Modulación PPM y PCM - Referente a Introducción a las telecomunicaciones PDF

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Referente a Introducción a las telecomunicaciones...

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4 de Junio del 2020

TÉCNICAS DE MODULACIÓN DIGITAL: Modulación PPM y PCM

Materia: Introducción a las Telecomunicaciones. Alumno: Erick Orlando Portales Posada. Núm. Control: 17380616.

Modulación PPM Es un tipo de modulación en la cual una palabra de R bits es codificada por la transmisión de un único pulso que puede encontrarse en alguna de las posiciones posibles. Si esto se repite cada X segundos, la tasa de transmisión es de R/X bits por segundo. Consiste en desplazar los pulsos desde una posición de referencia hasta otra, en función del valor de la señal f(t). El mínimo desplazamiento de pulso se usa para designar el mínimo valor de f(t) y el cambio de posición es proporcional a la señal moduladora f(t).

La anchura y la amplitud de los pulsos permanece constante, siendo la posición de los mismos lo que varía de acuerdo con la amplitud de la moduladora, tal como se muestra en la figura anterior. La distancia entre dos pulsos representa la amplitud muestreada de la onda seno. La señal PPM se representa por la siguiente función:

Donde respecto al instante de

es el desplazamiento instantáneo del pulso referencia. Y es la amplitud del pulso.

Generación de la señal. Una forma conveniente de generar PPM es usar la señal PWM generada y entonces accionar un generador de pulsos de ancho constante en los flancos de bajada de la señal PWM. El circuito generador de pulsos puede ser considerado como un monoestable el cual se dispara con el flanco de caída de la señal de PWM. El ancho del pulso generado se determina por el monoestable.

Demodulación. Para recuperar la modulante, los impulsos del tren PPM se convierten en un tren de pulsos PAM o PWM en el receptor y luego se pasan a través de un filtro pasa bajo.

Aplicaciones. Se usa principalmente en sistemas de comunicación óptica, donde tiende a haber poca o ningún tipo de interferencia por caminos múltiples.

Sincronización. El receptor debe estar debidamente sincronizado para poder alinear el reloj local con el inicio de cada símbolo. Por este motivo, se implementa usualmente de manera diferencial, como Modulación por Posición de Pulso Diferencial, donde la posición de cada pulso es elegida en función del pulso anterior, y de esta manera, el receptor sólo debe medir la diferencia de tiempo entre la llegada de los sucesivos pulsos. Con este tipo de modulación, un error en el reloj local se podría propagar sólo a la medición de dos pulsos adyacentes, en vez de a toda la transmisión.

Ventajas. Una de las principales ventajas de este tipo de modulación es que es una modulación M-aria que puede ser implementada de forma no coherente, de manera tal que el receptor no necesita utilizar un lazo de seguimiento de fase. Esto hace que sea un candidato adecuado para los sistemas de comunicaciones ópticas, donde una modulación y detección coherente es difícil y muy cara. La única otra modulación común M-aria no coherente es la técnica de modulación por desplazamiento de frecuencia, que es la técnica análoga, pero en el dominio de la frecuencia. Desventajas. Sensible a la interferencia Por caminos múltiples que surge en canales con desvanecimientos selectivos en frecuencia, donde la señal en el receptor contiene ecos de los pulsos transmitidos. Dado que la información está codificada en el tiempo de llegada, ya sea de manera diferencial o relativa a un reloj común, la presencia de estos ecos hace que sea extremadamente difícil, si no imposible, poder determinar con precisión la posición correcta del pulso transmitido.

Modulación 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. En algunos lugares se usa el término: MIC = Modulación por impulsos codificados, aunque es de uso común, el término es incorrecto, pulso e impulso son conceptos diferentes, al igual que codificación de pulsos y pulsos codificados.

Cuantificación y codificación. 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. 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.

Ruido de Cuantización. Las diferencias entre los niveles de las señales analógicas y cuantizada conducen a una incertidumbre que se conoce como Ruido de Cuantización. El Ruido de Cuantización depende directamente del número de valores discretos en los que se subdivide el intervalo de medición y sólo puede reducirse utilizando un mayor número de niveles, sin embargo, al aumentar el número de niveles se requiere un mayor ancho de banda (velocidad de conversión). 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 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. En los sistemas normalizados, los intervalos de cuantificación han sido elegidos de tal forma que se minimiza al máximo esta distorsión, con lo que las señales recuperadas son una imagen casi exacta de las originales. Ventajas.  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. Desventajas.  Mayor costo del sistema.  Mayor complejidad del sistema.  Mayor ancho de banda necesario.

Aplicaciones. PCM es el método de codificación utilizado típicamente para audio digital sin comprimir.  El interruptor de 4ESS por división de tiempo introducido el cambio en el sistema de telefonía de Estados Unidos en 1976, basado en tecnología de circuitos integrados a escala media.  LPCM se utiliza para la codificación sin pérdidas de datos de audio en el disco compacto estándar Red Book (informalmente conocido también como CD de audio), introducido en 1982.  AES3 (especificada en 1985, en la que S / PDIF se basa) es un formato particular usando LPCM.  LaserDiscs con sonido digital tienen una pista LPCM en el canal digital.  En PCs, PCM y LPCM menudo se refieren al formato utilizado en WAV (definido en 1991) y AIFF formatos de contenedor de audio (definido en 1988). LPCM datos también se pueden almacenar en otros formatos, como AU, formato en bruto de audio (archivo de cabecera-menos) y varios multimedia formatos contenedores.  LPCM se ha definido como una parte del DVD (desde 1995) y Blu-ray (desde 2006) estándares. También se define como una parte de varios video digital y formatos de almacenamiento de audio (por ejemplo, DV desde 1995, AVCHD desde 2006).  LPCM es utilizado por HDMI (definida en 2002), una interfaz de conector de audio / vídeo digital de un solo cable para transmitir datos digitales sin comprimir.  RF64 formato contenedor (definida en 2007) utiliza LPCM y también permite-PCM no almacenamiento de flujo de bits: varios formatos de compresión contenida en el archivo RF64 como ráfagas de datos (Dolby E, Dolby AC3, DTS, MPEG-1 / MPEG-2 Audio) puede ser "encubierta" como PCM lineal....