TRANSMISIÓN TRANSMISIÓN

DIGITAL DIGITAL

Ventajas y desventajas de la transmisión Ventajas y desventajas de la transmisión digitaldigital

VentajasVentajas

Inmune al ruido, ya que Inmune al ruido, ya que en esta se evalúan en esta se evalúan durante un intervalo de durante un intervalo de muestreo si el pulso se muestreo si el pulso se encuentra arriba o abajo.encuentra arriba o abajo.Mas sencillas de medir y Mas sencillas de medir y evaluar.evaluar.Mejor procesamiento y Mejor procesamiento y multicanalización.multicanalización.Utilizan la regeneración Utilizan la regeneración de señales, en vez de la de señales, en vez de la amplificación.amplificación.Están mejor equipados Están mejor equipados para evaluar un para evaluar un rendimiento de error rendimiento de error (detección y corrección (detección y corrección de errores).de errores).

DesventajasDesventajas

Las señales analógicas Las señales analógicas codificadas de manera codificadas de manera digital requieren mayor digital requieren mayor ancho de banda para ancho de banda para transmitir.transmitir.Las señales analógicas Las señales analógicas deben convertirse en deben convertirse en códigos digitales para su códigos digitales para su transmisión y luego en transmisión y luego en analógicas para el analógicas para el receptor.receptor.La transmisión digital La transmisión digital requiere de requiere de sincronización precisa sincronización precisa entre el transmisor y entre el transmisor y receptor.receptor.Son incompatibles con Son incompatibles con las facilidades analógicas las facilidades analógicas existentes. existentes.

Métodos comunes de la Métodos comunes de la modulación por pulsos.modulación por pulsos.

PWM PWM modulación del ancho de pulso,modulación del ancho de pulso, se le conoce se le conoce también por modulación de duración de pulso (PDM) también por modulación de duración de pulso (PDM) o modulación de longitud de pulso (PLM). El ancho de o modulación de longitud de pulso (PLM). El ancho de pulso es proporcional a la amplitud de la señal pulso es proporcional a la amplitud de la señal analógica.analógica.

PPMPPM modulación de posición de pulso, la posición de un modulación de posición de pulso, la posición de un pulso de ancho constante, dentro de una ranura de pulso de ancho constante, dentro de una ranura de tiempo prescrita, varia de acuerdo a la amplitud de la tiempo prescrita, varia de acuerdo a la amplitud de la señal analógica.señal analógica.

PAM PAM modulación de amplitud de pulsos, la amplitud de modulación de amplitud de pulsos, la amplitud de pulso de posición constante y de ancho constante pulso de posición constante y de ancho constante varia de acuerdo a la amplitud de la señal analógica.varia de acuerdo a la amplitud de la señal analógica.

PCM PCM modulación de pulsos codificados, la señal modulación de pulsos codificados, la señal analógica se aprueba y se convierte a una longitud analógica se aprueba y se convierte a una longitud fija, numero binario serial para la transmisión, este fija, numero binario serial para la transmisión, este numero varia según la amplitud de la señal analógica.numero varia según la amplitud de la señal analógica.

Modulación de pulsos decodificados Modulación de pulsos decodificados (PCM)(PCM)

Es la única forma de modulación por Es la única forma de modulación por pulsos que se usa en sistemas pulsos que se usa en sistemas digitales. Con PCM los pulsos y digitales. Con PCM los pulsos y amplitud son de longitud fija, este es amplitud son de longitud fija, este es un sistema binario donde un pulso o un sistema binario donde un pulso o ausencia de pulsos representan 0 ó 1. ausencia de pulsos representan 0 ó 1.

El sistema PCM sencillo ( de un solo El sistema PCM sencillo ( de un solo sentido)sentido) Transmisión.Transmisión. El filtro pasa bandas El filtro pasa bandas

limita a la señal limita a la señal analógica de entrada analógica de entrada a la proporción de la a la proporción de la frecuencia de la banda frecuencia de la banda de voz estándar, el de voz estándar, el circuito de muestreo y circuito de muestreo y retención retención periódicamente periódicamente prueba la entrada de prueba la entrada de información analógica información analógica y las convierte en una y las convierte en una señal PAM. El señal PAM. El convertidor analógico convertidor analógico digital (ADC) convierte digital (ADC) convierte las muestras PAM a las muestras PAM a datos binarios.datos binarios.

Recepción.Recepción.

El convertidor digital a El convertidor digital a analógico (DAC) convierte analógico (DAC) convierte el flujo de datos binarios a el flujo de datos binarios a una señal PAM multinivel. una señal PAM multinivel. El circuito de retención y El circuito de retención y el filtro pasa bajos el filtro pasa bajos convierten ala PAM en su convierten ala PAM en su forma analógica original.forma analógica original.

CODECCODEC(Codificador/decodificador) (Codificador/decodificador)

realiza la codificación y realiza la codificación y decodificación de PCM.decodificación de PCM.

Circuito de muestreo y Circuito de muestreo y retenciónretención

Su propósito es probar Su propósito es probar periódicamente la señal de entrada periódicamente la señal de entrada analógica y convertir las muestras en analógica y convertir las muestras en una serie de niveles PAM. Para que el una serie de niveles PAM. Para que el ADC convierta la señal a un código ADC convierta la señal a un código digital.digital.

Apertura y tiempo de adquisiciónApertura y tiempo de adquisición

En el circuito de muestreo y retención En el circuito de muestreo y retención visto anteriormente; el FET actúa como visto anteriormente; el FET actúa como conmutador sencillo. Cuando se enciende conmutador sencillo. Cuando se enciende proporciona un cambio de baja proporciona un cambio de baja impedancia para depositar el voltaje de la impedancia para depositar el voltaje de la muestra analógica en el capacitor Cmuestra analógica en el capacitor C11. El . El tiempo que Qtiempo que Q1 1 esta encendido se llama esta encendido se llama apertura o tiempo de adquisición. apertura o tiempo de adquisición. Esencialmente QEsencialmente Q11 es el circuito de es el circuito de retención.retención.

Diferencias entre muestreo natural Diferencias entre muestreo natural y muestreo plano.y muestreo plano.

Muestreo natural Muestreo natural

Se da cuando el Se da cuando el muestreo se alarga muestreo se alarga y la conversión de y la conversión de analógica a digital analógica a digital se realiza con una se realiza con una señal analógica señal analógica cambiante.cambiante.

Muestreo superior Muestreo superior planoplano

Si la señal analógica Si la señal analógica se muestrea por se muestrea por corto tiempo y el corto tiempo y el voltaje de la voltaje de la muestra se muestra se mantiene a una mantiene a una amplitud constante amplitud constante durante el tiempo durante el tiempo de conversión A/D.de conversión A/D.

Caída:Caída:

Descarga gradual a través del Descarga gradual a través del capacitor, durante el tiempo de capacitor, durante el tiempo de conversión, se da a causa de la conversión, se da a causa de la descarga del capacitor a través descarga del capacitor a través de su propia resistencia de fuga de su propia resistencia de fuga (dispersión) y la impedancia de (dispersión) y la impedancia de entrada del seguidor de voltaje entrada del seguidor de voltaje ZZ22..

Teorema de muestreo de Teorema de muestreo de Nyquist.Nyquist.

Establece la mínima razón de muestreo Establece la mínima razón de muestreo (f(fss). Para que una muestra sea reproducida ). Para que una muestra sea reproducida correctamente en el receptor, cada ciclo correctamente en el receptor, cada ciclo de la señal de entrada analógica (fde la señal de entrada analógica (faa) debe ) debe muestrearse por lo menos dos veces. muestrearse por lo menos dos veces. Consecuentemente, la mínima razón de Consecuentemente, la mínima razón de muestreo es igual al doble de la frecuencia muestreo es igual al doble de la frecuencia de entrada de audio mas alta.de entrada de audio mas alta.

FFss>igual 2 f>igual 2 faa

Distorsión encimada Distorsión encimada “aliasing”“aliasing”

Se da cuando la fSe da cuando la fss es menor que el doble es menor que el doble de la fde la fa.a.

Debido a que el pulso muestreado es una Debido a que el pulso muestreado es una forma de onda repetitiva se compone de forma de onda repetitiva se compone de una serie de ondas de seno relacionadas una serie de ondas de seno relacionadas armónicamente. Las frecuencias laterales armónicamente. Las frecuencias laterales de una armónica se enciman a la banda de una armónica se enciman a la banda lateral de otra. La frecuencia que se lateral de otra. La frecuencia que se encima es un alias de la señal de entrada.encima es un alias de la señal de entrada.

Diferencia entre el código de Diferencia entre el código de magnitud y el código de magnitud y el código de magnitud de signo.magnitud de signo. Código de Código de

magnitudmagnitud Cuando la señal Cuando la señal

analógica se analógica se muestrea, se muestrea, se convierte en un convierte en un código binario serial; código binario serial; este se transmitirá al este se transmitirá al receptor en donde se receptor en donde se convertirá en la convertirá en la señal original estos señal original estos son códigos de n-bit son códigos de n-bit (enésimo bit) donde (enésimo bit) donde n pude ser cualquier n pude ser cualquier entero mayor que 1.entero mayor que 1.

Código de Código de magnitud de signomagnitud de signo

El bit mas significativo El bit mas significativo (MSB) es el bit de (MSB) es el bit de signo y los bits signo y los bits sobrantes se usan sobrantes se usan para magnitud.para magnitud.

DistorsiónDistorsión por por sobrecargasobrecarga

Si la magnitud de una muestra Si la magnitud de una muestra excede al intervalo de excede al intervalo de cuantización mas alto ocurre la cuantización mas alto ocurre la distorsión por sobrecarga ( o distorsión por sobrecarga ( o limitación de pico)limitación de pico)

CuantizaciónCuantización

Es cuando asignamos Es cuando asignamos códigos PCM a magnitudes códigos PCM a magnitudes absolutasabsolutas

Rango de cuantizaciónRango de cuantización

Cada código posee un rango de Cada código posee un rango de cuantización igual a + o - la mitad de la cuantización igual a + o - la mitad de la resolución, excepto los códigos para +0v resolución, excepto los códigos para +0v y -0v. Los codigos 0v tienen, cada uno un y -0v. Los codigos 0v tienen, cada uno un rango de entrada igual a la mitad de la rango de entrada igual a la mitad de la resolucion, pero debido a que hay dos resolucion, pero debido a que hay dos códigos 0v, el rango para 0v es también códigos 0v, el rango para 0v es también +o- la mitad de la resolución.+o- la mitad de la resolución.

Resolución: magnitud de tamaño mínimo Resolución: magnitud de tamaño mínimo del escalón, es igual en magnitud al del escalón, es igual en magnitud al voltaje del bit menos significativo.voltaje del bit menos significativo.

Error de cuantización (QError de cuantización (Qee))

Si se usan ADC de aproximación Si se usan ADC de aproximación sucesiva, la magnitud de la muestra sucesiva, la magnitud de la muestra se redondea al código válido mas se redondea al código válido mas cercano. Esto resulta error cuando cercano. Esto resulta error cuando el código se convierte nuevamente el código se convierte nuevamente a analógica, por el DAC, en el lado a analógica, por el DAC, en el lado de recepción. Este error es de recepción. Este error es equivalente al ruido auditivo (altera equivalente al ruido auditivo (altera la amplitud de la señal).la amplitud de la señal).

Rango Rango dinámicodinámico (RD) (RD)

Es la relación de la magnitud mas Es la relación de la magnitud mas grande posible a la magnitud mas grande posible a la magnitud mas pequeña posible que se puede pequeña posible que se puede decodificar por el DAC.decodificar por el DAC.

DR=V DR=V máximomáximo/V /V mínimomínimo

Relación entre DR, resolución Relación entre DR, resolución y el número de bits en un y el número de bits en un código PCMcódigo PCM

Se puede explicar de una mejor forma por medio Se puede explicar de una mejor forma por medio de un ejemplo:de un ejemplo:Un sistema PCM tiene los siguientes parámetros: Un sistema PCM tiene los siguientes parámetros: una frecuencia máxima de entradauna frecuencia máxima de entrada analógica de 4KHz, un voltaje decodificado en el receptor de 2.55 V y un mínimo del rango dinámica de 46dB. Determine lo siguiente: mínima razón de muestreo, mínimo numero de bits usados en el código PCM, resolución error de cuantización.

RELACIÓN ENTRE EL DR, RELACIÓN ENTRE EL DR, RESOLUCIÓN Y EL NUMERO DE RESOLUCIÓN Y EL NUMERO DE BITS EN UN CODIGO PCMBITS EN UN CODIGO PCM

Fs=2fa=2(4 Khz.)= 8 Khz. DR= 20 log 2.55= 48.16 Fs=2fa=2(4 Khz.)= 8 Khz. DR= 20 log 2.55= 48.16 dBdB

46dB=20 log Vmínimo resolución: 46dB=20 log Vmínimo resolución:

VminimoVminimo Máximo 2n-1 Máximo 2n-1

resolución= 0.01Vresolución= 0.01V

DR= 199.5DR= 199.5 Qe: resolución= 0.005VQe: resolución= 0.005V n= log (199.5 +1) = 7.63 2n= log (199.5 +1) = 7.63 2 log 2log 2

EficienciaEficiencia de de codificacióncodificación

Es una indicación numérica de que tan Es una indicación numérica de que tan eficientemente se usa un código PCM, eficientemente se usa un código PCM, es la relación del mínimo numero de es la relación del mínimo numero de bits requerido para lograr un rango bits requerido para lograr un rango dinámico especifico al numero real de dinámico especifico al numero real de bits PCM utilizados.bits PCM utilizados.

Eficiencia de codificación= Eficiencia de codificación= min. # de bitsmin. # de bits x x 100100

# real de bits# real de bits

SQRSQR

Relación de voltaje de señal-a-Relación de voltaje de señal-a-voltaje de ruido de cuantización. voltaje de ruido de cuantización. Ocurre cuando la señal de entrada Ocurre cuando la señal de entrada esta en su máxima amplitud (101 esta en su máxima amplitud (101 o 001).o 001).

Cual es la relación entre Cual es la relación entre SDR, resolución, DR y el SDR, resolución, DR y el numero de bits en un numero de bits en un código PCMcódigo PCM

Para una señal de entrada de máxima 3V:Para una señal de entrada de máxima 3V: SQR=SQR= voltaje máximo =V voltaje máximo =V máximo máximo = 3 = 6= 3 = 6 voltaje de ruido de cuantización Vvoltaje de ruido de cuantización Vlsb /2 lsb /2 0.50.5

Como podemos ver que la SQR no es constante genera un error de cuantización Como podemos ver que la SQR no es constante genera un error de cuantización o de distorsión o de distorsión

Para los códigos PCM lineales ( Todas las magnitudes deben de ser iguales ).Para los códigos PCM lineales ( Todas las magnitudes deben de ser iguales ). La relación de la potencia de la señal de a la potencia de ruido de cuantización ( La relación de la potencia de la señal de a la potencia de ruido de cuantización (

también es llamada como relación de señal a distorsión o relación de señal a también es llamada como relación de señal a distorsión o relación de señal a ruido) se determina de la siguiente manera: ruido) se determina de la siguiente manera:

SQR (dB)= 10 log vSQR (dB)= 10 log v22/R/R

(q(q22/R)/R)

Diferencia entre códigos Diferencia entre códigos PCM lineales y no linealesPCM lineales y no lineales

LinealesLineales

La exactitud La exactitud (resolución) para las (resolución) para las señales analógicas señales analógicas de mayor amplitud de mayor amplitud es igual que para las es igual que para las de menor amplitud.de menor amplitud.

El SQR para las de El SQR para las de menor amplitud es menor amplitud es menor que para las menor que para las señales de mayor señales de mayor amplitudamplitud

No linealesNo lineales

El tamaño del escalón El tamaño del escalón incrementa con la incrementa con la amplitud de la señal amplitud de la señal de entrada.de entrada.

Debido a que la Debido a que la relación de Vrelación de Vmáx. máx. a Va Vmin.min. se incrementa con se incrementa con este tipo de este tipo de codificación, el rango codificación, el rango dinámico será mayor dinámico será mayor que con un código que con un código uniforme.uniforme.

Ruido de canal inactivoRuido de canal inactivo

En los tiempos cuando no hay una En los tiempos cuando no hay una señal de entrada analógica, la señal de entrada analógica, la única entrada al muestreador de única entrada al muestreador de PAM será el ruido térmico PAM será el ruido térmico aleatorio o ruido de canal inactivo aleatorio o ruido de canal inactivo (ocioso) y se convierte a una (ocioso) y se convierte a una muestra PAM, como si fuera una muestra PAM, como si fuera una señal.señal.

Diferencias entre la Diferencias entre la cuantización de medio escalón cuantización de medio escalón y media elevacióny media elevación

De medio escalón:De medio escalón: Con esta el primer Con esta el primer

intervalo de intervalo de cuantización se cuantización se agranda mas en agranda mas en amplitud que el resto amplitud que el resto de los escalones.de los escalones.

El ruido puede ser mas El ruido puede ser mas grande y aun ser grande y aun ser cuantizado como cuantizado como código 0 positivo o código 0 positivo o negativo.negativo.

De media elevación:De media elevación: Los códigos positivos y Los códigos positivos y

negativos de magnitud negativos de magnitud mas baja tienen el mas baja tienen el mismo rango de voltaje mismo rango de voltaje que en todos los demás que en todos los demás códigos (+o- la mitad de códigos (+o- la mitad de la resolución)la resolución)

Menos ruido en el canal Menos ruido en el canal inactivo, pero la inactivo, pero la desventaja es una desventaja es una posible magnitud, mas posible magnitud, mas grande, en el intervalo grande, en el intervalo de cuantización más de cuantización más bajo.bajo.

CompansorCompansor

Es el proceso de comprimir, y Es el proceso de comprimir, y después expandir; con estos después expandir; con estos sistemas la señal analógica de sistemas la señal analógica de amplitud mas alta se comprime amplitud mas alta se comprime antes de su transmisión , después antes de su transmisión , después expandidas en el receptor.expandidas en el receptor.

El parámetro El parámetro µµ

Determina el rango de potencia de la Determina el rango de potencia de la señal en la cual el SQR es relativamente señal en la cual el SQR es relativamente constante. Entre mas alta sea la constante. Entre mas alta sea la µ, hay µ, hay más compresión; para que una µ=0 la más compresión; para que una µ=0 la curva es lineal (sin compresión)curva es lineal (sin compresión)

Proceso de compansor Proceso de compansor digitaldigital Este proceso involucra la compresión, por el Este proceso involucra la compresión, por el

lado de transmisión ,después de que la lado de transmisión ,después de que la muestra de entrada a sido convertida a un muestra de entrada a sido convertida a un código PCM lineal; y la expansión en el lado código PCM lineal; y la expansión en el lado de recepción, antes de codificarla.de recepción, antes de codificarla.

Con la compansión digital, la señal analógica Con la compansión digital, la señal analógica primero se muestrea y se convierte a un primero se muestrea y se convierte a un código lineal, después el código lineal se código lineal, después el código lineal se comprime de manera digital. Por el lado de la comprime de manera digital. Por el lado de la recepción, se comprime el código PCM recepción, se comprime el código PCM recibido, se expande y después se recibido, se expande y después se decodifica.decodifica.

MODULACIÓN PCM DELTA MODULACIÓN PCM DELTA

DELTA: Utiliza un código PCM de bits sencillo, para DELTA: Utiliza un código PCM de bits sencillo, para lograr que la transmisión digital de las señales lograr que la transmisión digital de las señales analógicas. En esta modu7lación en vez de analógicas. En esta modu7lación en vez de transmitir una representación codificada de la transmitir una representación codificada de la muestra, solo se transmite un bit sencillo lo cual muestra, solo se transmite un bit sencillo lo cual simplemente solo indica si esa muestra es simplemente solo indica si esa muestra es mayor o menor de la muestra anterior.mayor o menor de la muestra anterior.

DEFINA SOBRE CARGA DE LA DEFINA SOBRE CARGA DE LA PENDIENTE Y RUIDO GRANULARPENDIENTE Y RUIDO GRANULAR

SOBRE CARGA DE LA PENDIENTE: Se da SOBRE CARGA DE LA PENDIENTE: Se da cuando la señal de entrada analógica cuando la señal de entrada analógica cambia a una tasa mas rápida de que el cambia a una tasa mas rápida de que el DAC pueda mantener.DAC pueda mantener.

RUIDO GRANULAR: Consta de una señal RUIDO GRANULAR: Consta de una señal reconstruida , y asociada con un sistema reconstruida , y asociada con un sistema de modulación delta. Estas prevalecen de modulación delta. Estas prevalecen mas en las señales analógicas que tiene la mas en las señales analógicas que tiene la pendiente granular y sus amplitudes solo pendiente granular y sus amplitudes solo varían en una pequeña cantidad.varían en una pequeña cantidad.

MODULACIÓN DELTA ADAPTIVA MODULACIÓN DELTA ADAPTIVA Y MODULACIÓN CONVENCIONALY MODULACIÓN CONVENCIONAL

DELTA ADAPTATIVA: Es un sistema en donde el DELTA ADAPTATIVA: Es un sistema en donde el tamaño del escalón DAC varia automáticamente, tamaño del escalón DAC varia automáticamente, dependiendo de las características de amplitud de la dependiendo de las características de amplitud de la señal de entrada analógica, cuando el esta de señal de entrada analógica, cuando el esta de transmisión es una cadena de 0 y 1 consecutivos transmisión es una cadena de 0 y 1 consecutivos indica queindica que

MODULACIÓN CONVENCIONAL: Es aquella que no MODULACIÓN CONVENCIONAL: Es aquella que no presenta la problemas de sobre carga de la pendiente presenta la problemas de sobre carga de la pendiente y ruido granular. y ruido granular.

PCM DIFERENCIAL Y PCM DIFERENCIAL Y CONVENCIONALCONVENCIONAL PCM convencional: cada código es cuna PCM convencional: cada código es cuna

representación binaria de signo de magnitud representación binaria de signo de magnitud de muestra particular. Este la muestra de muestra particular. Este la muestra recibida se convierte a analógica, se recibida se convierte a analógica, se almacena y después, se agrega con la almacena y después, se agrega con la siguiente muestra recibida.siguiente muestra recibida.

PCM diferencial: Esta requiere menos bits, es PCM diferencial: Esta requiere menos bits, es la amplitud de las dos muestras sucesivas se la amplitud de las dos muestras sucesivas se trasmite en vez de la muestra verdadera, el trasmite en vez de la muestra verdadera, el resultado de este es la diferencia de las dos resultado de este es la diferencia de las dos señales.señales.

FINFINKARINA MORA KARINA MORA JOHANNA JIMENEZJOHANNA JIMENEZ