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modulación pcm en simulink, Apuntes de Comunicación Analógica

informe y diseño en simulink de modulador y demodulador pcm

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 07/10/2020

ana-maria-parra-herrera
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Ana María Parra - Martin Giraldo – Sebastián Gutierrez Diego Sepulveda
MODULACIÓN PCM
I. RESUMEN
Este informe pretende implementar la
Modulación por ancho de pulsos PCM en
Simulink siendo esta una de las aplicaciones
de Matlab.
Palabras claves
II. INTRODUCCIÓN
La modulación PCM se puede lograr con las
distintas maneras para convertir la
información en forma de pulsos para lograr
la transmisión entre la fuente y el receptor.
Para ello presentamos el método de
modulación PCM (por sus siglas en ingles
modulación por codificación de pulsos),
esta codificación es el proceso de muestreo,
cuantificación y codificación, para producir
una señal codificada en un formato digital
(binario generalmente), en esencia es una
conversión análoga en digital de un tipo
especial en el que la información contenida
en la muestra instantánea de la señal
analógica está representada por la palabra
digital en un flujo de bits en serie.
III. OBJETIVOS
Implementar el funcionamiento de
un Conversor Análogo Digital
(Pcm) utilizando simulink en el
simulador MATLAB.
Verificar, analisar y comprender el
proceso de modulación y
demodulación análogo/digital por
medio de la modulación por
codificación de pulsos.
IV. MARCO TEÓRICO
La modulación por impulsos codificados
PCM por las siglas en inglés de Pulse Code
Modulation) es un procedimiento de
modulación utilizado para transformar una
señal analógica en una secuencia de bits
(señal digital), método inventado por el
ingeniero británico Alec Reeves en 1937 y
que es la forma estándar de audio digital en
computadoras, discos compactos, telefonía
digital y otras aplicaciones similares. En un
flujo MIC la amplitud de una señal
analógica es muestreada regularmente en
intervalos uniformes, y cada muestra es
cuantizada al valor más cercano dentro de
un rango de pasos digitales.
La modulación lineal por impulsos
codificados (MLIC o LPCM por las siglas
en inglés de Linear Pulse Code Modulation)
es un tipo específico de MIC en la cual los
niveles de cuantificación digital son
linealmente uniformes. Esto contrasta con
las codificaciones de MIC en las cuales los
niveles de cuantificación varían como
función de la amplitud de la señal
muestreada como en los algoritmos de Ley
A y Ley Mu. Aunque MIC es un término
general, es a menudo usado para describir
señales codificadas de manera lineal como
en MLIC.
Los flujos de MIC tienen propiedades
básicas que determinan su fidelidad a la
señal analógica original: la frecuencia de
muestreo, es decir, el número de veces por
segundo que se tomen las muestras; y la
profundidad de bit, que determina el
número de posibles valores digitales que
puede tomar cada muestra.
Modulación
Ana María Parra, Martin Giraldo, Santiago Leal
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MODULACIÓN PCM

I. RESUMEN

Este informe pretende implementar la Modulación por ancho de pulsos PCM en Simulink siendo esta una de las aplicaciones de Matlab. Palabras claves II. INTRODUCCIÓN La modulación PCM se puede lograr con las distintas maneras para convertir la información en forma de pulsos para lograr la transmisión entre la fuente y el receptor. Para ello presentamos el método de modulación PCM (por sus siglas en ingles modulación por codificación de pulsos), esta codificación es el proceso de muestreo, cuantificación y codificación, para producir una señal codificada en un formato digital (binario generalmente), en esencia es una conversión análoga en digital de un tipo especial en el que la información contenida en la muestra instantánea de la señal analógica está representada por la palabra digital en un flujo de bits en serie. III. OBJETIVOS  Implementar el funcionamiento de un Conversor Análogo Digital (Pcm) utilizando simulink en el simulador MATLAB.  Verificar, analisar y comprender el proceso de modulación y demodulación análogo/digital por medio de la modulación por codificación de pulsos. IV. MARCO TEÓRICO La modulación por impulsos codificados PCM por las siglas en inglés de Pulse Code Modulation) es un procedimiento de modulación utilizado para transformar una señal analógica en una secuencia de bits (señal digital), método inventado por el ingeniero británico Alec Reeves en 1937 y que es la forma estándar de audio digital en computadoras, discos compactos, telefonía digital y otras aplicaciones similares. En un flujo MIC la amplitud de una señal analógica es muestreada regularmente en intervalos uniformes, y cada muestra es cuantizada al valor más cercano dentro de un rango de pasos digitales. La modulación lineal por impulsos codificados (MLIC o LPCM por las siglas en inglés de Linear Pulse Code Modulation) es un tipo específico de MIC en la cual los niveles de cuantificación digital son linealmente uniformes. Esto contrasta con las codificaciones de MIC en las cuales los niveles de cuantificación varían como función de la amplitud de la señal muestreada como en los algoritmos de Ley A y Ley Mu. Aunque MIC es un término general, es a menudo usado para describir señales codificadas de manera lineal como en MLIC. Los flujos de MIC tienen propiedades básicas que determinan su fidelidad a la señal analógica original: la frecuencia de muestreo, es decir, el número de veces por segundo que se tomen las muestras; y la profundidad de bit, que determina el número de posibles valores digitales que puede tomar cada muestra.

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Se toman las muestras a intervalos de tiempo regulares, mostrados como líneas verticales de color gris. Para cada muestra, es elegido uno de los posibles valores (en el "eje y") mediante determinado algoritmo. Esto produce una representación totalmente discreta de la señal de entrada (puntos azules) que se puede codificar fácilmente como datos digitales para el almacenamiento o la manipulación posteriores. Para el ejemplo de onda sinusoidal a la derecha, se puede verificar que los valores cuantificados en los momentos de muestreo son 8, 9, 11, 13, 14, 15, 15, 15, 14, etc. La codificación de estos valores como números binarios podrían dar lugar al siguiente conjunto de nibbles o números de cuatro bits: 1000, 1001, 1011, 1101, 1110, 1111, 1111, 1111, 1110, etc. Estos valores digitales podrían entonces ser procesadas o analizadas por un procesador de señal digital adicional. Varios flujos MIC también pueden ser multiplexados en un flujo de datos agregados más grandes, generalmente para la transmisión de múltiples flujos sobre un único enlace físico. Una técnica usada para ello se denomina multiplexación por división de tiempo (TDM) y es ampliamente utilizada, sobre todo en los sistemas de telefonía pública moderna. El proceso de MIC es comúnmente implementado en un solo circuito integrado generalmente conocido como convertidor de analógico a digital (ADC). Ilustración 1 Disposición de elementos en un sistema MIC de 3 canales. En la Figura se muestra la disposición de los elementos que componen un sistema que utiliza la modulación por impulsos codificados. Por razones de simplificación, solo se representan los elementos para la transmisión de tres canales. En la Figura 3 se muestran las formas de onda en distintos puntos del sistema anteriormente representado. Muestreo Artículo principal: Muestreo digital Es el proceso que consiste en tomar muestras (medidas) del valor de la señal, n veces por segundo, lo que representa n niveles de tensión en un segundo. Para un canal telefónico de voz, es suficiente tomar 8.000 muestras por segundo, es decir, una muestra cada 125 μs, ya que según els, ya que según el teorema de muestreo, al tomar muestras de una señal eléctrica con una frecuencia que sea el doble de la frecuencia máxima de la señal, dichas muestras contendrán toda la información necesaria para reconstruir la señal original. Como en este caso, la frecuencia de muestreo es de 8 kHz, sería posible transmitir hasta 4 kHz, suficientes por tanto para el canal telefónico de voz, donde la frecuencia más alta transmitida es de 3,4 kHz. El tiempo de separación entre muestras ( μs, ya que según els) podría ser destinado al muestreo de 4 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145

recuperadas son una imagen casi exacta de las originales. Dentro de la recuperación de la señal, ya no se asignan intervalos de cuantificación sino niveles, equivalentes al punto medio del intervalo de cuantificación en el que se encuentra la muestra normalizada. La circuitería electrónica que participa en la producción de una señal analógica precisa a partir de los datos discretos es similar a la usada para generar la señal digital. A este circuito se le llama convertidor de digital a analógico. V. SIMULACIONES VI. CONCLUCIONES VII. REFERENCIAS  Mischa Schwartz. Information, Transmition, Modulation & Noise. 4th. Edition. Ed. Mc. Graw Hill  Whitaker Jerry. National Association of Broadcasters. Engineering HandBook  Miller, Gary; Modern electronic comunication, 7 ed., Prentice Hall, 2002  Tomasi, Wayne; Sistemas de comunicaciones electrónicas, 4 ed., Pearson Educación, México, 2003  Haykin, Simon; Sistemas de comunicación, 1ª. Ed., Limusa Wiley, México, 2005.  Lathi, B. P., Introducción a la teoría y sistemas de comunicación, Limusa Wiley, México, 2004. 8 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264