Aula8 PCM

PCMPulse Code ModulationProfs: Paulo Jos da Costa Cunha e Selmar Tarcsio Mendes

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Digitalizao dos sinais analgicosNecessrio para a transmisso de sinais em meio digital. O sinal a ser transmitido passa pelas seguintes etapas:

Amostragem

Quantizao

Codificao

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Amostragem Critrio de Nyquist Para que um sinal possa ser corretamente reconstrudo, a sua maior freqncia dever ser menor do que a metade da taxa de amostragem. Fa > 2 * Fmax chama-se tambm Fmax de Nyquist frequence

Trade-off Quanto maior a taxa, mais precisa a amostragem, no entanto maior a quantidade de informao a ser armazenadaTelefonia

Aliasing: Surgimento de freqncias esprias (diferentesda original) quando o sinal no est corretamente amostrado

Amostragem

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AmostragemFiltro anti-Aliasing: Caractersticas Passa-baixas usado antes da converso A/D para que nenhuma freqncia acima de Fa/2 esteja presente no sinal, provocando aliasingpassa ampl. atenua freqncia de corte (fc) freq.

Filtro passa-baixasInclinao (dB/oitava)

1 0

fc

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AmostragemPara aplicaes em telefonia a frequncia de amostragem :

T=125sCaso as amostras no sejam transmitidas com pulsos de diferentes amplitudes, mas com palavras de cdigos binrios tem-se a:

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QuantizaoO sinal PAM ainda uma forma de sinal analgico. No sistema PCM 30 utiliza-se 8 bits para codificao. So utilizados 256 intervalos de quantizao. (28) Valores de deciso

Erro de QuantizaoA diferena entre o valor quantizado e o valor real chamado Erro de Quantizao. O Erro de Quantizao tanto menor quanto maior for o nmero de intervalos de quantizao .

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Quantizao

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Rudo de QuantizaoA relao sinal/rudo de quantizao depende da largura do nvel de quantizao. Para reduzir a largura do nvel de quantizao deve-se utilizar um conversor A/D com maior nmero de bits A cada bit acrescentado, a largura do nvel de quantizao reduz-se a metade e tem-se uma reduo de 6 dB no rudo. S/R = 1,76 + 6N onde N o nmero de bits utilizados O tempo de converso A/D deve ser inferior ao intervalo de tempo entre amostras (125 s). Calcular o rudo de quantizao de um ADC de 8 bits S/R=1,76 + 6x8 S/R=49,76dB

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QuantizaoQuantizao Linear: Utiliza intervalos de quantizao demesma largura e distribudos linearmente dentro da faixa de amplitude.

Problema: Erros de quantizao grandes para sinais debaixa amplitude

Quantizao no Linear: Utiliza intervalos de quantizaode larguras diferentes. Pequenos intervalos de quantizao para sinais de pequenas amplitudes Maiores intervalos de quantizao para sinais de amplitudes maiores.

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Quantizao linear

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Quantizao no linear

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O ITU-T recomenda duas curvas de quantizao no lineares: a curva de 13 segmentos (Lei A para o PCM 30)

Quantizao

a curva de 15 segmentos (Lei para o PCM-24) adotada nos EUA

Caractersticas da lei A

Curva de 13 segmentos adotada na Europa e no Brasil. Composta por 7 segmentos de reta na faixa positiva e 7 segmentos de reta na faixa negativa. Cada segmento tem 16 nveis.

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Caractersticas da lei AO segmento 1 possui 32 nveis porque composto por dois segmentos com a mesma inclinao. Apesar dele estar localizado acima e abaixo do zero ele forma um nico segmento Entrada : Possui 4096 nveis positivos e 4096 nveis negativos (12 bits + 1 de polaridade). Sada: Possui 128 nveis positivos e 128 nveis negativos (7 bits + 1 de polaridade). O tamanho dos intervalos entre nveis de entrada dobra a partir do 2o segmento. Dentro de um mesmo segmento ele igual. O bit mais significativo indica a polaridade Os bits pares so invertidos para a transmisso

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Segmentos e Valores de deciso para sinais na entrada

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Lei A de CompressoxA y= 0 x 1 A 1 + ln A1 + ln xA 1 y= x 1 A 1 + ln AOnde: x =sinal na entrada do compressor y =sinal na sada do compressor A=87,6

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Exemplos utilizando Lei A

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Lei A para codificao

1oPolaridade

2o, 3o, 4oSegmento

5o, 6o, 7o , 8oNvel do Segmento

Palavra PCM

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CodificaoO codificador eletrnico atribui a cada amostra uma palavra de 8 bits em correspondncia ao intervalo de quantizao fixado de acordo com a Lei A. Os 128 intervalos positivos e negativos de quantizao so representados em um sistema PCM atravs de um cdigo binrio de 8 bits.

Multiplexao

As palavras de cdigo(8 bits) de diversos sinais so multiplexados no tempo(time slot) em um quadro PCM de 32 posies sendo 30 para transmisso de voz e 2 para sinalizao e controle.

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DID

Conectores coaxiais

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ResumoTransmisso Limitao da banda do sinal telefnico atravs do filtro passabaixas Amostragem do sinal telefnico resultando em um sinal PAM Quantizao das amostras Codificao das amostras. O sinal telefnico codificado em 8 bits e chama-se PCM Multiplexao no tempo dos diferentes sinais PCM

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ResumoRecepoDemultiplexao do sinal PCM multiplexado no tempo Decodificao das palavras cdigo resultando novamente em um sinal PAM. Reconstituio do sinal telefnico analgico original a partir do sinal PAM atravs de um filtro passa baixa.

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BibliografiaApostila Siemens : Introduo a comutao digital Telefonia Digital Marcelo Sampaio de Alencar Editora rica Telecomunicaes - Transmisso e Recepo Alcides Tadeu Gomes Editora rica Telecomunicaes: Evoluo e Revoluo Antonio Matins Ferrari Editora rica

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