Modulación
por codificación de pulsos: PCM
Modulación
por codificación de pulsos (PCM). 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, PCM siempre conlleva modulación previa de amplitud de pulsos.
La señal PCM se genera por medio de tres operaciones básicas: muestreo,
cuantización y decodificación. La operación de muestro genera una señal PAM de
cresta plana. Modulación de amplitud de pulso (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.
En
PAM, la señal original se muestra a intervalos iguales como lo muestra en la
siguiente 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
Figura 2 PAM
PAM CRESTA PLANA
PAM es ineficaz en comunicaciones es por que aunque traduzca la forma actual de
la onda a una serie de pulsos, siguen teniendo amplitud (pulsos)(todavía señal
analógica y no digital). Para hacerlos digitales, se deben de modificar usando
modulación de código de pulso (PCM).
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 figura .
Figura Señal PAM cuantificada
O Si suponemos que cada una de las palabras digitales contiene n dígitos
binarios existen: n
M = 2 palabras de código único posibles; cada palabra de código corresponde a
un cierto nivel de amplitud. Sin embargo cada valor muestreado de la señal
analógica puede ser cualquiera de un número infinito de niveles, de modo que se
usa la palabra digital que representa la amplitud que más se aproxima al valor
muestreado real. Esto se llama cuantización.
La
operación de cuantización se ilustra en la siguiente figura para el caso del
nivel M=8 se dice que este cuantizador es uniforme porque todos los escalones
son de igual tamaño.
M=8
En la siguiente figura podemos observar claramente la señal analógica, la señal cresta plana y señal PAM cuantizada.
La figura muestra un método simple de asignación de signo y magnitud de los valores para muestras cuantificadas. Cada valor es traducido en su equivalente binario 7-bits. El octavo bit indica el signo.
Figura
Cuantificación usando signo y magnitud
Los dígitos binarios son transformados en un señal digital usando una de las técnicas de codage digital-digital. La figura 5 muestra el resultado de la modulación de codage de pulso de la señal original codificada finalmente en señal unipolar. Solo se muestran los 3 primeros valores de prueba.
Como se están reproduciendo con más o menos los valores de muestra analógica mediante un número finito de niveles (M=8 en esta ilustración), se introduce un error en la señal analógica de salida recuperada debido al efecto de cuantización.
La forma de
onda con error se ilustra en la siguiente figura
El error de cuantización consiste en la diferencia entre la señal analógica a la entrada del muestreador y a la salida del cuantizador observese que el valor pico del error ( + ) es la mitad del tamaño del escalón del cuantizador.
Bueno entonces tenemos que la salida del cuantizador es una señal PAM cuantizada.
Por todo lo visto con anterioridad tenemos que PCM se construye actualmente a través de procesos separados: PAM, cuantificación y codificación. Todo ese proceso podemos verlo en la siguiente figura….
Fuentes de consulta de información:
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