Digitalizacion de la voz

...

La señal PAM o señal de pulsos modulados por amplitud, es el resultado de la multiplicación en el dominio del tiempo de la señal de voz con un tren de pulsos periódicos a la frecuencia de muestreo. La separación entre estos pulsos es el inverso de la frecuencia de muestreo, es decir 1/8000 [Hz] = 125 microsegundos.

Hasta ahora no se ha hablado de las señales digitales, pues la señal PAM sigue siendo analógica. La digitalización se da cuando al valor de la muestra se le asigna el valor más cercano dentro de un conjunto de valores finitos que se tengan, posteriormente, este valor se codifica en una combinación binaria única de 1’s y 0’s. A la primera parte de este proceso se le denomina cuantización y a la segunda codificación.

En los sistemas PCM se emplea la ley de cuantización denominada ley A. Esta consta de una curva de 13 segmentos, 6 para la parte positiva y 6 para la parte negativa y uno más que es colineal y cruza el cero de la curva[6]. En la parte horizontal de esta curva se tienen los valores normalizados a un cierto voltaje máximo permisible, y en el eje vertical se tienen los valores posibles para asignar a las muestras. Se tiene un total de 256 valores, siendo la mitad para la parte positiva y la otra para la negativa.

Al efectuar un muestreo de la señal en los tiempos señalados por alguna ley de cuantización se le denomina proceso de compresión, que es utilizado en la transmisión, siendo necesario en la recepción un proceso similar pero inverso, denominado de expansión.

Al muestrear una señal con la Ley A de cuantización, sabemos que se tienen 256 umbrales de cuantifización, cuya representación en números binarios requiere de 8 bits y están organizados como sigue: el bit más significativo (el primero de izquierda a derecha) indica el signo de la muestra, es decir esta arriba o abajo de la curva. Los tres siguientes indican el segmento en cuestión y por último, los cuatro bits restantes indican en que paso de cuantifización se ubica el valor de la muestra. Una vez que se tienen las palabras de cada muestra se procede a invertir los bits impares, esto es para evitar una secuencia larga de ceros.

Por ejemplo el valor de cero positivo se representa como:

1 1 0 1 0 1 0 1

signo segmento paso de cuantización

Se describió el proceso para obtener las palabras de 8 bits que representan las muestras tomadas a 8000 veces por segundo de una señal de voz. Sin embargo este proceso se repite cada 125 microsegundos, dejando tiempo suficiente como para hacer algo más. De hecho, este tiempo se emplea para efectuar el mismo proceso pero ahora con otra señal.

Para aclarar este concepto, pensemos que tenemos “n” señales a muestrear. En el inicio tomamos la primera muestra de la señal 1, inmediatamente después tomamos la primera muestra de la señal 2, así hasta tener todas las primeras muestras de las “n” señales. En este momento deben haber transcurrido 125 microsegundos, para poder tomar la segunda muestra de cada señal.

Esta técnica de multiplexaje se denomina, multiplexión por división de tiempo TDM. Aprovecha el tiempo libre del medio de transmisión.

En la norma europea sé multiplexan las muestras de 30 señales analógicas. Además de los 30 canales, se tienen 2 más de 8 bits para funciones de señalización, control y sincronía[7].

Resumiendo, la velocidad del canal para cada señal de voz es de 8000 muestras por segundo, como se asignan 8 bits para la representación de cada muestra, es igualmente para el la norma europea y americana es igual a 8000 x 8 = 64,000 [bits/segundo] ó 64 [kbps]. Ahora la velocidad de línea de la señal digital para la transmisión es de (30+2) x 64,000 = 2.048 [Mbps], porque se tienen 30 señales analógicas y dos de control y sincronía

---------------------------------------------------------------