Conversão Analógica/Digital PCM

Apresentação em tema: "Conversão Analógica/Digital PCM"— Transcrição da apresentação:

1 Conversão Analógica/Digital PCM
Teleprocessamento Conversão Analógica/Digital PCM Prof. Eduardo Leivas Bastos Aula 09

2 Técnicas de codificação
Dados digitais codificados em sinais digitais Ex: associar a voltagem +5V para o dígito “1” e –5V para o dígito “0”. Outras técnicas existem e podem ser utilizadas para a transmissão. Dados digitais codificados em sinais analógicos Ex: um modem converte dados binários em sinais analógicos de modo a serem transmitidos pela linha telefônica analógica. Técnicas de modulação por amplitude (ASK), freqüência (FSK) e fase (PSK) Dados analógicos codificados em sinais digitais Ex: voz e vídeo são digitalizados para serem transmitidos em meios digitais. A técnica mais simples é a PCM, que amostra o sinal periodicamente e quantiza tais amostras Dados analógicos codificados em sinais analógicos Ex: vídeo é modulado em uma portadora para produzir um sinal analógico. Técnicas de AM (Amplitude Modulada), FM (Freqüência Modulada) e PM (Fase Modulada). Teleprocessamento

3 Técnicas de codificação
Dados analógicos são, na verdade, convertidos para dados digitais. Uma vez convertidos... Os dados digitais podem ser transmitidos usando NRZ-L. (dados analógicos -> sinais digitais) Os dados digitais podem ser codificado para um outro sinal digital utilizando um código diferente do NRZ-L Os dados digitais podem ser convertidos em sinais analógicos utilizando as técnicas de modulação vistas anteriormente (ver próximo slide) Teleprocessamento

4 Técnicas de codificação
A voz é digitalizada e então convertida para uma sinal analógico via ASK para ser transmitida pelo meio de transmissão (ex: link de microondas (DirectTV)) Teleprocessamento

5 Codificação Analógica/Digital
O equipamento responsável por converter um dado analógico em um formato digital e depois convertê-lo para o dado analógico original é conhecido como codec (coder-decoder) Um codec é um conversor A/D e D/A Utilizado nas centrais telefônicas modernas e nos roteadores para digitalização da voz (via DSPs) Técnicas utilizadas nos codecs: PCM (Pulse Code Modulation) DM (Delta Modulation) Teleprocessamento

6 PCM (Pulse Code Modulation)
Baseia-se no teorema de Nyquist: “Se um sinal for amostrado em intervalos regulares a uma taxa maior do que duas vezes a freqüência mais alta desse sinal, as amostras conterão toda a informação do sinal original” No sistema telefônico a voz está situada abaixo da freqüência mais alta de 4000Hz (4KHz) Logo, para obter-se toda a informação do sinal original, deve-se amostrá-lo a uma taxa de vezes por segundo (2 x 4000Hz = amostras/s) Teleprocessamento

7 PCM (Pulse Code Modulation)
As amostras obtidas nesse processo são analógicas e a técnica de obtenção é denominado de PAM (Pulse Amplitude Modulation) A conversão das amostras analógicas para o formato digital é feita associando-se a cada amostra um código binário (quantização) Amostras PAM Sinal Analógico (entrada) Sinal Analógico (saída) Trem de pulsos Amplitude Modulation Filtro Técnica PAM Teleprocessamento

8 PCM (Pulse Code Modulation)
Ex: Sistema de quantização de 4 bits 16 níveis possíveis O sinal original é limitado por uma largura de banda B As amostras PAM são obtidas a uma taxa 2B, ou 1 amostra a cada 1/2B s Os valores quantizados são aproximações, logo é impossível obter o sinal original exatamente (“erro ou ruído de quantização”) Teleprocessamento

9 PCM (Pulse Code Modulation)
Teleprocessamento

10 PCM (Pulse Code Modulation)
O sistema PCM utiliza amostras quantizadas em códigos de 8 bits 256 níveis O sistema PCM oferece uma qualidade comparada à transmissão analógica 8000 amostras/s com 8 bits codificados em cada amostra oferece uma “stream” digital de 64kbps (= 1 canal de voz) Técnicas de compressão e análise da voz trazem esse valor para 4kbps hoje em dia Teleprocessamento

11 PCM (Pulse Code Modulation)
O sistema PCM inicia com um sinal analógico do qual um sinal digital é produzido (figura abaixo) O sinal digital consiste de blocos de n bits, onde cada número de n bits é uma amplitude de um pulso PCM Sinal Analógico (entrada) Teleprocessamento

12 PCM (Pulse Code Modulation)
Ver animação PCM na página da cadeira

13 PCM (Pulse Code Modulation) – T1
Vários canais de voz quantizados podem ser combinados (multiplexados) em um único tronco digital através da técnica de PCM sobre uma estrutura de transmissão T1 Teleprocessamento

14 PCM (Pulse Code Modulation) – T1
(EUA/Japão) 1 2 3 4 codec . 8000 frames em 1s cada canal = 8000 x 7bits (56kbps) 1 frame(193 bits) a cada 125us = 1,544Mbps 24 Teleprocessamento

15 PCM (Pulse Code Modulation) – E1
(Europa/Brasil) 1 2 256 3 32 4 codec . 8000 frames em 1s cada canal = 8000 x 8bits (64kbps) – 2 para sinalização 1 frame (256 bits) a cada 125us = 2,048Mbps 30 Teleprocessamento

16 Exercício As seguintes questões deverão ser realizadas em duplas e valerão 1,0 ponto na PA se entregues até o final do primeiro turno da aula por para Qual a diferença entre as técnicas PCM, DPCM e ADPCM. Explique o funcionamento dos sistemas de transporte digital T1 (PCM24) e E1 (PCM30) Monte uma tabela contendo 5 codecs de vídeo e 5 codecs de áudio. A tabela deverá possuir quatro colunas: nome do codec, tipo de codec (áudio ou vídeo), a taxa de bits, e se o codec gera perda ou não.

17 Conversão Analógica/Digital PCM
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