NGN - Pulse Code Modulation
La aparición de la alta velocidad de las comunicaciones de voz y de datos ha traído consigo la necesidad de un medio de transporte rápido esta información. Circuitos digitales o de los enlaces han evolucionado a partir de la necesidad de transmitir voz o datos en formato digital.
La conversión de analógico a digital sigue un proceso de cuatro etapas (ver Figura 1) y se detallan en las siguientes secciones.
Muestreo
Las frecuencias de voz adoptar la forma de una señal analógica ie onda sinusoidal (consulte la Figura 2). Esta señal ha de ser convertida en una forma binaria para que pueda llevarse más de un medio digital. La primera etapa de esta conversión es la de convertir la señal de audio en una modulación en amplitud de pulsos (PAM) señal. Este proceso es denominado genéricamente el muestreo.
El proceso de muestreo debe reunir información suficiente de las frecuencias de voz para activar una copia de la señal original. Las frecuencias de voz normalmente en el rango de300Hz a 3400Hz, conocido como el lenguaje comercial banda.
Para obtener una muestra, una frecuencia de muestreo se aplica a la voz original. La frecuencia de muestreo se determina por el teorema de muestreo Nyquist, que determina que "la frecuencia de muestreo debe ser por lo menos dos veces el mayor componente de frecuencia".
Esto se asegura de que se toma una muestra un mínimo de una vez en cada medio ciclo, con lo que se elimina la posibilidad de la toma de muestras a cero puntos del ciclo, que no tiene amplitud. El resultado de la frecuencia de muestreo es un mínimo de 6,8 khz
La norma europea muestras una señal entrante a8KHZ, lo que garantiza una muestra se toma cada 125micro segundos o 1/8000th de segundo (véase la Figura 3).
Cuantificación
La amplitud de cada una de las muestras, lo ideal sería que se le asigna un código binario (1's o 0 's ), pero como no puede haber un número infinito de las amplitudes, tendría que haber un número infinito de códigos binarios disponibles. Esto sería poco práctico, de modo que otro proceso ha de ser empleados. Este proceso se conoce como cuantificadores.
Cuantizando compara la señal PAM cuantificadores contra una escala, que tiene un número finito de niveles discretos. Los cuantificadores escala está dividida en 256 niveles cuantificadores, de las cuales 128 son niveles positivos y 128 negativos.
La cuantización etapa consiste en asignar un único código binario de 8 bits a la cuantización intervalo en el que la amplitud de la señal cae PAM (véase la Figura 4). Esta polaridad consta de 1 bits con los 7 bits restantes se utiliza para identificar el nivel de cuantización (ver Figura 4).
El primer bit como hemos visto es la polaridad bits, los próximos tres bits para el código de segmento, con ocho códigos de segmento, y los cuatro restantes bits para la cuantificación, por lo que niveles dieciséis cuantización.
Compansión
Los cuantificadores proceso sí conduce a un fenómeno conocido como cuantización distorsión. Esto ocurre cuando la amplitud de la señal muestreada se encuentra entre los niveles cuantización. La señal siempre se redondea al entero más próximo. Esta diferencia entre la muestra y la cuantización cuantización es distorsión.
La tasa de variación de la amplitud de una señal varía en diferentes partes del ciclo. Esto sucede más en las frecuencias altas como de la amplitud de la señal cambia más rápido que en las frecuencias bajas. Para superar esto, el primer código de segmento tiene la cuantización niveles cercanos entre sí. El siguiente código de segmento es doble de la altura de la anterior y así sucesivamente. Este proceso se conoce como compresión, ya que comprime las señales más grandes señales y se expande más pequeños.
En Europa se utiliza el derecho de compansión, en comparación con América del Norte y Japón, que utilice el µ ley.
Distorsión de cuantización es equivalente al ruido, la compansión mejora la relación señal a ruido en señales de baja amplitud y produce una aceptable relación señal a ruido en la gama completa de las amplitudes.
Codificación
Con el fin de información binaria que se transmiten a través de una ruta digital, la información ha de ser modificado en un código de línea. La técnica de codificación empleado en Europa se conoce como Alta Densidad 3 Bipolar (HDB3).
HDB3 se obtiene a partir de un código de línea llamado AMI o inversión de marca alternativa. Codificación de IAM hay 3 valores utilizados: - no hay señal para representar un 0 binario, y una señal positiva o negativa que se utiliza alternativamente para representar un 1 binario. Un problema asociado con codificación AMI se produce cuando una larga cadena de ceros se transmiten. Esto puede causar problemas bucle de bloqueo de fase en el lejano extremo receptor.
HDB3 funciona de manera similar a la AMI pero incorpora una codificación adicional paso que reemplaza cualquier cadena de cuatro ceros por tres ceros seguidos de una "violación". Esta violación es de la misma polaridad de la anterior transición (véase la Figura 6).
Como se puede ver en el ejemplo, 000V sustituye a la primera cadena de cuatro ceros. Sin embargo, el uso de este tipo de codificación podría llevar a un nivel promedio D.C. que se introducen en la señal, como una larga cadena de ceros pueden estar presentes, todos se codifica de la misma manera. Para evitar esto la codificación de cada uno de los sucesivos cuatro ceros es cambiado a B00V, mediante el uso de una "violación bipolar" poco que alterna de polaridad.
De ello se puede suponer que con HDB3 codificación, el número máximo de ceros sin una transición es de tres. Esta técnica de codificación se refiere a menudo como el formato de modulación.
