MODULACION PCM

TED21

• Profesor: Nestor Fierro Morineaud

Pulse Code Modulation

Consiste en representar las muestras instantaneas de una señal analógica mediante palabras digitales en un tren de impulsos en serie

10011000110101

Elementos del PCM

Filtrado Muestreo Cuantificación Codificación

Decodificación Filtrado

Transmisor

Receptor

Medio10110001110011100

Rango de voz

0 800 1200 3400 3600 Frecuencia

Hombre ( )

Mujer (

(Hz)

Intensidad

Teorema de Muestreo

Cualquier señal analógica limitada en banda puede ser representada por muestras, siempre y cuando las muestras sean tomadas a una frecuencia 2 veces la frecuencia máxima de la señal.

Teorema de NyquistTeorema de Nyquist

Muestreo f(t)

t 0

F(w)

0+w- w

P(w)

-wo-2wo wo 2wo

P(t)

tT 2T

Fs(w)

2wowo-wo-2wo

fs(t)

tT 2T

Modulación

Proceso mediante el cual se varía una propiedad o parámetro de una señal en proporción a una segunda señal.

Espacio Entre Muestrasf (t)1

1 / Fs = 1/8000 Hz = 125 s

CuantizaciónSeñal original Máximo

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Minimo

Error de Cuantización

Valor de la Muestra Valor Predeterminado

Error

9.8 10 2%

0.8 1 20%

Ley de CuantizaciónPASO DE CUANTIZACIÓN

VALOR DE LA MUESTRA

112

7

6

5

4

14

116

321

1641128

18

12

14

18

-1

7

6

5

4

3

2

1

CodificaciónCÓDIGO ASIGNADO

1000XXXX

VALOR DE LA MUESTRA

1111XXXX

1110XXXX

1101XXXX

1100XXXX

-1 1 1

1011XXXX

1010XXXX

1001XXXX1

2 4 32

116 8 4 21 1 1 1

1641128

0100XXXX

0101XXXX

0110XXXX

0111XXXX

Velocidad del canal

Finalmente si se tienen 8000 muestras por segundo y 8 bits por muestra tenemos

Velocidad del Canal = 8000 muestra/seg x 8 Bits/muestra =

64,000Bits/seg.

Finalmente si se tienen 8000 muestras por segundo y 8 bits por muestra tenemos

Velocidad del Canal = 8000 muestra/seg x 8 Bits/muestra =

64,000Bits/seg.

¿Qué es TDM?

Multiplexaje de señales

t

Señal 1

Señal 2

Señal 3

¿cuántas señales?

Norma Americana 24 señales

Norma Europea 30 señales + 2 de control =32 x 64,000 bps = 2.048 MbpsCapacidad conocida como E1

Norma Americana 24 señales

Norma Europea 30 señales + 2 de control =32 x 64,000 bps = 2.048 MbpsCapacidad conocida como E1

00 11 1515 1616 1717 3030 3131

Estructura de Trama

  8 Bits   8 Bits   8 Bits  8 Bits   8 Bits  8 Bits  8 Bits 

CANALCANAL     - - - -

    - - - -

Sincroníay control

Información Señalización Información

00 11 1515 1616 1717 3030 3131

MultitramaTRAMA

0 FAS I nfo I nfo . . . . . MFAS/ NMFAS I nfo . . . . . I nfo I nfo

1 NFAS I nfo I nfo . . . . . 1 abcd/ abcd 17 I nfo . . . . . I nfo I nfo

2 FAS I nfo I nfo . . . . . 2 abcd/ abcd 18 I nfo . . . . . I nfo I nfo

3 NFAS I nfo I nfo . . . . . 3 abcd/ abcd 19 I nfo . . . . . I nfo I nfo

4 FAS I nfo I nfo . . . . . 4 abcd/ abcd 20 I nfo . . . . . I nfo I nfo

" " " " " " " "

" " " " " " " "

15 NFAS I nfo I nfo . . . . . 15 abcd/ abcd 31 I nfo . . . . . I nfo I nfo

CANAL 0 1 2 16 17 30 31

Estructura PDH de 2Mbits/seg.

La trama básica es de 2.048 Mbits/seg.Esta conformada de 32 time slots.Cada time slots tiene 8 bits.La gestión se transmite en el time slot 0.La señalización se transmite en time slot 16.

ts16ts0

256 bits en 125 micro-segundos

Estructura PDH de 2Mbits/seg.

El ts0 es el único overhead de la trama de 2.048 Mbits/seg. y se transmite de la siguiente forma:En las tramas pares se transmite las señales de alineamiento

de trama (FAS).En las tramas impares se transmite las señales de palabra de

alarma (NFAS).

Estructura PDH de 2Mbits/seg.Los bits 1 y 2 son fijos.El bit 3 sirve para

transmitir una señal FERF.El bit 4 sirve para

transmitir alarmas no urgentes.

Los bits 5 al 8 son para uso nacional.

1 0 0 1 11

1 U

01

1 MU X X X X

1

0

0

1

XXXX

Tramas pares

Tramas imparesSin alarma

Con alarma

Sin alarma

Con alarma

Alarma urgente

Alarma no urgente

Estructura PDH de 2Mbits/seg.El ts16 se utiliza para

transmitir la señalización.En la trama 0 el BIT 5

transmite una señal de alarma.

En la trama 1 se transmite la señalización de los canales 1 y 16.

0 1 0 1 100 10

b ad dcc ba

a b

a

adc dcb

b c d

0 1 1

dcba

b

1

c dd

0

aa b c

0 00

Trama 0

Trama 2

Trama 1

Trama 0

Trama 1

Sincronismo de Multitrama

BIT 5 alarma de sincronismo

Canal 1 Canal 16

Canal 2 Canal 17

Canal 15 Canal 30

Estructura PDH de 8Mbits/seg.La trama generada por el

multiplexor tiene 1056 bits en 132 time slots.

La velocidad de línea es de 8448 Bits/seg.

Transporta 120 canales para señalización asociada al canal.

ts 0 - 4 ts 5 - 32

ts 34 - 65

ts 66 - 70 ts 71 - 98

ts 99 ts 100 - 131

ts 33

ts0 y ts66 son para alineación de trama y canal de servicio.ts67 a 70 son para señalización.ts1 a 4 y ts33 son para uso nacional.

Estructura PDH de 8Mbits/seg.

Transporta 127 canales para señalización en canal común.

ts 0 - 1 ts 2 - 32

ts 34 - 65

ts 66 ts 67 - 98

ts 99 ts 100 - 131

ts 33

ts0 y ts66 son para alineación de trama y canal de servicio.ts67 a 70 son para señalización.

Estructura PDH de 34Mbits/seg.

FAS

C

C

C S

12 bits 372 bits

376 bits4bits

4bits

FAS: Alineamiento de trama.C: Control de justificación S: Oportunidad de justificación.

Estructura PDH de 140Mbits/seg.

FAS

C

C

C

C

C S

8 bits

16 bits 472 bits

480 bits

FAS: Alineamiento de trama.C: Control de justificación S: Oportunidad de justificación.

PDH (Jerarquía Digital Plesincrona)Orden Velocidad Compuesta por Orden Velocidad Compuesta por

Orden 0 64 Kbps 1 canal Orden 3 32 Mbps 5 x 6 Mbps

Orden 1 1.5 Mbps 24 x 64Kbps Orden 4 98 Mbps 3 x 32 Mbps

Orden 2 6 Mbps 4 x 1.5 Mbps Orden 5 397 Mbps 4 x 98 Mbps

Norma Japonesa Orden Velocidad Compuesta por Denominación

Orden 0 64 Kbps 1 canal de voz (datos) DS-0

Orden 1 1.5 Mbps 24 x 64 Kbps T-1, DS-1

Orden 2 6 Mbps 4 x 1.5 Mbps T-2, DS-2

Orden 3 45 Mbps 7 x 6 Mbps T-3, DS-3

Norma Americana

Orden Velocidad Compuesta por Denominación

Orden 0 64 Kbps 1 canal de voz (datos) E0

Orden 1 2.048 Mbps 32 x 64 Kbps E1

Orden 2 8.448 Mbps 4 x 2.048 Mbps E2

Orden 3 34.368 Mbps 4 x 8.448 Mbps E3

Orden 4 139.264 Mbps 4 x 34.368 Mbps E4

Norma Europea

PDH (cont.)

Sincronía: dos sistemas están sincronizados cuando utilizan la misma referencia de tiempo o reloj.

* Sistemas plesiócronos( Casi síncronos): se refiere a que dos sistemas utilizan referencias de tiempo distintas, pero entre ellos se establece un proceso de inicio de comunicación que hace al sistema casi síncrono.

Sincronía: dos sistemas están sincronizados cuando utilizan la misma referencia de tiempo o reloj.

* Sistemas plesiócronos( Casi síncronos): se refiere a que dos sistemas utilizan referencias de tiempo distintas, pero entre ellos se establece un proceso de inicio de comunicación que hace al sistema casi síncrono.

30 canales de 64 kbps + 2 canales de control

2.048 MbpsE1

E2

E38 Mbps

34 Mbps

(1)

(2)

(3)

(4)

(32)

(1)

(2)

(3)

(4)

(1)

(2)

(3)

(4)

E0

Ejemplo Complete la siguiente para el sistema PCM30 Frecuencia de muestreo Tasa binaria de un canal telefónico Periodo de una trama Numero de bits por trama Duración de un time slot Duración de un bit Velocidad binaria de un canal Ley de codificación Velocidad binaria de una señal múltiplex E1 Numero de canales telefónicos en una señal múltiplex E2. Código de lìnea

Codificación Digital - Digital

Tipos de codificación digital-digital

Codificación unipolar

Tipos de codificación polar

NRZ-L y NRZ-I

RZ

Manchester y Manchester diferencial

Tipos de codificación bipolar

Bipolar AMI

Bipolar con 8 Ceros de Sustitución Basado en AMI bipolar Si aparece un octeto con todo ceros y el último valor de

tensión anterior a dicho octeto fue positivo, se codifica dicho octeto como 000+-0-+

Si aparece un octeto con todo ceros y el último valor de tensión anterior a dicho octeto fue negativo, se codifica dicho octeto como 000-+0+-

Causa dos violaciones del código AMI Improbable que ocurra debido al ruido El receptor detecta e interpreta como octeto con todo ceros Adecuado para transmisión a altas velocidades

B8ZS (Norteamérica)

B8ZS

Ejemplo B8ZS

Alta Densidad Bipolar 3 Ceros Basado en AMI bipolar Si aparece un cuarteto con todo ceros y el último valor de

polaridad anterior a dicho cuarteto fue negativo, se codifica dicho cuarteto como 000- o bien +00+

Si aparece un cuarteto con todo ceros y el último valor de polaridad anterior a dicho cuarteto fue positivo, se codifica dicho cuarteto como 000+ o bien –00-

En las violaciones siguientes se alternan las polaridades de las violaciones para evitar la componente continua

Adecuado para transmisión a altas velocidades

HDB3 (Europa y Japón)

HDB3

Ejemplo HDB3

B8ZS y HDB3

Ejemplo Un canal simple de información lleva frecuencias de voz en

el intervalo de 50 a 3300 Hz. El canal se muestrea a una velocidad conveniente y los pulsos resultantes se transmiten ya sea por PAM o PCM.

Calcúlese el mínimo ancho de banda requerido por el sistema PAM

En el sistema PCM los pulsos muestreados se cuantizan en ocho niveles y se transmiten como dígitos binarios.

Encuéntrese el ancho de banda de transmisión en el sistema PCM y compárese con el obtenido en a)

Repítase la parte b) con 128 niveles de cuantización. Compárese la S/N en los dos casos.

Sincronización

OperaciónSíncrona

Operación Plesiócrona

Maestro-Esclavo Externa

Recomendación G703

Característica Norma Europea (E1) Norma Americana (T1)Velocidad binaria 2.048 Mbit/s + 50 ppm 1.544 Mbits/s + 30 ppmCódigo de línea HDB-3 B8ZSMascara del pulso Rec. G.703 Rec. G.703Impedancia 75 Ohms (BNC), 120 Ohms (Banana) 100 OhmsVoltaje pico 2.37 V 3VVoltaje pico no pulsos 0+ .237 V 0+ .3 VAncho de pulso 244 ns 324 ns