7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
1/36
MODULACION
o u ac n por urac n e u sos
Modulacin por Posicin de Pulsos (PPM)
Modulacin por Codificacin de Pulsos (PCM)
Modulacin Diferencial (DM)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
2/36
Tcnica basada en la teora de muestreo, la cual dice que cuando
,
de la frecuencia mxima de la frecuencia fuente (Teorema de
Nyquist), las muestras contienen toda la informacin de la seal
muestreada y es posible que su informacin integrada sea
recuperada, cuando se modula y es transmitida por medio de un
cana e comun cac n. s a cn ca conv er e una se a uen e
(voz, video, etc) a pulsos modulados por la seal fuente
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
3/36
El proceso de modulacin consiste en modificar la seal mensaje para que pueda ser
.
Una onda portadora vara alguno de sus parmetros de acuerdo con la seal mensaje.
portadora degradada despues de su transmisin por el canal. El proceso se realiza en el
dispositivo receptor.
Mensaje
Codificacin de
la fuenteDecodificacin
ensa e
estimado
Codificacin del
Canal
Decodificacin
del canal
Modulador Demodulador
canaltransmisor Receptor
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
4/36
La seal mensaje se describe en forma adecuada por sus valores
muestras
Muestreo de techo plano
.
Modulacion de pulsos en amplitud (PAM)
Modulacion de pulsos en posicion (PPM)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
5/36
MODULACION POR AMPLITUDDE PULSOS (PAM)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
6/36
PAM es un termino utilizado en la in enieria ara describir la conversion
de una seal analgica a una seal de tipo pulsado donde la amplitud del
pu so es a asoc a a a a n ormac n ana g ca.
El propsito de la seal PAM es proveer una forma de onda asociada a
pulsos y que, obviamente aun contiene la informacin que estaba
presente en la seal analgica original la velocidad del pulsado es :
fs es la mayor frecuencia de la seal analgica
2W es la velocidad de Nyquist
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
7/36
En la PAM, la amplitud de un tren de pulsos de ancho constante vara en
proporcin a los valores muestreados de la seal moduladora. Usualmente,
los ulsos se toman a intervalos de tiem o e uidistantes.
Modulacin de Amplitud por Pulsos
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
8/36
PAMFiltro
transmisorCanal Filtro receptor Decisin 0
u o anco
Transmisor Canal Receptor
Esquema de Transmision PAM
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
9/36
Existen dos clases de seales PAM:
PAM que utiliza muestreo natural
PAM que utiliza muestreo instantaneo, para producir pulsos deamplitud constante (flat-top)
a ransm s n e as mues rea as na ura men e o
instantaneamente sobre un canal requiere una respuesta de frecuencia
,
requerimientos sobre las respuestas de magnitud y fase del canal. El
ancho de banda requerido es mucho mayor que el de la seal analgica
original y el desempeno frente al ruido del PAM no puede nunca ser mejor
que el logrado transmitiendo una seal analgica directamente
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
10/36
MUESTREO NATURAL
DE LA PAM
La seal PAM con muestreo natural esrelativamente simple de generar dado
que solo requiere el uso de un
,
disponible en circuitos integrados
CMOS
Generacin de PAM con muestreo naturalSeal PAM con muestreo natural
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
11/36
MUESTREO INSTANTANEO
DE LA PAM
La seal analgica tambin
modulacin de pulsos mediante
el muestreo (flat-top sampling)
como se mues ra
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
12/36
MODULACION EN TIEMPO DEPULSOS (PTM)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
13/36
PTM es una clase de tcnicas de modulacin
que codifica los valores de las muestras de
una seal analgica en base al eje de
tiempos de la seal digital y es anloga a su
contrapartida analgica de modulacin en
n ulo
Los dos tipo principales de PTM son:
Modulacin de Duracin de Pulsos (PDM)
Modulacin de Posicin de Pulsos (PPT)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
14/36
MODULACION POR DURACION
DE PULSOS (PDM)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
15/36
En PDM la duracin del pulso es
proporcional a la amplitud de la muestra
Para observar qu ocurre conceptualmente,
consideremos que se fija el flanco
ascendente y se modula el flanco
descendente, lo cual se logra muestreando
con la seal diente de sierra, tal como se
El nivel del muestreo se establece con un
limitador lue o la duracin de los ulsos
de la seal modulada por pulsos en
duracin estar dada por el tiempo que la
seal diente de sierra supera el nivel demuestreo.
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
16/36
MODULACION POR POSICION
DE PULSOS (PPM)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
17/36
La modulacin en posicin y la modulacin en
urac n es n n mamen e ga as, ya que
se obtiene a partir de PDM.
El roceso es el si uiente:
Tengamos una secuencia de pulsos modulados
en duracin, diferenciamos a los mismos y se los
invierte, obtenindose la siguiente figura:El principal uso de PPM es debido a que es ms
modulados en comparacin en PDM. Esto es
debido a ue la informacin reside en la
ubicacin en el tiempo de los flancos de los
pulsos y no en los pulsos en s mismos. Por ello
se generan pulsos de corta duracin en los
cuales slo es importante la posicin de los
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
18/36
MODULACION EN TIEMPO DE
PULSOS (PTM)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
19/36
SEALES PTM MUESTREADAS INSTANTANEAMENTE
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
20/36
SEALES PTM MUESTREADAS NATURALMENTE
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
21/36
SEALES PPT Y PDM CONVERTIDAS EN SEALES ANALOGICAS
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
22/36
CODIFICACION DE PULSOS
(PCM)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
23/36
Los sistemas PCM son considerablemente ms complejos que los sistemas PAM,
PDM y PPM, ya que la seal del mensaje est sujeta a un mayor numero de
operaciones. Las operaciones esenciales en el transmisor de un sistema PCM son elmuestreo, la cuantizacin y la codificacin.
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
24/36
En PCM las muestras tomadas de la informacin fuente son convertidas a cdigos
equivalentes. Es decir, si la muestra de que se toma de la informacin fuente es una
muestra de su amplitud. Este valor cuantizado de su magnitud, es representado por un
, .
binaria son transmitidos como pulsos, de ah su nombre de modulacin por codificacin
de pulsos. La representacin binaria de un numero es:
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
25/36
MUESTREO EN PCM
La seal analgica de entrada se muestra con un tren de pulsos rectangulares
estrechos que aproximen al muestreo instantneo. Para asegurar lareconstruccin de la seal original en recepcin, la tasa de muestreo debe ser
mayor que la de Nyquist, es decir, que el doble de la componente frecuencial
.
paso bajo a la entrada de ancho de banda W para eliminar las componentes a
mayor frecuencia antes del proceso de muestreo propiamente dicho. El muestreo
permite la transformacin de una seal continua que vara en el tiempo a un
conjunto de valores
en instantes discretos del tiempo.
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
26/36
MUESTREO EN PCM
El filtro pasabanda limita la seal analgica de entrada a la banda de frecuencias de
voz estndar de 300 a 3400 Hz. El dispositivo de muestreo convierte la seal
.
en un flujo de datos binarios en serie para la transmisin.
En el lado de recepcin, el DAC transforma la secuencia de datos binarios en una
seal PAM multinivel, el dispositivo de mantenimiento y el filtro pasabajos conviertela seal PAM en una seal analgica.
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
27/36
CUANTIFICACION EN PCM
La amplitud de cada muestra tiene un rango continuo de valores. Dentro del
rango finito en amplitud donde varan las muestras de la seal banda base, se
puede encontrar un nmero infinito de posibles niveles de amplitud. En la
prctica, los sentidos slo pueden diferenciar un nmero finito de niveles de
amplitud.
Esto significa que cada muestra se va a poder aproximar por una amplitud
discreta de un conjunto finito de posibles valores, procurando reducir el error en la
aprox mac n tanto como sea pos e. a ex stenc a e un
nmero finito de amplitudes es una caracterstica diferencial de una seal PCM.
Si se eligen estos niveles de amplitud lo suficientemente cercanos entre s, elerror cometido entre la seal original y la cuantificada
ser despreciable, por lo que en la prctica, ambas seales sern indistinguibles.
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
28/36
CUANTIFICACION EN PCM
La conversin de una muestra analgica (contnua) de la seal a una forma digital
(discreta) se denomina proceso de cuantificacin. El proceso de graficacin significa
sistema lineal continuo se sustituye por una de caracterstica escalonado (figura a)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
29/36
CUANTIFICACION EN PCM
El error de cuantizacin consiste en la diferencia entre las seales de entrada y
salida del cuantizador. El valor instantneo mximo de este error es la mitad de un
,
mitad del paso al valor positivo. En la figura b se muestra el error en funcin de la
seal de entrada y en la figura c se indica una variacin tpica del error en funcin
del tiempo
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
30/36
CODIFICACIN EN PCM
Combinando muestreo y cuantificacin hemos convertido la seal banda base
continua en un conjunto de valores discretos de un conjunto finito de posiblesvalores. Sin embargo, esta representacin no es adecuada para su transmisin.
Para aprovechar las ventajas de los sistemas digitales se requiere la codificacin
.
Cualquier forma de representar cada uno de los valores discretos del conjunto
finito se denomina cdigo. Cada evento discreto del cdigo se denomina
elemento del cdigo o smbolo. Por ejemplo, un smbolo se puede representar
por la presencia o ausencia de un pulso. Una ordenacin particular de los
smbolos utilizada en un cdigo para representar
un nico valor del conjunto discreto se denomina palabra cdigo o carcter.
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
31/36
CODIFICACIN EN PCM
En PCM, la sea de entrada analgica se muestrea y luego se convierte a un cdigo
binario serial. El cdigo binario de transmitir al receptor en donde se convertir
nuevamente a una seal analgica. Los cdigos usados en PCM contienen n bits.
Los mas usados son cdigos de magnitud y signo donde el bits mas significativo
(MSB) es el bit de signo y los bits restantes representan el modulo. En la figura se
muestra un cdigo PCM de 3 bits. En consecuencia, existe un total de
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
32/36
EJEMPLO DE CODIFICACIN EN PCM
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
33/36
CODIFICACIN EN PCM
En la figura a se puede observar la
funcin entrada salida para un ADC
lineal ( un cuantizador lineal). Para una
seal de entrada analgica lineal (por
ejemplo una rampa), la seal cuantizadatiene la forma escalonada caracterstica
(figura b). Por lo tanto, el error de
cuantifizacin mximo es el mismo para
la seal de entrada de cualquier tipo
(figura c)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
34/36
MODULACION DIFERENCIAL
(DM)
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
35/36
Es una modulacin donde se
convierte una seal analgica en
una seal digital.La modulacin diferencial consiste
en comprar la seal dada con una
sucesin de pulsos de amplitud los
cuales son crecientes mientras la
encuentra por debajo de la
am litud de la seal dada es
decreciente cuando la amplitud de
los pulsos de muestreo supera la Sistema DM
amplitud de la seal.a) Transmisor b) Receptor
7/22/2019 MODULACION de PULSOS [Modo de Compatibilidad]
36/36
Como la modulacin delta aproxima la seal X(t) mediante una funcin
escalonada lineal, el cambio de la seal debe se relativamente lento en
com aracin con la tasa de muestreo. Este re uerimiento im lica ue la seal
debe ser sobremuestreada, es decir muestreada al menos cinco veces mayor
ue N uist.