Tema: Multiplexión PCM de 4 canales.

Transcripción

1 Tema: Multiplexión PCM de 4 canales. Contenidos Codificador y ley de codificación (A y U). PCM multiplexado de 4 canales. Palabra de sincronización. Observación de los Time Slots. Objetivos Específicos Introducción teórica Sistemas de comunicación II. Guía 3 1 Facultad: Ingeniería Escuela: Electrónica Asignatura: Sistemas de comunicación II Describir un sistema de comunicación con CODEC y analizar sus características de funcionamiento. Describir el diagrama funcional de los circuitos que generan la trama PCM/TDM. Analizar los aspectos característicos relativos a la formación del flujo PCM/TDM. Diagrama funcional Hágase referencia al diagrama funcional de la fig. 1, que muestra la sección del módulo T2OF que genera la trama PCM. Figura 1.

2 2 Sistemas de comunicación II. Guía 3 Codec: El elemento principal de la sección es el Codec, que cumple todas las fases de conversión de las señales de fonia en PCM y viceversa, en particular: Transmisión: La selección de la fonía de transmisión en la banda 3OO-4OO Hz para evitar efectos aliasing. La cuantificación y la codificación binaria de la fonía de transmisión, con las leyes de compresión A o μ. La inserción de las muestras digitales procedentes de la codificación PCM en el intervalo temporal (Time Slot) reservado a la línea de usuario. Recepción: La toma de las muestras PCM del Time Slot reservado al usuario La conversión de las muestras PCM en los valores analógicos cuantificados correspondientes, con las leyes de expansión A o μ. El filtrado de las muestras cuantificadas para reconstruir la fonía de recepción e Asignación del Time Slot La programación de los canales de recepción y transmisión reservados a los usuarios. El diagrama de bloques de los Codecs incorporados en el módulo se muestra en la fig. 2. A través de puentes traseros es posible seleccionar la ley de codificación (ley A o ley μ) de cada Codec. Figura 2. Trama PCM La trama PCM generada en el módulo T2OF está constituida por 5 Time Slots: El Time Slot 0 (TS0) contiene el sincronismo de trama, utilizado en recepción para identificar el principio de la trama misma. El sincronismo de trama está constituido por una secuencia fija de 8

3 Sistemas de comunicación II. Guía 3 3 bits ( ) el Time Slot 1 (TS1) contiene los 8 bits de fonía procedentes de un CODEC o bien, en alternativa, los bits procedentes de una fuente de datos a 64 kb/s. Los Time Slots 2/3/4 (Ts2/3/4) contienen las palabras de 8 bits de fonía procedentes de iguales CODECS. La asignación del Time Slot de transmisión a un determinado canal se efectúa insertando el puente TS-TX en la posición deseada. Por ejemplo: para asignar el Time Slot 3 al canal de fonía CHD (Codec 4) se inserta el puente TS-TX del Codec 4 en la posición 3. De esta manera, los impulsos PCM generados por el Codec 4 serán insertados en la posición 3 de la trama. Las temporizaciones montadas en el módulo T2OF asumen los valores siguientes: T 125 μs Ts 25 μs Tb μs Fc = 64 kb/s Fb = 320 kb/s intervalo de muestreo (duración de la trama) intervalo de tiempo asignado a cada canal intervalo de tiempo asignado a cada bit (Bit Time) del sistema velocidad de transmisión del canal PCM velocidad de transmisión del flujo TDM/PCM. Materiales y Equipo Módulo T20F Módulo T20E Generador de baja frecuencia Fuente de alimentación ±12V Osciloscopio. Analizador espectral. Procedimiento Codificador y ley de codificación. 1. Predisponga el Codec en ley μ. 2. Suministre la alimentación de + y -12 v. 3. Tome de TP38 una señal de amplitud 2 Vpp y aplicarla a TP4O. 4. Conecte el osciloscopio a TP4O (señal sinusoidal de entrada) y TP41 (TX FRAME SYNC). 5. Predisponer la base de los tiempos para visualizar aproximadamente 1.5 periodos de la señal sinusoidal (fig.3). Figura 3. Señal codificada y sincronismo.

4 4 Sistemas de comunicación II. Guía 3 6. Tras cada impulso de TX FRAME SYNC el Codec realiza el muestreo de la señal y la codificación A/D, así como también emite los 8 bits PCM. 7. Desplace el osciloscopio de TP40 a TP43, y analice la señal PCM de salida. Observe que entre dos impulsos de sincronismo sucesivos hay 8 bits PCM. Observe que ciertas configuraciones de bits se repiten tras cada 8 impulsos de sincronismo de trama. Explique la razón. 8. Analice las señales en TP43 (PCM OUT) y TP42 (TX BIT CLOCK), y observar la correspondencia entre periodo de clock e intervalo de bit. Ley A y ley μ. La verificación precisa de la ley de codificaci6n no es uno objetivos del ejercicio; sin embargo, es posible observar de manera simple la diferencia entre las dos codificaciones A y μ. Se analizará la señal codificada relativa a una señal de entrada nula. para un nivel de entrada cero, la ley A suministra un código PCM constituido prácticamente por bits 0 y 1 alternados, mientras que la ley μ suministra un código PCM constituido principalmente por bits Predisponga el Codec en ley μ y suministrar la alimentación de +12 voltios. 10. Conecte TP40 a masa. 11. Conecte el osciloscopio a TP41 (TX FRAME SYNC) y TP43 (PCM OUT), luego observar la predominancia de bits 1 en la señal PCM. 12. Predisponer el Codec en ley A y observar que ahora la señal PCM está constituida principalmente por bits 0 y 1 alternados. PCM multiplexado de 4 canales. PREDISPONER: Módulo T2OE Desviador FAST/SLOW: FAST PATTERN: 0/1 CLOCK: 64 KHz Módulo T20F Puente J3 insertado: datos transmitidos con niveles TTL. Interconexiones. Cable plano entre T20E y T20F. TP1 del módulo T20E con TP2 del módulo T20F TP2 del módulo T20E con TP4 del módulo T20F. TP3 del módulo T20E con TP6 del módulo T20F. TP4 del módulo T20E con TP8 DEL Modulo T20F. TP5 del módulo T20E con TP12 del módulo T20F

5 Sistemas de comunicación II. Guía 3 5 Palabra de sincronización. 13. Suministre alimentación de ±12V. 14. Analice la forma de onda en TP40 (impulsos de asignación del Time Slot 0 de transmisión). Medir el intervalo de tiempo entre dos impulsos consecutivos (duración de la trama). 15. Analice la forma de onda también en TP41/42/43/44 (impulsos de asignación de los Time Slots de transmisión 1/2/3/4). Observar que, respecto a los impulsos en TP40, los impulsos en TP41 están retardados 25 μs, los de TP42 en 50 μs, los de TP43 en 75 μs y los de TP44 en 100 μs. 16. Conecte ahora el osciloscopio a TP40 y TP10 (PCM OUT). 17. Cerciórese que estén desconectados el puente J2 y los puentes de selección de los Time Slots de transmisión, de modo que permanezca insertada en la trama PCM sólo la palabra de sincronismo, en el Time Slot 0. Se obtienen formas de onda como las de la fig. 4 La palabra de sincronismo de 8 bits está representada a partir del bit menos significativo. 18. Desplazar el osciloscopio de TP40 a TP49 (bit clock de transmisión), y observe que cada intervalo de bit tiene una duración equivalente a un periodo de clock (representación NRZ de la señal PCM). Observación de los Time Slots. Figura Mantenga las predisposiciones anteriores y conecte el Osciloscopio a TP40 (TSt0) y a TP10 (PCM out). 20. Inserte el puente J2 en el módulo T20F, de modo que se introduzca la secuencia de bits 1/0 en el intervalo de tiempo 1 de la trama PCM. 21. En el Osciloscopio se obtienen las formas de onda que aparecen en la figura 5. Observe como la secuencia de 1/0 se inserta en el Time Slot 0 (por paquetes de 8 bits) e inmediatamente después de la palabra de sincronismo.

6 6 Sistemas de comunicación II. Guía 3 Figura Asigne al codec 2 el Time Slot 2 de transmisión. Observe en TP10 como los otros 8 bits se introducen en la trama PCM (Los bits no son estables debido a la ley de codificación y a la variabilidad de la señal de entrada). Varíe la amplitud de la señal analógica aplicada al codec 2 y observe la variación de los 8 bits asignados al Time Slot. 23. Asigne al codec 2 otro intervalo de tiempo de transmisión (por ejemplo el 3) y observe en TP10 como los 8 bits se introducen en otro intervalo en la trama PCM. 24. Asigne un intervalo de tiempo de transmisión a cada codec y estudie la trama PCM. Insertando el puente J1 se introduce una señal de fonía también en el intervalo Haga los ajustes necesarios para observar la distribución espectral de potencia de la trama PCM para obtener el máximo valor de ancho de banda observable con una impedancia de carga de 50Ω. 26. Apague el sistema, desconecte los módulos, guarde los conectores en su respectivo lugar, entregue las puntas de osciloscopio al instructor. Análisis de resultados 1. Explique por qué se utiliza la Multiplexión por división de tiempo. 2. Explique por qué se usa un byte de sincronismo en el sistema. 3. Explique cuál es la diferencia entre el PCM lineal y el PCM diferencial. 4. Defina que es un CODEC. 5. Presente las gráficas obtenidas en la práctica incluyendo la de la distribución espectral de potencia. Investigación complementaria 1. Investigue sobre los estándares TDM. 2. Investigue la diferencia entre las distribuciones espectrales de potencia para la señal de trama PCM en código NRZ monopolar, y la trama PCM con codificación Manchester. 3. Investigue sobre los códigos de línea de los cuales se puede extraer señales de sincronismo. Bibliografía Student trainer mpt/ev.multiplex PCM de 4 canales con codificación de línea AMI/HDB3/CMI.

7 Sistemas de comunicación II. Guía 3 7 Hoja de cotejo: 1 Guía 1: Multiplexión PCM de 4 canales. Alumno: Máquina No: Docente: GL: Fecha: EVALUACION % Nota CONOCIMIENTO Del 20 al 30% Conocimiento deficiente de los fundamentos teóricos Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO Del 40% al 60% ACTITUD Del 15% al 30% No tiene actitud proactiva. Actitud propositiva y con propuestas no aplicables al contenido de la guía. Tiene actitud proactiva y sus propuestas son concretas. TOTAL 100%