La modulación por impulsos codificados (MIC o PCM por
sus siglas inglesas de Pulse Code Modulation) es
un procedimiento de modulación utilizado para transformar
una señal analógica en una secuencia de bits (señal digital),
este método fue inventado por Alec Reevesen
1937. Una trama o stream PCM es una representación digital de una señal
analógica en donde la magnitud de la onda analógica es tomada en intervalos
uniformes (muestras), cada muestra puede tomar un conjunto finito de valores,
los cuales se encuentran codificados.
Modulación
En la Figura 1 se muestra la disposición de los elementos
que componen un sistema que utiliza la modulación por impulsos codificados. Por
razones de simplificación, sólo se representan los elementos para la
transmisión de tres canales.+
Figura 1
En la Figura 2 tenemos las formas de onda en distintos
puntos del sistema anteriormente representado
Figura 2
Las funciones
de las distintas etapas de las que consta el sistema se detallan a continuación:
- · Muestreo
Consiste en tomar muestras (medidas) del valor de la señal n veces
por segundo, con lo que tendrán n niveles de tensión en un
segundo.
Así, cuando en el sistema de la Figura 1 aplicamos en las
entradas de canal las señales (a), (b) y (c) (Figura 2), después del muestreo
obtenemos la forma de onda.
Para un canal telefónico de voz es suficiente tomar 8.000
muestras por segundo, o, lo que es lo mismo, una muestra cada 125 μseg. Esto es
así porque, de acuerdo con el teorema de muestreo, si se toman muestras de
una señal eléctrica continua a intervalos regulares y con una frecuencia doble
a la frecuencia máxima que se quiera muestrear, dichas muestras contendrán toda
la información necesaria para reconstruir la señal original.
Como en este caso tenemos una frecuencia de
muestreo de 8 kHz (período
125 μseg), sería posible transmitir hasta 4 kHz, suficiente 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 (125 μseg) podría ser
destinado al muestreo de otros canales mediante el procedimiento de multiplexación
por división de tiempo (TDM).
- Cuantificación
En la cuantificación se asigna un determinado valor discreto a
cada uno de los niveles de tensión obtenidos en el muestreo. Como las muestras
pueden tener un infinito número de valores en la gama de intensidad de la voz,
gama que en un canal telefónico es de aproximadamente 60 dB, o, lo que es
lo mismo, una relación de tensión de 1000:1, con el fin de simplificar el
proceso, lo que se hace es aproximar al valor más cercano de una serie de
valores predeterminados.
- Codificación
En la codificación, a cada nivel de cuantificación se le
asigna un código binario distinto, con lo cual ya tenemos la señal codificada y
lista para ser transmitida. La forma de una onda sería la indicada como (f) en
la Figura 2.F
En telefonía, la señal analógica vocal con un ancho de banda
de 4KHz se convierte en una señal digital de 1024 Kbps. En telefonía pública se
suele utilizar transmisión plesiócrona, donde, si se usa un E1, podrían
intercalarse otras 31 señales adicionales. Se transmiten, así, 32x64000 =
2.048.000 bps.
- Recuperación de la señal analógica
En la recuperación se realiza un proceso inverso, con lo que
la señal que se recompone se parecerá mucho a las originales (a), (b) y (c), si
bien durante el proceso de cuantificación, debido al redondeo de las muestras a
los valores cuánticos, se produce una distorsión conocida como ruido
de cuantificación. En los sistemas normalizados, los intervalos de
cuantificación han sido elegidos de tal forma que se minimiza al máximo esta
distorsión, con lo que las señales recuperadas son una imagen casi exacta de
las originales. Dentro de la recuperación de la señal, ya no se asignan
intervalos de cuantificación en lugar de ello son niveles, equivalentes al
punto medio del intervalo IC en el que se encuentra la muestra normalizada
(Aclaración de WDLC).
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