, ocho en GSM). A cada persona que hace una llamada se le asigna una ranura de tiempo específica para la transmisión, lo que hace posible que varios usuarios utilicen un mismo canal simultáneamente sin interferir entre sí.

Existen varios estándares digitales basados en TDMA, tal como TDMA D-AMPS (Digital-Advanced Mobile Phone System), TDMA D-AMPS-1900, PCS-1900 (Personal Communication Services), GSM (Global System for Mobile Communication, en el que se emplea junto con saltos en frecuencia o frequency hopping ), DCS-1800 (Digital Communications System) y PDC (Personal Digital Cellular).

Características

• Se utiliza con modulaciones digitales.

• Tecnología simple y muy probada e implementada.

• Adecuada para la conmutación de paquetes.

• Requiere una sincronización estricta entre emisor y receptor.

• Requiere el Time advance.

FDM

El acceso múltiple por división de frecuencia (Frequency Division Multiple Access o FDMA, del inglés) es una técnica de multiplexación usada en múltiples protocolos de comunicaciones, tanto digitales como analógicos, principalmente de radiofrecuencia, y entre ellos en los teléfonos móviles de redes GSM.

En FDMA, el acceso al medio se realiza dividiendo el espectro disponible en canales, que corresponden a distintos rangos de frecuencia, asignando estos canales a los distintos usuarios y comunicaciones a realizar, sin interferirse entre sí. Los usuarios pueden compartir el acceso a estos distintos canales por diferentes métodos como TDMA, CDMA oSDMA, siendo estos protocolos usados indistintamente en los diferentes niveles del modelo OSI.

En algunos sistemas, como GSM, el FDMA se complementa con un mecanismo de cambio de canal según las necesidades de la red lo precisen, conocido en inglés comofrequency hopping o "saltos en frecuencia".

Su primera aparición en la telefonía móvil fue en los equipos de telecomunicación de primera generación (años 1980), siendo de baja calidad de transmisión y una pésima seguridad.[cita requerida] La velocidad máxima de transferencia de datos fue 240 baudios.

Características

• Tecnología muy experimentada y fácil de implementar.

• Gestión de recursos rígida y poco apta para flujos de tránsito variable.

• Requiere duplexor de antena para transmisión dúplex.

• Se asignan canales individuales a cada usuario.

• Los canales son asignados de acuerdo a la demanda.

• Normalmente FDMA se combina con multiplexing FDD

Multiplexación por división de frecuencia

La multiplexación por división de frecuencia (MDF) o (FDM), del inglés Frequency Division Multiplexing, es un tipo de multiplexación utilizada generalmente en sistemas de transmisión analógicos. La forma de funcionamiento es la siguiente: se convierte cada fuente de varias que originalmente

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