Codificacion de La Fuente

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    INTEC: Comunicaciones Digitales Preparado por: Ryan Pimentel

    Comunicaciones Digitales

    - Codificacin de la Fuente -

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    La codificacin de la fuente es la primera etapa de unsistema de comunicacin digital.

    Consiste en convertir la seal de informacin en unasecuencia de ceros y unos.

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    La transmisin de informacin de manera digital tiene dosventajas principales: inmunidad al ruido y simplicidad deprocesamiento. El primer paso para convertir una seal anloga detiempo continuo a una seal digital es el muestreo.

    Mediante el muestreo convertimos una seal anloga detiempo continuo en una seal anloga de tiempo discreto. Para convertir esta seal discreta en una seal digitaldebemos de completar dos operaciones ms: cuantizacin ycodificacin.

    La cuantizacin consiste en convertir los valoresmuestreados en valores permitidos por el sistema. La Codificacin consiste en asignar una palabra binaria acada valor cuantizado.

    Conversin Anlogo-Digital

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    Existen tres tipos de cuantizadores:

    En Serie: generan la palabra codificada bit por bit.

    Contadores: secuencialmente cuentan hasta el

    valor indicado.

    En Paralelo: generan los bits de la palabrasimultneamente.

    Cuantizacin

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    Este cuantizador funciona mediante aproximacinsucesiva.

    donde b2 es el bit ms significativo y b0 el menos

    significativo.

    Cuantizadores en Serie

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    Cuantizador Contador

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    Este cuantizador es el de ms rpida operacin y a la vezel ms complejo. Requiere de un comparador menos que el total de nivelesde cuantizacin.

    Cuantizadores en Paralelo

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    Cuantizadores en Paralelo

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    Cdigo Gray

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    Conversin Digital-Anlogo

    Este tipo de conversin es la operacin inversa a laconversin A/D.

    Convertidor Serial

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    Conversin Digital-Anlogo

    Convertidor Contador

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    Cdigos de Lnea

    Los cdigos de lnea son diferentes formas de representarfsicamente los 0s y 1s de informacin. Por ejemplo los cdigos unipolar y bipolar para lasecuencia 11000101.

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    Cdigos de Lnea

    Estos tipos de cdigos se conocen como NRZ sin retornoa cero. NRZ-L indican que el nivel de voltaje se relaciona con elnivel lgico. NRZ-M NRZ-Mark es un tipo de codificacin diferencial,donde si hay cambio en la informacin hay un cambio en laforma de onda. NRZ-S es el inverso a NRZ-M en el sentido de que si nohay cambio en la informacin entonces se hace un cambiode la forma de onda.

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    Cdigos de Lnea

    Ejemplos de NRZ de tipo L, -M y S son:

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    Cdigos de Lnea

    Otros tipos decdigos de lneason:

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    Cdigos de Lnea

    El espectro de estos cdigos queda como:

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    Modulacin por Codificacin de Pulsos (PCM)

    Es un proceso de conversin A/D donde a cadamuestra se le asigna una palabra cdigo binariapara ser transmitida. Se realiza en tres pasos:

    1.- PAM de muestreo instantneo.

    2.- Cuantizacin.3.- Codificacin.

    En el segundo paso se introduce lo que seconoce como el ruido error de cuantizacin.

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    Modulacin por Codificacin de Pulsos (PCM)

    Que tan grande es este error va a depender de cuantosniveles de cuantizacin se permitan. Mientras ms niveles de cuantizacin ms bits debertener la palabra codificada. Otra forma de reducir el error es utilizando cuantizacin

    no uniforme. La forma ms comn de cuantizacin no uniforme seconoce como compansin, que viene de compresin yexpansin. Este proceso consiste en comprimir los voltajes altos y

    expandir los voltajes bajos. La funcin que se realiza en el transmisor se representapor la siguiente curva:

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    Modulacin por Codificacin de Pulsos (PCM)

    Luego de comprimir la seal se cuantiza utilizando uncuantizador uniforme.

    Esta combinacin de operaciones es equivalente acuantizar utilizando una divisin de niveles de cuantizacinms estrecha para niveles bajos de voltajes y menosestrecha para niveles altos.

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    Modulacin por Codificacin de Pulsos (PCM)

    El sistema equivalente se muestra a continuacin:

    Para sistemas PCM esta operacin de compansin se haestandarizado. En EEUU y Japn se utiliza una curva de compansin

    conocida como Ley-. En Europa se utiliza la Ley-A.

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    Modulacin por Codificacin de Pulsos (PCM)

    Las formulaciones de ambas leyes son:

    para Ley-.

    para Ley-A.

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    Modulacin por Codificacin de Pulsos (PCM)

    Para Ley- con diferentes valores la curva queda de lasiguiente forma, un valor muy utilizado es de 255:

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    Sistema de Portadora T-1

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    Modulacin Delta

    Para Modulacin Delta en vez de enviar el valor deamplitud codificado en una palabra binaria lo que se envaes la diferencia con respecto a la muestra anterior. Se enva un bit que indique si la diferencia es positiva (1)o si es negativa (0).

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    Modulacin Delta

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    Modulacin Delta Adaptativa

    En este caso de Modulacin Delta el incremento se ajustasegn el comportamiento de la seal para reducir el ruidogranular. Es crtico que las variaciones que se hagan en eltransmisor se realicen de igual manera en el receptor.

    Una forma de implementar esto es contando la cantidadde 1s y 0s en un perodo de tiempo. Si uno de los dos valores se repite consecutivamente sedebera de aumentar el incremento. Si se alternan mucho los dos valores el incremento se

    debera reducir. Existen otros algoritmos para hacer esto como elalgoritmo Song y el algoritmo Space Shuttle.

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    PCM Diferencial

    La modulacin por codificacin de pulso diferencial(DPCM) se obtiene al transmitir seales PCMcorrespondientes a la diferencia de los valores de muestreoadyacentes.

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    Ruido de Cuantizacin

    El ruido que introduce un sistema de comunicacin PCMse caracteriza por la relacin de entrada y salida delcuantizador.

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    Ruido de Cuantizacin

    El ruido de cuantizacin se define como la funcin detiempo que resulta de la diferencia entre s(t) y la forma deonda cuantizada.

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    Ruido de Cuantizacin

    Aunque vemos una funcin en el tiempo el error seproduce en el instante de cuantizacin al ajustarse el valormuestreado. Esto ocurre en los tiempo nTs. La magnitud del error nunca excede la mitad de la

    distancia entre dos niveles de cuantizacin (S).

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    Ruido de Cuantizacin

    En general,

    Haciendo sobremuestreo (oversampling):

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    Prctica #1:

    8.1.1 8.1.48.3.1 8.3.3, 8.3.6 8.3.8, 8.3.13, 8.3.14, 8.3.188.4.2, 8.4.8