SISTEMAS DE TRANSMISIÓN Y COMUNICACIÓN DIGITAL

     En los sistemas de transmisión se usa lo que es la codificacion por pulsos ya que se puede notar que este es el sistema mas estable de transmision que como menos fallas se llegan a producir, asi mismo la codificacion por pulsos (MIC o PCM por sus siglas inglesas de Pulse Code Modulation) es un procedimiento de modulación 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 flujo 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.

      Ahora este se basa en algunos procesos para la recepcion y emision de señales por este metodo estas son cuatro y una ultima que es para su demodulacion o interpetacion de estos datos:

     

    Muestreo

      En telefonía, se usa la parte del espectro de conversación entre 300 y 3400Hz. El espectro de la conversión humana se extiende desde una frecuencia más baja de alrededor de 100Hz, hasta frecuencias de audio muy altas. El aparato telefónico reduce esta gama de frecuencias, pero no lo suficiente a altas frecuencias, de modo que, a fin de que quede por debajo de este límite de banda de 3400Hz , la señal de conversación debe pasarse por un filtro pasa bajos, antes del muestreo. 

       En telefonía, se usa una velocidad de muestreo de 8000Hz, para los sistemas de PCM. Esta velocidad es algo superior al doble de la frecuencia más alta de la banda, 3400Hz, a causa de la dificultad en la construcción de filtros pasa bajos suficientemente cortantes. A menudo se dice que la señal muestreada esta modulada por amplitud de impulsos, porque consiste en un tren de impulsos cuyas amplitudes han sido moduladas por la señal original. La modulación por amplitud de impulsos (Pulse Amplitude Modulation PAM) es un método analógico de modulación de impulsos, porque las amplitudes de los impulsos pueden variar de manera continua, de acuerdo con las variaciones de la señal original.

Cuantificacion

      La gama continua de amplitudes de los impulsos se descompone en una cantidad finita de valores de amplitud, en el proceso de cuantificación. La gama de amplitudes se divide en intervalos y a todas las muestras cuyas amplitudes caen dentro de un intervalo de cuantificación específico se les da la misma amplitud de salida. El redondeo de las muestras provoca un error irrepetible, distorsión de cuantificación, en la señal. Este sacrificio voluntario, que puede reducirse a limites bajos adecuados, haciendo que la cantidad de niveles de amplitud permitidos sea suficientemente grande, se acepta porque hace posible la transmisión libre de errores, teniendo sólo una cantidad discreta de amplitudes.  

      A fin de obtener una distorsión de cuantificación aceptable sobre toda la gama dinámica de la señal de conversación, los intervalos de cuantificación deben medirse con respecto a los niveles de conversación bajos, es decir, los intervalos de cuantificación deben ser muy pequeños. De este modo, la distorsión de cuantificación a altos niveles de conversación será mucho menor que la requerida, pero al costo de una gran cantidad de intervalos de cuantificación.

      Obviamente, el error de cuantificación no será independiente de la amplitud de las muestras, sino que estará relacionado con ella, de modo que las muestras pequeñas están sometidas a pequeños errores de cuantificación y las muestras grandes están sometidas a grandes errores de cuantificación, a fin de encontrar una solución óptima entre la calidad de la transmisión y la cantidad de intervalos de cuantificación.

Codificación

      Las muestras cuantificadas todavía n son apropiadas para la transmisión, porque sería difícil construir circuitos regeneradores capaces de distinguir entre la gran cantidad de amplitudes de las muestras usualmente 256, que necesitamos para las señales de conversación. Sin embargo, hay gran flexibilidad en la codificación de estas amplitudes en formas eléctricas adecuadas para la transmisión. En general, la muestra cuantificada puede codificarse en dos o más impulsos con menores niveles de amplitud por impulso. Un grupo de n impulsos, cada uno con B niveles posibles de amplitud discreta, puede representar b” niveles de muestras cuantificadas. Como sabemos, los impulsos con dos niveles, es decir, los impulsos binarios, son atractivos para la transmisión, porque son fáciles de regenerar en la línea de transmisión. No es difícil construir circuitos regeneradores capaces de determinar si un impulso está presente o no. 

Transmisión

      Las señales digitales dentro del terminal, usualmente se transmiten en la forma de un tren de impulsos unipolares, en el modo si retorno (non return - to zero, NRZ). Esta forma de señal no es apropiada para la transmisión en largas distancias. Una forma mejor es la señal bipolar con retorno a cero (non return-to zero, RZ). Las ventajas de esta señal son: 

• No tiene potencia en las partes inferiores de su espectro, es decir, no tiene componente de corriente continua. Esto se debe a las polaridades alternadas de los impulsos.
• La interferencia entre símbolos está reducida por la característica de retorno a cero.

      Por supuesto, también esta señal será atenuada y distorsionada durante la transmisión y se le agregará ruido a la misma. En algún punto de la línea de transmisión, la señal debe ser restaurada. Esto se efectúa introduciendo en la línea, un dispositivo que primero examina el tren de impulsos distorsionados para ver si el nivel binario posible es de 1 o 0 y luego genera y transmite a la línea nuevos impulsos, de acuerdo con el resultado del examen. Tal dispositivo se denomina repetidos generativo.

     A la vez que se le vuelve a dar forma a los impulsos, se elimina el ruido agregado durante la transmisión, al menos si la amplitud de la señal de ruido no es suficientemente grande como para llevar la señal de código recibida, a la zona incorrecta del nivel de decisión de un generador. 

Demodulacion

    Los procesos del receptor que conviertes la señal PCM entrante en una señal de conversación analógica nuevamente, son : regeneración, decodificación y reconstrucción. El proceso de regeneración tiene le mismo objetivo y se efectúa de la misma manera que en la línea de transmisión; es decir, los impulsos cuadrados. Antes de entrar al decodificador, la señal bipolar se convierte nuevamente en unipolar. En el proceso de decodificación, las palabras de código generan impulsos de amplitud, cuyas alturas son iguales a las alturas de las muestras cuantificadas que generaron las palabras de código. De modo que, después de pasar por el decodificador, se ha recuperado el tren de muestras cuantificadas. La señal analógica se reconstruye en un filtro pasa bajos al espectro de la señal original como la mostrada en la figura 3. El filtro pasa-bajo, con una frecuencia de corte de B Hz, elimina todos los componentes de frecuencia del espectro, superiores a B Hz y queda el espectro de la señal analógica deseada.