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MULTIPLEXACIN POR DIVISIN DE TIEMPO Alejandra Virginia Andara Albornoz
CI: 23.444.242 [email protected]
Ana Fabiola Araujo Snchez CI: 21.364.219
David Sal Mndez Amaya CI: 22.475.357
Neila del Carmen Prez Montiel CI: 19.706.242
RESUMEN: En el anlisis de los procedimientos que
involucraron la CODEC, la TDM y el sistema troncal E1,
para la transmisin de datos se presentaron diferentes
caractersticas. Para el proceso de codificacin y
decodificacin (codec) se observ que las muestras de la
seal de 2Vpp fueron cuantificadas y codificadas
comprimindose mediante el convertidor A/D, donde
result una seal codificada para dos leyes (ley y ley A).
En el proceso de demodulacin se accion la
decodificacin mediante un convertidor serie-paralelo,
porque la PCM de entrada estaba en secuencia serie y
por un convertidor D/A, el cual tericamente se basa en
llevar el cdigo binario a su valor original, y as obtener a
la salida la seal analgica, la cual se present un poco
desfasada. En estos procesos se hallaron los parmetros
principales para las seales moduladas y cuantificadas en
el tiempo como la TM, , Vi, VTDM-PCM. Para el experimento
de la multiplexacin de las seales se presentaron dos
seales de entrada (de 1kHZ y 2kHz) mediante el canal 1
y el 2, los cuales se multiplexaron en sus respectivos
bloques de transmisin por medio de un conmutador que
encamino y gener la seal, dependiendo directamente
del tiempo de muestreo ya definido por la tarjeta
(Ts=125s) , con lo cual result para la salida dos seales
multiplexadas que luego se distribuyeron en el receptor, y
por medio de los tiempos de trama se observaron las
diferentes sincronizaciones entre ellas. En la troncal E1 se
analiz el comportamiento de las tramas, en donde se
observ que sin importar el uso de seleccin por pulso o
por frecuencia, los sistemas de telefona reciben y
transmiten las llamadas en sus respectivas tramas a los
destinos indicados, mostrndose as su funcionamiento
dinmico, obteniendo de estos resultados el cumplimiento
de los objetivos propuestos.
1. INTRODUCCIN: la codificacin y decodificacin de los sistemas de comunicacin se basan
generalmente en la prctica de transmitir informacin
mediante adaptaciones simples para la emisin y
recepcin, donde tambin se involucran aspectos como la
multiplexacin que facilitan dicho proceso de transmisin,
gracias a que permite transmitir la informacin por
diferentes vas al mismo tiempo. Por ello es relevante su
comprensin aplicada a seales como la voz, lo que
justifica el estudio de esta prctica y conlleva a la
demostracin de diferentes estudios como la CODEC y la
TDM.
La CODEC (Codificacin en Lnea) demuestra el
funcionamiento de la codificacin y decodificacin en las
transmisiones de digital a digital, en los almacenamientos
en los cifrados de seales para obtener la transmisin
adecuada en un sistema de comunicacin comn,
permitiendo as la reproduccin o manipulacin de la
informacin en un formato ms apropiado para estas
operaciones, por ello se presentan dos leyes de
cuantificacin para estos procesos, la ley A y la ley , las
cuales son aplicadas en USA y Japn conjuntamente y en
Europa, Venezuela en conjunto con el resto del mundo,
respectivamente, Debido a ello se reconoce su
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demostracin en esta prctica mediante los anlisis de
seales. En la TDM el estudio de las seales se hace por
multiplexacin o por la transmisin por medio de dos
ms canales de informacin por lo cual se demuestra en
esta prctica las diferentes aplicaciones que tiene la
multiplexacin, ya que en la realidad las redes de
transmisin deben ser ampliadas en infinitos canales
segn los usuario presente en el sistema de
comunicacin, conllevando este estudio a una aplicacin
conjunta entre la idealidad y la prctica real.
Los diferentes conjuntos de aplicaciones generan
diferentes expectativas con respecto a los sistemas de
comunicaciones a nivel mundial, he aqu por ello que se
realiza el estudio de las troncales de comunicaciones
mundiales, por lo cual para esta prctica se har nfasis
en una troncal que no es asntota llamada la troncal de
Europa (U.E), mediante el estudio experimental de su
primera jerarqua, la E1.
Los parmetros que se presentan en los
experimentos de codificacin y decodificacin como
tambin en la multiplexacin son de suma importancia
para determinar los anlisis de las seales resultantes,
con lo cual entran cuestionamientos en el proceso
analtico como: Cmo es el anlisis de las seales
moduladas y demoduladas segn sus parmetros
calculados y las aplicaciones del Codec y la TDM?, y
Cul es la demostracin precisa de un proceso comn
de un sistema troncal E1?, justificando as la ejecucin de
la prctica experimental y la investigacin terica para su
estudio.
2. OBJETIVOS
Objetivo General: Analizar los diferentes procedimientos que involucran la CODEC, la TDM y el
sistema troncal E1 en la transmisin de seales.
Objetivos Especficos:
Analizar las seales resultantes en la modulacin
y la demodulacin de la CODEC.
Analizar las seales moduladas mediante las
leyes A y en la CODEC.
Analizar las seales resultantes de la
multiplexacin en la TDM.
Comparar los parmetros determinados para la
CODEC y la TDM.
Analizar los procesos de las llamadas y las
troncales en el sistema troncal E1.
3. MARCO TERICO:
o Codificacin y decodificacin (CODEC)
Los cdec (codificador-decodificador) son pequeos
programas capaces de transformar un flujo de data o
seal. La seal original se comprime, encripta, se enva y
la seal recibida se reproduce o manipula. Los cdec se
usan generalmente para comprimir sonido o video. En un
video con sonido puede haber diferentes tecnologas,
programas o hardware, pero para que funcionen deben
encapsularse juntos a travs de un cdec. El cdec no es
propiamente un formato de data. Los formatos, como
MPG, AVI o MOV pueden almacenar informacin
codificada bajo diferentes cdec.
En otras palabras un cdec, o
compresor/descompresor, es un tipo de software o
hardware diseado para comprimir y descomprimir
transmisiones y seales de video y audio. Algunas
aplicaciones de cdec comunes incluyen la edicin de
video, la transmisin de medios y las videoconferencias.
Un cdec utiliza un circuito de hardware para llevar a
cabo una conversin de digital a analgica, as como
tambin una conversin de analgica a digital. Las
seales analgicas son transmitidas en un dispositivo
electrnico como una computadora a travs de
una fuente de video como una cinta VHS. El cdec
comprime o reduce el tamao de la entrada de audio y
video digital para acelerar la transmisin y permitir una
mejor calidad.
Caractersticas de los cdec:
1) Eliminar la redundancia o todo aquello que no vaya a
ser percibido por el destinatario de la informacin o bien
quede ms all de los objetivos de calidad de la seal
recibida, en cuyo caso se habla de codificador de fuente
2) Aumentar la redundancia de modo que el decodificador
pueda eventualmente detectar y corregir errores que se
hayan producido en la recepcin de seales o smbolos,
hablndose en este caso de codificador de canal.
3) Hacer que los datos codificados sean ilegibles salvo
que se conozca el cdigo, mediante encriptadores o
cifradores.
4) Permitir la transmisin de datos sobre un canal con
unos determinados recursos y limitaciones, que
correspondera en el modelo empleado en la TMC al
transmisor-codificador y que (especialmente en
telecomunicaciones) es denominado modulador.
o Tcnicas de multiplicidad por divisin de
tiempo (TDM)
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La TDM es un proceso bsico en telefona digital,
ya que permite combinar diferentes seales de voz
digitalizadas y enviarlas por el mismo canal de
transmisin. De esta forma las seales digitales PCM se
multiplexan formando lo que se conoce como tramas
PCM.
El sincronismo entre el transmisor y el receptor
debe ser exacto a fin de que no se produzca distorsin
cruzada (cross-talk) entre los diferentes canales.
Para lograr esta sincronizacin, en algunos sistemas
se transmite impulsos especiales de sincronizacin,
incluidos en la misma seal de banda de base o por
canales separados, lo cual permite un control exacto de la
sincronizacin. Existen dos tipos de TDM:
Sncrona: Los sistemas de multiplexin sncrona
poseen la ms alta eficiencia, pero requieren de
esquemas muy elaborados para la distribucin de
la seal de reloj maestro. El reloj maestro
gobierna todas las fuentes.
Fig. 4. Representacin de la sincronizacin de un
sistema.
Asncrona: Este tipo de TDM, tambin
denominada estadstica, emplea multiplexores
asncronos que son utilizados para fuentes de
datos digitales que operan en un modo de
arranque-paro, produciendo paquetes de
caracteres con espaciamiento variable entre
paquetes. Las ranuras se asignan
dinmicamente.
o Jerarqua digital
Fig. 5. Representacin de la distribucin
de canales.
Una Jerarqua Digital, llamada tambin
Jerarqua PCM, es una secuencia ordenada de
velocidades de informacin (en bps) que
constituye cada una un nivel jerrquico dado.
Estas jerarquas se utilizan exclusivamente para
la transmisin de datos, pero la tendencia actual es la de
establecer una sola red por la cual se pueda transmitir
voz, datos e imgenes
Fig. 6. Sistemas de Troncales mundial.
Sistema Troncal E1: El sistema E1, denominado
tambin CEPT-1 PCM-30, es el Nivel 1 de la
Jerarqua Europea. La trama contiene 32 ranuras
de tiempo, RT, de las cuales 2 son para
sealizacin y alineacin, y 30 para los canales
de Voz/Datos.
En los sistemas de Europa siempre se codifica la
PCM con 8 bits, ya que para la sealizacin se utilizan 2
ranuras de la trama.
Caractersticas de la seal transmitida
Las seales se muestrean a 8000 muestras por
segundo
Las muestras resultantes se codifican en 8
dgitos binarios
El cdigo de lnea es HDB3 RZ
La trama es de 256 dgitos
La frecuencia de sealizacin es de 2048kHz,
aunque en la prctica se dice 2048kbps
La duracin de la trama es de 125s y la de cada
dgito de 488ns
La multitrama, formada por 16 tramas, tiene una
duracin de 2 mseg
4 PROCEDIMIENTO
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Fig. 8. Conexin de la tarjeta PCM para los
experimentos 1 y 2.
Para el experimento #1 sobre codificador-
decodificador (cdec), se procedi a conectar el mdulo
MCM30/EV como se muestra en la Fig. 8 con una seal
analgica de entrada de 2kHzcon 2 Vpp generada por la
tarjeta electrnica (punto 58), la cual pas por un filtro
pasa bajas el cual ya estaba integrado en el modulador
del cdec, un convertidor analgico- digital y luego por un
bloque paralelo-serie, con lo que se obtuvo la seal
modulada PCM (punto 63), mediante los mtodos de ley A
y ley por medio de la seleccin del suiche(SW7). Luego,
se conect el sistema para la demodulacin, donde se
realiz el proceso inverso, se pas por un bloque serie-
paralelo, un convertidor digital analgico y un filtro, con el
fin de obtener la seal analgica.
Para el experimento #2 acerca de la
multiplexacin por divisin de tiempo (TDM) se conect de
manera similar que el experimento anterior (cdec), pero
esta vez se le agrego otra seal analgica de entrada de
1kHz con 2Vpp en el segundo canal (punto 59) y se
cambi el SW6 a canal dos para realizar el proceso de
multiplexado. Finalmente, luego de pasar por el receptor
se recuperarlas seales analgicas.
Fig. 9. Tarjeta usada para el estudio de la trama
E1.
Iniciando el experimento #3 se procedi a
conectar los telfonos (3 de pulsos y 1 de frecuencia
DTMF) a las cuatro interfaces de usuarios de la tarjeta,
en los cuales se asignaron propiedades de pulso y
frecuencia por medio de un suiche ubicado en cada
telfono. Luego de haber conectado los telfonos se
procedi hacer el estudio de llamadas.
Para el estudio de las tramas se conect el
osciloscopio a la salida de la tarjeta, mostrando las tramas
de los telfonos mediante la seleccin de cada trama por
medio de dos suiches que determinaba la trama en la
conexin de salida.
5 DESARROLLO EXPERIMENTAL
Experimento 1: CODEC.
ANLISIS DE LAS SEALES RESULTANTES DE LA DEMODULACIN Y LA MODULACIN
En el mdulo MCM30/EV se present a la entrada una seal mensaje sinusoidal de 2 kHz, la cual se conect a la entrada (TP-58) del CODEC 1 para PCM/TDM como se muestra en la figura 10.
Fig. 10. Conexin de la tarjeta para la CODEC.
Cuando la seal mensaje se encontr en la parte de transmisin (Tx), primeramente pas por un filtro pasa bajo con un rango de frecuencia de 300 -3400 Hz, esto con el fin evitar efectos aliasing. Este tipo de efecto causa que seales continuas distintas se tornen indistinguibles cuando se muestrean digitalmente.
Posteriormente se encontr con el cuantificador, el cual procedi a realizar un redondeo de los valores muestreados para generar un conjunto de valores. Dichos valores pasaron luego por el convertidor analgico-digital
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(CAD) en el cual codific asignndoles un nmero binario a los valores muestras cuantificados. Estos procesos se rigen bajo las leyes de compresin A o .
El BIT CK represent la seal de reloj de
muestreo, es decir, estableci los instantes de tiempo en lo que se produce el muestreo de la seal de entrada. En el TP-63 se muestra la seal transmitida por el CODEC 1, la cual se presenta en la figura 11.
Fig. 11. Seal PCM de salida del modulador (azul), seal de entrada (amarilla).
En la recepcin del CODEC, se recibe la seal transmitida la cual fue decodificada por el convertidor digital-analgico, esto para hacer posible la conversin de las muestras PCM en valores binarios a muestras de valores analgicos cuantificados.
La seal mensaje en valores cuantificados pasa por un filtro pasa bajo con un rango de frecuencia de 300-3400 Hz para eliminar los efectos de ruido y/o distorsin de la seal recibida. En la salida del receptor del CODEC (TP-64) se present la seal mensaje como se muestra en la figura 12.
Fig. 12. Seal de entrada al sistema (amarilla) y seal de salida (azul).
Se puede observar que la seal de salida ajustndose el osciloscopio para una mejor observacin entre ambas seales result que la seal de salida estaba desfasada 90 de la seal de entrada.
Este proceso prctico permiti una mayor comprensin del funcionamiento de un cdec. En el proceso de transmisin, observamos que una seal mensaje para poder ser transmitida pas por un filtro pasa bajo para evitar transmitir interferencia o ruido; sigue su camino por el cuantificador y el codificador, los cuales cuantificaron cada muestra PCM en su misma banda base para luego asignarles un valor binario y hacer posible su transmisin. En la cuantificacin, debido al redondeo de valores en las muestras puede presentarse ruidos de cuantificacin y ser transmitido simultneamente con lo cual a la salida del modulador la seal que se present no fue perfecto pero aun as cumpli con lo esperado.
Ahondando ms en dicho proceso, se presenta que
la frecuencia de muestreo nos da a conocer la cantidad de muestras de amplitudes tomadas por unidad de tiempo en el proceso de muestreo de la seal mensaje. De acuerdo al Teorema de Muestreo de Nyquist-Shannon, esta frecuencia solo determina el ancho de banda base de la seal muestreada, es decir, limitar la frecuencia mxima de las componentes sinusoidales que forman a la seal de entrada. Entonces, con este teorema junto a la perspectiva matemtica, una mayor frecuencia de muestreo para una seal no debe interpretarse como una mayor fidelidad en la reconstruccin de la seal. El proceso de muestreo es reversible, esto quiere decir que, desde el punto de vista matemtico, la reconstruccin de la seal puede realizarse en modo exacto, es decir, no aproximado.
Profundizando en el proceso de codificacin, ste se
bas en una estructura comn, en primer lugar, extrajo la informacin redundante de las muestras, de modo que el envo de esa informacin pudo ser reconstruido luego en el receptor. En segundo lugar, llevan a cabo aproximaciones de la seal, con el fin de poder reducir la tasa de bits de la seal al ser transmitida. Por ltimo el codificador se encarg de encontrar el modo ms eficiente para poder enviar todos esos datos e informacin extra de forma binaria.
Cuando la seal de entrada estuvo ya codificada
pas por un convertidor paralelo/serie, en el cual se introdujeron los datos de manera paralela al registro de desplazamiento (SR), esto fue posible, ya que cada etapa tena su propio un control para efectuar la precarga de la informacin en cada bit. Para presentar los datos en la salida del transmisor, la seal del reloj fue suministrada suministrada, permitiendo as que los datos circularan por los flip-flops y finalmente fuesen presentados de manera serial y sincrnica con el reloj.
En el proceso de recepcin, la seal trasmitida fue
recibida por el decodificador realizando la conversin de las muestras PCM en valores analgicos cuantificado mediante los convertidores serie- paralelo, (debido a que
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la seal PCM es de secuencia serie) y digital-analgico, esto con el fin de recuperar la informacin en la seal mensaje. Finalmente. Esta seal se filtra a travs de otro filtro pasa bajo para eliminar los ruidos o distorsiones adquiridos en el proceso de transmisin (ruidos de cuantificacin) o en el canal.
El convertidor serie /paralelo del receptor se efectu
tambin mediante la ayuda de un registro de desplazamiento. Este registro a su vez present una entrada de reloj sincrnico con la seal de datos que permiti que los datos evolucionaran en las etapas del SR. Despus de una serie determinada de ciclos del reloj, un conjunto de registros leyeron los valores de los bits internos del SR, guardando el estado y presentando la informacin de manera paralela. Esta informacin lleg al decodificador, el cual identific el smbolo transmitido y contenido en la seal recibida, el cual estuvo normalmente bajo un criterio de mxima verosimilitud. El decodificador finalmente expres los datos con la forma que tena antes del modulador, la seal analgica de entrada (figura 12).
DETERMINACIN DE TM, , Vi, VTDM-PCM.
La mayora de estos sistemas son comandados por un reloj, de modo que todos los impulsos o bits tienen la misma duracin . ste es un parmetro importante si
se quiere conocer otras caractersticas del sistema como la duracin del smbolo T o la velocidad de informacin Vi. sta ltima es de gran importancia pues en estos sistemas es notable conocer la cantidad de informacin que produce la fuente o se transmite por unidad de tiempo, en bits por segundo (bps).
Adems, para que la seal de entrada o el mensaje como tal pueda ser muestreado debe cumplir con el Teorema de Muestreo de Shannon. En este se especifica: Una seal x(t) pasabajo cuya frecuencia mxima es fm, se puede especificar unvocamente por sus valores o muestras x(nTs), con n=0,1,2,, tomados en una serie de instantes discretos, llamados instantes o puntos de muestra, separados cada Ts=1/fs segundos, donde fs2fm. En este contexto, fs es la frecuencia de muestreo o Frecuencia de Shannon y Ts es el Intervalo de muestreo y tambin son parmetros significativos en el sistema.
Se trabaj con el bloque circuital PCM-TDM (Multiplexacin por divisin de tiempo de seales PCM) de la tarjeta MCM30/EV. Para el presente experimento solo se trabaj con una seal mensaje como entrada, es decir, el nmero de canales M necesarios corresponder a la unidad, tal como el bloque fue ajustado en el Switch 6 (1 CH).
Como se coment, el periodo Ts corresponde al intervalo de Shannon y el conjunto de impulsos en l incluidos se llama trama. Cada seal est asignado a un intervalo o ranura de tiempo de duracin Tm=Ts/M que contiene en PCM NRZ (Sin retorno a cero) los n impulsos de duracin por muestra. Segn lo aclarado M=1, por lo que el intervalo de tiempo de la seal Tm ser igual al
intervalo de Shannon Ts. En PCM/TDM, la duracin del bit se calcula por medio de:
=
Tambin es relevante conocer el nmero de impulsos por segundo, a esto se le conoce como Velocidad de modulacin o velocidad de sealizacin y se expresa en baudios. En este caso se encontrara la Velocidad de modulacin para la PCM/TDM, por lo que corresponder a VPCM-TDM. Esta es igual a la inversa de la duracin de un bit (1/ ). En un sistema binario, tal como lo es este bloque, la velocidad de informacin y la velocidad de modulacin PCM/TDM son numricamente iguales, con la condicin de que la codificacin se ha efectuado sin redundancia agregada.
A continuacin se presentan los datos y clculos necesarios para la determinacin de los parmetros antes indicados:
Partiendo de las especificaciones tcnicas de la tarjeta MCM30/EV el nmero de bits asociado n es igual a 8 bits y los niveles de amplitud m es igual a 2 ya que claramente es un sistema binario. El nmero de smbolos N total es entonces N= mn = 28 = 256 smbolos. Adems, su Frecuencia de muestreo o Frecuencia de Shannon fs est tambin establecida y es de 8kHz, por lo que, de manera terica es posible hallar el intervalo de Shannon Ts mediante:
Ts = 1
=
1
8000 = 0.125ms
=
=
0,125
8 =15,625s
Ahora, de manera experimental es viable tambin encontrar el intervalo de Shannon Ts, como se mencion anteriormente, estos sistemas son comandados por el reloj, que corresponde al punto 60 en la tarjeta MCM30/EV con el nombre TS1. Adems, esta tarjeta tambin proporciona una seal de bit clock que pertenece al punto 62 y el cual indica un ciclo por cada muestra, es decir, la onda cuadrada nos indica la duracin del bit y adems el inicio y el final del smbolo.
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Fig. 13. Seal del reloj Seal del Bit-Clock.
Es posible entonces observar en la figura que un ciclo del reloj (seal amarilla-canal 1) corresponde a un bit y que existen 8 ciclos del reloj entre una onda cuadrada y la siguiente para la seal azul-canal 2, que pertenece a la seal del bit clock. Esto nos confirma de manera experimental la especificacin de la tarjeta para el nmero de bits asociado n=8.
El osciloscopio proporciona como dato el tiempo transcurrido de la seal (en este caso de la seal del reloj que gobierna el sistema) en un cuadro de la pantalla que corresponde a 25s. Por lo que es factible el uso de una regla de tres para determinar el tiempo transcurrido en un ciclo del reloj que corresponde a aproximadamente tres divisiones de dicho cuadro de la pantalla y que a su vez, como se ha dicho es la duracin de un bit, que conocemos como . Aclaramos 5 divisiones por cuadro. La regla de
tres es entonces:
1 cuadro (divisiones) Tiempo (seg) Un ciclo del reloj, correspondiente a un bit (divisiones) Tiempo del bit, correspondiente a (seg)
Despejando =
* Divisiones en un
ciclo del reloj =25s
5 *3 Divisiones = 15s
Como se manifest anteriormente =
; si
queremos despejar el intervalo del tiempo de la seal Tm, que como se explico es igual al Intervalo de Shannon Ts, nos resulta:
Ts= ()(n) = (15s)(8)=0,12ms
Se observa entonces que este valor Ts coincide por solo un pequeo margen de error (debido al ojo humano al momento de determinar las divisiones), tanto de manera experimental como de manera terica, es decir, 0,12ms y 0,125ms, respectivamente.
Se determina la velocidad de informacin Vi por medio de;
Vi=
=
8
0,12 =66,67kbps (Experimental)
Vi=
=
8
0,125 =64kbps (Terico)
Y adems, la velocidad de modulacin VTDM-PCM mediante:
VTDM-PCM = 1 =
1
15s = 66,67kbaudios (Experimental)
VTDM-PCM = 1 =
1
15,625s = 64kbaudios (Terico)
Se verifica entonces que la velocidad de informacin y la
velocidad de modulacin en un sistema binario son
numricamente iguales.
CODEC
TM (seg) 0.125m
(seg) 15
Vi (bps) 66.67k
VTDM-PCM (bps) 66.67k
Tabla N1. Datos determinados para el
proceso de la CODEC.
ANLISIS DE LA SEAL MODULADA
CON LEY A Y LEY .
La cuantificacin no uniforme o logartmica es un
tipo de cuantificacin digital en el que se utiliza una tasa
de datos constante, pero se diferencia de la cuantificacin
uniforme debido a que, como paso previo a la
cuantificacin, se hace pasar la seal por un compresor
logartmico.
Como en la seal resultante la amplitud del
voltaje sufre variaciones menos abruptas, la posibilidad de
que se produzca un ruido de cuantificacin grande
disminuye. A la salida del sistema, la seal digital ha de
pasar por un expansor o decompresor, que realiza la
funcin inversa al compresor logartmico. Se le llama
compansor a la combinacin del compresor y el expansor.
El proceso de cuantificacin no uniforme
responde a una caracterstica determinada llamada Ley de
Codificacin o de Compresin. En el campo de las
comunicaciones telefnicas, la Ley es el sistema de
cuantificacin logartmica de una seal de audio empleada
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en Estados Unidos y Japn. Mientras que la Ley A es
usada en Europa y el resto del Mundo. Son utilizados
principalmente para audio de voz humana dado que
explota las caractersticas de sta.
Ambos tienen una complejidad baja, y debido a
esto no introduce prcticamente retardo Algortmico, Es
por esto la gran importancia del conocimiento y
entendimiento de estas Leyes. La tarjeta MCM30/EV
permite, mediante su bloque circuital PCM/TDM, el estudio
de ambas leyes como se muestra a continuacin:
LEY A:
Fig. 14. Seal mensaje de entrada a 0V
(Amarilla-Canal 1)/Seal modulada con Ley A
(Azul-Canal 2)
En la Figura 14 se muestra la seal mensaje a la
entrada del sistema que tiene una amplitud de 0V
(Amarilla-Canal 1) y adems, la seal modulada con Ley A
(Azul-Canal 2), a la salida PCM del sistema en la punta 63
del bloque circuital de la tarjeta. En dicha figura es
complicado reconocer el cdigo o palabra binaria
resultante, es por eso que se debe trabajar con otra seal
que indique la longitud (inicio y fin) de la muestra o
smbolo, como lo es la seal del Bit Clock (punta 62 de la
tarjeta), y adems, que muestre la duracin de un bit,
como lo es un ciclo del Reloj (TS1-punta 60 de la tarjeta).
Fig. 15. Seal del reloj TS1 (Amarilla-Canal 1)/
Seal modulada con Ley A (Azul-Canal 2)/
Seal del Bit Clock (Verde-Canal 4).
En la figura 15 se observan las seales
necesarias nombradas. La seal Amarilla corresponde al
Reloj (TS1), la seal verde corresponde a la seal del Bit
Clock y la seal Azul continua indicando la salida PCM del
sistema con Ley A. Como ya se manifest un ciclo del
reloj me indica la duracin de un bit, adems es
importante aclarar que el cdigo PCM es unipolar NRZ, es
decir, presenta dos niveles de voltaje pero solo un nivel de
amplitud y no retorna a cero. Adems, como premisa se
seala que voltaje positivo indica 1 y voltaje negativo
indica 0.
Con esto aclarado es posible reconocer el cdigo
binario resultante. Se observa entonces que dicho cdigo
est constituido prcticamente por bits 0 y 1 alternados.
Es decir:
01010101
LEY :
Fig. 16. Seal mensaje de entrada a 0V
(Amarilla-Canal 1)/Seal modulada con Ley
(Azul-Canal 2)
Para trabajar con la Ley se debe cambiar el
switch 6 del bloque PCM/TDM de la tarjeta de Ley A a Ley
.En la figura 16 se aprecia la seal mensaje a la entrada
del sistema con 0 V(Amarilla-Canal 1), y adems, la seal
modulada PCM con Ley . De igual manera y debido a las
mismas razones que en el estudio para Ley A se deben
incluir para la determinacin del cdigo binario las seales
del reloj y bit Clock, que corresponden a la seal amarilla
y verde, respectivamente, en la figura 17.
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Fig. 17. Seal del reloj TS1 (Amarilla-Canal 1)/
Seal modulada con Ley (Azul-Canal 2)/
Seal del Bit Clock (Verde-Canal 4).
Partiendo de la misma premisa manifestada en la
ley A (Voltaje Positivo=1 y Voltaje negativo=0) se observa
que el cdigo binario resultante est constituido
preponderadamente por bits 1.Es decir:
01111111
Experimento 2: TDM.
ANLISIS DE LAS SEALES
RESULTANTES DEL PROCESO DE
MULTIPLEXACIN.
Fig. 18. Seal de entrada del canal 1 de 2kHz
(amarilla) y seal de entrada del canal 2 de
1kHz (azul)
Para el experimento por multiplexacin de tiempo
(ATM), se inici con una seal mensaje de 1kHz (seal
azul) y con otra de 2kHz (seal amarilla Fig. 18) a 2Vpp.
Las diferentes seales estn limitadas a una banda de
frecuencia de 3,4kHz por los filtros pasabajas que posee
cada entrada.
Fig. 19. Seal de entrada del canal 1 de 2kHz (amarilla) y
seal del TS1 (azul)
La sealanalgica que se aplic en la entrada del
punto 58 de la parte de transmisin, se present con un
flujo de seal PCM de 64kbits/s (Vi), que se definipor
medio de las especificaciones ya presentes en la tarjeta
MCM30, ya que esta es la velocidad del bit del canal para
La seal PCM. El nmero de bits result ser de 8,
correspondientes a cada instante de muestreo de la
seal. Al pasar por el control del time slot (TS1) se realiz
el muestreo secuencial de las seales debido a que la
TDM divide el dominio del tiempo en ranuras para cada
mensaje, entonces cada trama fue formada por un ciclo
completo del conmutador, el cual proporcion la
sincronizacin de la seal para mantener al distribuidor
acorde con ste. (seal azul Fig. 19).
Fig. 20. Seal de entrada del canal 1 de 2kHz
(amarilla), seal de entrada del canal 2 de 1kHz
(azul) y seal PCM-TDM con el SW6 en canal 1
(seal rosada)
Al colocar el suiche (SW6) en el canal (CH1) se
observ que solo se transmiti la seal de mayor
frecuencia (seal amarilla de 2kHz Fig. 20), la cual pas
por el conmutador y se obtuvo la seal de salida PCM-
TDM (seal rosada Fig. 20), debido a que la frecuencia
de muestreo depende de la seal de mayor frecuencia.
Entonces como la otra frecuencia (seal azul de 1kHz Fig.
-
10
20) fue menor que la frecuencia mxima sta result
sobremuestreada, pero este sobremuestreo no representa
ningn problema.
Fig. 21. Seal de entrada del canal 1 de 2kHz
(amarilla), seal de entrada del canal 2 de 1kHz
(azul) y seal PCM-TDM con SW6 en canal 2
(seal rosada)
La seal al pasar por el convertidor analgico-digital se cuantific y codific y su salida se present de forma paralela, por ello la seal pas por un convertidor paralelo-serie, ya que la seal PCM de banda base es una secuencia serie. Finalmente a la salida del transmisor (punto 63) los dos canales de 64 kb/s se combinaron en un flujo de 128 kb/s (Vi) y se gener una seal compuesta PCM-TDM que contiene las muestras de entrada entrelazadas en forma peridica en el tiempo (seal rosada Fig. 21).
DETERMINACIN DE TM, , Vi, VTDM-PCM.
Segn las especificaciones tcnicas del mdulo
MCM30, la frecuencia de muestreo es de:
= 8
Y el nmero de bits es igual a:
= 8
Se pudieron calcular de forma analtica los siguientes
parmetros mediante las siguientes formulas:
El intervalo de muestreo (duracin de la trama)
=1
=
1
8= 125
Intervalo de tiempo asignado a cada canal (TIME
SLOT)
=
=
125
2= 62,5
Intervalo de tiempo asignado a cada bit (BIT TIME)
=
=
62,5
8= 7,8125
Velocidad del bit del canal
=
=
8
125= 64 /
Velocidad del bit del flujo TDM-PCM (BIT RATER)
VTDM PCM =1
=
1
7,8125= 128 /
NUMERO DE BITS
n=8bits
FRECUENCIA MAXIMA DEL
CANAL TELEFONICO
Fm= 4kHz
INTERVALO DE MUESTREO
Ts=125seg
INTERVALO DE TIEMPO
ASIGNADO A CADA CANAL
Tm=62,5seg
INTERVALO DE TIEMPO
ASIGNADO A CADA BIT
=7,8125seg
VELOCIDAD DEL BIT DEL
CANAL
Vi= 64kbit/s
VELOCIDAD DEL BIT DELL FLUJO TDM-
PCM
VTDM-PCM=128Kbit/s
Tabla N2. Datos calculados analticamente
Para los clculos experimentales se obtuvo
inicialmente 10 , mediante los espacios (cada cuadro
del osciloscopio) en la grfica del reloj (Fig. 17) para la
TDM, donde se hall el tiempo que abarc el bit del reloj,
logrndose obtener el tiempo de cada uno de los 8 bits
(n).
=10
5 4 = 8
Y el nmero de bits y la la frecuencia de
muestreo es de:
= 8
-
11
= 8
Por medio de este dato experimental se pudo calcular
los siguientes parmetros mediante las siguientes
formulas:
El intervalo de muestreo (duracin de la trama)
=1
=
1
8= 125
Intervalo de tiempo asignado a cada canal (TIME
SLOT)
=
=
125
2= 62,5
Velocidad del bit del canal
=
=
8
125= 64 /
Velocidad del bit del flujo TDM-PCM (BIT RATER)
VTDM PCM =1
=
1
8= 125 /
NUMERO DE BITS
n=8bits
FRECUENCIA MAXIMA DEL
CANAL TELEFONICO
Fm= 4kHz
INTERVALO DE
MUESTREO
Ts=125seg
INTERVALO DE TIEMPO
ASIGNADO A CADA CANAL
Tm=62,5seg
INTERVALO DE TIEMPO
ASIGNADO A CADA BIT
=7,8125seg
VELOCIDAD DEL BIT DEL
CANAL
Vi= 64kbit/s
VELOCIDAD DEL BIT DELL FLUJO TDM-
PCM
VTDM-PCM=125Kbit/s
Tabla N3. Datos calculados experimentalmente.
COMPARACIN DE LOS VALORES
OBTENIDOS DE TM, , Vi, VTDM-PCM.
Primeramente se analiz y se comprendi el
comportamiento de las seales mediante la
multiplexacin y la codificacin de ellas, obteniendo
ciertos aspectos importantes. Conociendo el concepto del
muestreo y que la caracterstica principal en este proceso
es la frecuencia, ya que se toman las muestras en un
intervalo de frecuencia que es propia del mensaje, se
procede hallar ciertos parmetros para dichos proceso de
multiplexacin y de codificacin, y en ellos protagoniza la
frecuencia de shannon, con lo cual se logr notar que el
conmutador es el que efecta fs(frecuencia de Shannon)
revoluciones por segundo extrayendo una muestra de
cada entrada durante cada revolucin permitiendo as la
transmisin de muestras necesarias y recuperar
finalmente la seal, este proceso generaliza el muestreo.
Lo que resulta de mayor enfsis para esta prctica es el
resultado del intervalo del muestreo y su relacin con la
velocidad de la informacin.
CODEC TDM
TM (seg) 0.125m 62.5
(seg) 15 8
Vi (bps) 66.67k 64k
VTDM-PCM (bps)
66.67k 125k
Tabla N4. Datos resultantes de los parmetros
determinados experimentalmente.
Fig. 22. Seal del reloj (Amarilla) para la
codificacin de lnea
-
12
Fig. 23. Seal del reloj (Amarilla)para la
TDM.
Se pudo obtener para la CODEC un =15s
(obtenido por medio de la fig. 22), dicho parmetro result
mayor que el =8s (obtenido por medio de la fig. 23) del
proceso de la TDM, se analiza que dicha diferencia de
valores es debido a una importante circunstancia, y es que
conociendo que el proceso de muestreo normal que se
presenta en una codificacin se caracteriza por ocupar la
banda base con slo una seleccin de muestra
permitiendo que cada muestra enviada en la frecuencia
del mensaje sea menor que la cantidad de muestras
enviadas en el proceso de la TDM, resulta ser la
multiplexacin la va de preferencia para dicha
transferencia de seales, debido a que el proceso de
multiplexacin por divisin de tiempo ahorra espacio en la
banda base, permitiendo que varias muestras se enven
en una sola banda de frecuencia o intervalo de muestreo
(Ts), es de lgica comprender que el valor del para este
proceso es menor en tiempo, porque la frecuencia de
muestreo aumenta en proporcin con la cantidad de
muestras enviadas.
Luego de obtener los valores del tiempo para
cada uno de los 8 bits (n), se not que al momento de
hallar el intervalo asignado a cada canal (TM) se observ
la diferencia entre dichos valores (0.125m>62.5),
resultando mayor la trama de la CODEC que fueron
definidas por las ventanas de tiempo ranuras (punto TS
time slot). Conocindose que el intervalo para cada
trama (TM) depende proporcionalmente del nmero de
canales con que se vaya a trabajar, o visto desde el punto
real, depende de la cantidad de usuarios conectados al
sistema. Siendo este el caso que defini la diferencia
entre la trama de la CODEC y la trama de la TDM, ya que
para la codificacin se efectu el estudio por medio de un
canal (CH1) siendo M=1, y en cambio para la TDM se
utilizaron los dos canales disponibles en la tarjeta MCM-
30/EV siendo M=2 y por tal disminuye el tiempo de la
trama.
La determinacin de las velocidades de
informacin y la de TDM-PCM (Vi y VTDM-PCM) se hallaron
de igual forma para la CODEC y la TDM por medio del
intervalo de cada canal (TM), del tiempo de cada bit () y
de la cantidad de los bits (n) definidos por la trama del
tiempo que resultaron ser 8 bits (cumpliendo as con las
caracterstica de la transmisin de audio). Las dos
velocidades Vi y VTDM-PCM resultaron ser iguales para la
CODEC, ya que el intervalo de muestreo de la seal fue
igual al intervalo de cada canal (Ts=TM) porque solo se
present un canal (M=1). A diferencia del proceso de
multiplexacin, donde se presentaron dos canales por lo
cual el intervalo de cada canal (TM) result ser la mitad
del intervalo de muestreo (Ts) resultando as la VTDM-PCM
casi el doble de la velocidad de la informacin
(125s2*64s).
Ya conocindose las diferencias en los resultados
experimentales se da a conocer, que las mismas
diferencias se presentaron para los datos calculados
mediante las especificaciones de la tarjeta MCM-30/EV,
con lo cual se comprueba que dichos valores tanto
experimentales (obtenidos por medio de las seales del
reloj Fig. 22 y 23) como calculados, resultaron
aproximadamente iguales, con rango de errores ideales.
Finalmente se comprob que el proceso de codificacin y
multiplexacin fue realizado de manera perfecta con el
correcto funcionamiento de la tarjeta MCM-30/EV y las
conexiones adecuadas.
EXPLICACIN DE CMO AMBOS
RECEPTORES PUEDEN RECIBIR LA SEAL
MENSAJE DEL CANAL 1.
Fig. 24. Seal PCM de un canal (Rosada) de
mayor frecuencia y las seales de la entrada de
-
13
los canales 1(Amarilla) y 2(Azul) de 2kHz y
1kHz respectivamente.
Fig. 25. Seal PCM multiplexada de los dos
canales (Rosada) y las seales de la entrada
de los canales 1(Amarilla) y 2(Azul) de 2kHz y
1kHz respectivamente.
Luego de efectuarse correctamente el proceso de
multiplexacin en el transmisor se procedi a estudiar las
seales receptadas por el proceso de demodulacin, aqu
la seal PCM obtenida (seal rosada Fig. 25) fue
deconmutada por medio de un distribuidor, el cual
bsicamente separ las muestras (2 seales) y las
distribuy a ambos bloques respectivamente.
Para el proceso de demodulacin de las
muestras obtenidas por el distribuidor en el punto 63
(seal PCM) se encuentran caracterizados los procesos
de conversin, y de decodificacin. Los procesos de
conversin se efectan por medio del convertidor serie-
paralelo, ya que la seal PCM de entrada al demodulador
es de secuencia serie, por cual se lleva a paralela para
poder aplicar la decodificacin y obtener la seal
analgica esperada por el receptor usuario. Este
proceso de decodificacin se realiza por medio del
convertidor digital-analgico, con lo cual antes de
obtenerse la seal esperada tambin acta en la seal un
filtro de 3.4kHz pasabaja, limpiando la seal y
adaptndola por medio de su ganancia a la salida
esperada, todo ello para ambos canales.
En el curso de la seal por el convertidor digital-
analgico entra como papel protagnico el time slot (TS1 y
TS2), el cul bsicamente tiene la funcin de determinar el
seccionado o la trama de 8 bits (n), dependiendo
proporcionalmente de una seal de reloj (Fig. 22 y 23) que
acata el comportamiento debido en cada frecuencia del
canal (f1=2kHz y f2=1kHz), ambas tramas (TS1 y TS2),
permiten obtener la salida segn la conmutacin que se
quiera realizar con el usuario.
Inicialmente al proceder la conexin comn del
receptor se tenan los suiches 8 y 9 en la posicin TS1 Y
TS2 respectivamente representando este procedimiento
una conmutacin no temporal, ya que la conmutacin
temporal es el proceso que consiste en una retencin en
memoria de la muestra a conmutar, por tal es como si la
informacin llegada al usuario uno sea la misma que
emiti inicialmente, con lo cual no hay variacin ni
necesidad de una memoria al conmutarse la seal. Este
proceso se muestra claramente en la Fig. 25, donde las
seales de ambos canales fueron iguales a las seales
transmitidas por dichos canales.
Fig. 26 Seal PCM multiplexada de los dos
canales (Amarilla) y las seales de salida de los
canales 1(Amarilla) y 2(Azul) de 2kHz y 1kHz
respectivamente.
Para realizar la funcin principal y corroborar el
objetivo como tal de la prctica, se colocaron ambos
suiches (SW8 y SW9) en posicin del canal 1 (CH1
f1=2kHz) como lo exigi la prctica (Fig. 27), en donde el
tiempo de trama 1 est formada por un ciclo completo de
ventanas que contienen los datos de la seal del primer
canal que dependen del tiempo de muestreo (Ts), el cual
proporcionalmente est definido por la frecuencia del
mensaje 1 de 2kHz, determinando y definiendo ambas
seales a esa misma frecuencia , con lo cual a la salida de
ambos receptores (out1 y out2) las seales resultaron de
2kHz (Fig. 28).
-
14
Fig. 27. Conexin del proceso de PCM-TDM con
cambio del SW9 y 8 a TS1.
Este procedimiento de conmutacin es aplicado
en las audioconferencias, muy comnmente en foros de
internet como Skype entre otros. Determinndose as que
los usuario 1 y 2 estn en una misma frecuencia y por tal
en un mismo canal, en otras palabras estn sintonizados.
Fig. 28. Seal PCM multiplexada de los dos
canales (Amarilla) y las seales de salida de los
canales 1(Amarilla) y 2(Azul) ambas de 2kHz.
Finalizando el procedimiento se quiso comprobar
el funcionamiento de las tramas intercambiadas, para
observar su comportamiento (canal 1-TS2 y canal 2-TS1
Fig. 29), con lo cual si se pudo apreciar una conmutacin
temporal para este caso, como se observa en la Fig. 30,
en donde la seal del canal 1 tuvo una frecuencia menor a
los 1kHz del canal 2, y la seal del canal 2 result con la
frecuencia del canal 1 (2kHz).
Fig. 29 Conexin del proceso de PCM-TDM con
cambio del SW8 a TS2.
Fig. 30. Seal PCM multiplexada de los dos
canales (Amarilla) y las seales de salida de los
canales 1(Amarilla) y 2(Azul) llevndolas a
1kHz.
Experimento 3: Troncal E1.
EXPLICACIN Y ANLISIS DEL PROCESO
DE LAS LLAMADAS.
El mdulo PCM SWITCHING AND
TRANSMISSION SYSTEM o Mod.PCM/EV es uno de los
mdulos de la serie de Telefona fija. Dicha serie analiza
todas las tecnologas y sistemas utilizados hoy en da para
las comunicaciones, es decir, es un sistema utilizado para
investigar y desarrollar todos los aspectos relacionados
con la codificacin, la conmutacin y transmisin digital de
seales PCM. En concreto, desarrolla las funciones tpicas
de una central telefnica.
ste trabaja bajo un sistema multiplex PCM de
1er nivel de la Jerarqua Europea, conocido como troncal
E1 o tambin CEPT-1 PCM-30. La trama para estos
sistemas contiene 32 ranuras de tiempo, de las cuales 2
son para la sealizacin o alineacin y 30 para los canales
de Voz/Datos. La frecuencia de sealizacin es de 2048
KHz.
-
15
Fig. 31 .Mdulo PCM/EV, utilizado para la
demostracin del experimento de la troncal E1.
Dicho mdulo presenta cuatro interfaces de
usuario (SLIC) para la conexin de cuatro telfonos. Las
primeras tres interfaces son de seleccin o marcacin de
pulsos (PULSE) y el ltimo es de seleccin o marcacin
multifrecuencia (DMTF). La seleccin o marcacin
decdica por pulsos (PULSE) es una tcnica de
sealizacin en la cual un circuito es interrumpido de
acuerdo a una codificacin definida, usualmente un digito.
Cada uno de los diez dgitos es codificado en secuencias
de hasta diez pulsos y de ah su nombre. Se efecta
cerrando un contacto conectado en paralelo a la lnea
telefnica y abriendo un contacto conectado en serie
varias veces cuyo nmero corresponde a la cifra
seleccionada. Al advertir las interrupciones de corriente,
la central puede decodificar las cifras del nmero
seleccionado.
Ahora, para la seleccin multifrecuencia (DMTF),
tambin conocida como marcacin por pulsos, la
marcacin se representa como la suma de dos tonos, uno
de un grupo bajo y el otro de un grupo alto, con cada
grupo conteniendo cuatro tonos individuales. Es decir, las
cifras se envan por audiofrecuencia. Las frecuencias de
estos tonos fueron cuidadosamente seleccionadas de tal
forma que sus armnicos no se encuentran relacionados y
que los productos de su intermodulacin produzcan un
deterioro mnimo en la sealizacin. Este esquema
permite 16 combinaciones nicas. Diez de estos cdigos,
representan los nmeros del cero al nueve, los seis
restantes (*, #, A, B, C, D) son reservados para
sealizacin especial. La mayora de los teclados en los
telfonos contienen diez interruptores de presin
numricos mas el asterisco (*) y el smbolo de numeral (#),
tal como lo fue el caso de el experimento. Los
interruptores se encuentran organizados en una matriz,
cada uno selecciona el tono del grupo bajo de su fila
respectiva y el tono del grupo alto de su columna
correspondiente, tal como se representa en la figura
siguiente.
Fig, 32. Grupo de frecuencias DTMF (Hz)
Los aparatos telefnicos conectados tienen la
capacidad de trabajar por marcacin por pulsos o por
tonos, seleccionando el switch ubicado en la parte de
abajo del telfono, est claro que para los telfonos 1, 2 y
3 el switch se selecciona para PULSE y el ultimo se
selecciona para DTMF. En estos telfonos la lnea se
controla a travs de un dispositivo mecnico denominado
disco de marcado, pero, los circuitos integrados de gran
escala de integracin han permitido realizar dispositivos
controlados por medio de un teclado que cumplen las
mismas funciones que las del disco de marcado.
Las seales enviadas hacia al aparato telefnico
desde la central son de diferente naturaleza: de
alimentacin y de llamada. La llamada la constituye una
seal de timbre enviada por la central al usuario y se
realiza a travs del generador de timbre y del rel de
conmutacin que encamina la seal hacia el usuario.
Cuando un usuario descuelga el microauricular y marca
un nmero (en el caso de este experimento los nmeros
asociados a cada telfono era 11, 12, 13 y 14 para el
telfono 1,2 3 y 4 respectivamente) se desarrolla la
siguiente secuencia de eventos:
*La lnea est inactiva (estado inicial).
*La lnea est ocupada: cuando se descuelga el
microauricular un interruptor se cierra, lo que provoca un
paso de corriente (loop) que enciende un led asociado, y
le seala a la central que se ha pedido la lnea, es decir,
se seala la intencin de efectuar una llamada.
*La seal enva el tono o pulsos; si el circuito est
disponible, la central lo atribuye al usuario que lo ha
pedido y enva el tono (el tono de libre) para avisarlo, en
el caso contrario le enva el tono de ocupado.
*Seleccin del nmero: El usuario que llama enva a la
central el nmero del usuario con el que quiere hablar.
-
16
*Cuando termina la conversacin ambos aparatos
telefnicos cuelgan el microauricular y los interruptores
vuelven a abrirse, apagando el led asociado y por lo tanto
volviendo al estado inicial.
Mediante este experimento se puede verificar
entonces, tal como se apreciar en las siguientes figuras,
el funcionamiento tpico de una central telefnica,
Fig. 33. Llamada entre telfonos 1 y 2.
En la Figura 33 se observa que existi una
llamada entre el telfono 1 y 2 ya que los leds asociados
estn encendidos y se aprecia que la central si realiz la
transmisin y recepcin de datos (Led 1-Voice) tal como
se aclaro anteriormente.
Fig. 34. Llamada entre telfonos 3 y 4.
En la figura 34 se aprecia la llamada entre el
telfono 4 y 3. El telfono 4 fue el que realiz la llamada y
se puede apreciar que el llamante es el telfono 3 gracias
al nmero binario que representa la marcacin en dicho
aparato telefnico llamante, es decir, asociado al
telfono 4. La Central permaneci en el Led 1-Voice por lo
que si se realiz la transmisin y recepcin de datos de
manera correcta. Para las siguientes llamada del telfono
4 a el resto de los telfonos se presentaron los mismos
comportamientos, declarando que cuando el telfono 4
llam al telfono 1 el cdigo de leds result 0001 (1),
comprobndose la transmisin de datos entre ellos.
Es importante aclara que para el numero binario
asociado con el telfono 4, el bit menos significativo es el
led superior, por lo tanto, el cdigo se lee de arriba abajo.
Fig. 35. Llamada del telfono 4 (llamante) al 2
(llamado).
-
17
Fig. 36. Llamada del telfono 1 (nuevo llamante)
al 4 (nuevo llamado) al mismo tiempo que se
hace la llamada de la figura 35.
En la figura 35 se observa el establecimiento de
la llamada entre el llamante y el llamado, es decir, del
telfono 4 al telfono 2 respectivamente. Y adems se
aprecia la central en el Led 1, es decir, en Voice, y por lo
tanto s se establece la llamada. Ahora, mientras esto
suceda, el telfono 1 descolg el telfono, advirtindole a
la central que hara una llamada, y marco al telfono 4. El
circuito no estaba disponible por lo que la central le
atribuye al telfono 1 un tono de ocupado y se pudo
observar que estaba conectado con el telfono 2 porque
en el telfono 4 result el cdigo 0010 (2) como se
observa en la figura 36. Adems, se aprecia que la central
no indica el Led 1, como antes, sino enciende el Led 3
llamado Bust que en ingls significa fracasado y nos
indica que la llamada no pudo ser efectuada.
EXPLICACIN Y ANLISIS DEL PROCESO
DE LAS TRAMAS.
Fig. 37. Representacin de las tramas en la
tarjeta.
De acuerdo con el teorema del muestreo, si se toman muestras de una seal elctrica continua a intervalos regulares y con una frecuencia que sea al menos el doble de la frecuencia mxima que se quiera muestrear, dichas muestras contendr toda la informacin necesaria para reconstruir la seal original. La seal telefnica analgica de audio estaba comprendida entre 300Hz y 3400Hz, por lo que la frecuencia de muestreo debi ser igual o mayor que 6.800Hz.
Fig. 38. Seal de transmisin (azul), seal de recepcin (rosada) y seal diamante (amarilla).
Segn la E1 se estableci la frecuencia de muestreo en 8.000Hz, lo que significa que cada seal telefnica analgica de audio fue muestreada 1 vez cada 125 seg.
Por especificaciones del mdulo se definieron dos hilos de tramas, un hilo son las tramas de transmisin y el otro hilo son las tramas de recepcin como se muestra en la figura 37, para
-
18
la trama de transmisin se utilizaron los time slots 9, 11, 13 y 15 y para las de recepcin se utilizaron los time slots 1 ,3 ,5 y 7 para los telfonos 1, 2 ,3 y 4.
En la trama de transmisin al colocar el time slot del mdulo en 11 en la salida del mdulo donde se conect con el osciloscopio, se utiliz el telfono 2, se realiz la llamada y se estaban transmitiendo pulsos (seal azul Fig. 38), donde se observ que los datos que se transmitieron comenzaron justo en el pulso de la seal diamante ya que es el que inicializa la seal que se transmite. (Seal amarilla Fig. 38 del telfono que est ejecutando la llamada).
Fig. 39. Seal de transmisin (azul), seal de
recepcin (rosada) y seal diamante (amarilla).
Asimismo, se pudo observar que cuando se coloc un time slot de 9 en el mdulo, se utiliz el telfono 1 donde sucedi lo mismo ya que solo transmitieron los pulsos de datos transmitidos cuando se estaba realizando la llamada (seal azul Fig. 39), los cuales fue un grupo de pulsos que represent que la transmisin era del telfono 1 y as al mismo tiempo se transmiti el pulso de la seal diamante para dar inicio a la seal.
Fig. 40. Seal de transmisin (azul), seal de
recepcin (rosada) y seal diamante (amarilla).
De igual forma se observ que para el time
slot de 13, el telfono 3 se comport del mismo modo que los anteriores. (Seal azul Fig. 40), obteniendo la secuencia de los 3 grupos de pulsos de transmisin que representa el telfono 3..
Fig. 41. Seal de transmisin (azul), seal de
recepcin (rosada) y seal diamante (amarilla).
En la trama de recepcin se coloc el time slot en 12, ya que se realiz una llamada desde el telfono 1 al telfono 2, donde se observ que la seal diamante perteneca al telfono 1 ya que fue quien inicializ la llamada, pero no existe una transmisin (seal azul Fig.42) ya que el telfono 2 se encontraba ocupado al momento de realizar la llamada desde el telfono 1. En la seal de recepcin se presenta distorsin en la seal ya que al llamar desde el telfono 1 al telfono 2, el canal est ocupado (seal rosada Fig.42).
Fig. 43. Seal de transmisin (azul), seal de recepcin (rosada) y seal diamante (amarilla).
Luego se colg el telfono 1 (seal diamante) por lo cual dejo de haber tanto seal de transmisin como de recepcin, estando todava en contacto el telfono 2, pero as el telfono 2 no cuelgue la llamada, si el telfono 1 cuelga la
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19
llamada, ya es suficiente para que no haya ni transmisin ni recepcin en el sistema.(seal azul y seal rosada Fig. 43) Finalmente se puede decir que los slots de
tiempo de sincronizacin (slot de tiempo 0) en la
trama, contienen8 bits cuyo propsito es formar una
seal de reconocimiento para el receptor, a fin de
mantener a este sincronizado con el transmisor para
que cada canal PCM pueda ser correctamente
identificado.
6 CONCLUSIN
Los sistemas de modulacin digital estn
comprendidos bsicamente en procesos de cuantificacin,
codificacin y multiplexacin, lo cual se presenta en los
sistemas de telefona, en envo de audios, entre otros;
dependen principalmente de las muestras de informacin
que se haga en ciertas tramas de tiempo, es por ello que
esta prctica se basa en el estudio de estos
procedimientos y parmetros para entender y analizar
correctamente el funcionamiento de los sistemas de
comunicacin con audio.
Para el proceso de la CODEC se analiz
efectivamente que la codificacin en la modulacin
dependi directamente del proceso de cuantificacin del
convertidor analgico-digital, al cual se le present
primeramente una seal muestreada, dicha seal
muestreada dependi principalmente de la frecuencia de
muestreo (fs=8kHz), donde en una banda base se
transmiti una sola muestra, llevando as dicha muestra al
convertidor. Es importante destacar que para el proceso
del muestreador se aplicaron dos leyes de
cuantificaciones no uniforme, la ley de y la ley A, en
general el proceso de codificaciones para las seales
PCM de salida del modulador, fueron en estas dos leyes
dependiendo directamente del reloj y el paso del bit, con
lo cual mediante este proceso de determinaron se
obtuvieron dos cdigos de 8 bits, determinndose el resto
de los parmetros de modulacin (TM, Vi, VTDM-PCM)
esperados.
Luego de analizar y determinar las caractersticas
del proceso de codificacin y decodificacin, se conect la
entrada de un nuevo canal, con el cual se present la
multiplexacin entre ambos canales (canal 1 y 2), en el
proceso de multiplexacin que se present en el
transmisor, se analiz que la multiplexacin entre las
seales dependi bsicamente de la presencia de un
conmutador, el cual bsicamente por medio de procesos
de redundancia y dependiendo por intervalos de tiempo
del muestreo, logr muestrear ambas seales en una
misma banda base, resultando que varias muestras
fuesen transmitidas en una misma banda, presentando la
disminucin del paso del bit, y por tal aumentando la
velocidad de la informacin con respecto al proceso de la
CODEC. Se enfatiz en este proceso ya que la eficacia
del mismo hace que su papel sea protagnico en los
sistemas de telecomunicaciones, ya que al compararse
los parmetros de modulacin con respecto a los de
CODEC, se pudo observar como mejora el proceso en
rapidez y funcionamiento, es por ello que este tipo de
multiplexacin es usado comnmente en procesos de
telefona y de voz, donde se permite hacer
audioconferencia y sincronizacin entre varios canales
(usuarios), para ello se demostr en la prctica que
mediante el proceso de recepcin se puede intercambiar
las tramas de tiempo, las cuales definieron el intervalo de
transmisin de cada canal individualmente dependiendo
de sus frecuencias (1kHz y 2kHz), obteniendo as el
proceso de audioconferencia, ya que se activaron las
tramas de tiempo del canal 1 para ambos canales, lo que
result que tanto el canal dos como el uno recibieron la
misma informacin.
Finalmente para finiquitar la prctica se procedi
a ejecutar el experimento de la troncal E1 donde se logr
entender el proceso de telefona en general, ya que se
pudo demostrar mediante la conexin de tres telfonos de
pulsos y uno de frecuencia, cmo trabaja el sistema
troncal E1, en definitiva como se ejecuta el proceso de
llamadas y transmisin de tramas en los sistemas de
comunicaciones en Venezuela. Se analiz que el proceso
de envo y de llamadas jerrquicamente entra a filtros y
moduladores que detectan la seal y determinan la
informacin a transmitir y el destino al que va dirigido, todo
ello mediante cdigos establecidos por la Troncal E1
donde se establecen las tramas de transmisin y
recepcin. Se demostr el proceso de envo de cada una
de las tramas observando el comportamiento de las
seales de transmisin y deteccin al haber transmisin
de informacin en los telfonos, observndose los pulsos
de transmisin y la distorsin de la seal receptora al
momento de que un telfono estuviera ocupado.
Luego de estos estudios se comprob el
cumplimiento de los objetivos, ya que cada procedimiento
experimental se analiz de acuerdo a los resultados en la
prctica y a la metodologa terica planteada,
correspondiendo con los propsitos de la prctica.
7 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS:
[1] A. Bruce Carlson, Sistemas de Comunicacin, IEEE Trans.
Communication System. ISBN 968-6046-83-6. Mxico. May
1980.
-
20
[2] A. Arnau Vives, J Jimnes Yolanda, Sistemas Electrnicos de
Comunicaciones II, imp. REPROVAL, S.L. Editorial UPV
46071. Valencia. Jun 2000.
[3] J. Briceo, Principios de las comunicaciones,ULA
Publicaciones. Tercera Edicin. Venezuela. 2005.
[4] E. Herrera, Comunicaciones II, IEEE Trans. Communication ii.
Editorial Limusa. Mxico, D.F. 2002.