codificador cmi

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

SECCIÓN DE COMUNICACIONES

LABORATORIO DETRANSMISION DE DATOS

PRACTICA Nro. 4

Múltiplex PCM MUX de 4 Canales con Codificación de Línea

AMI/HDB3/CMI

Módulo T20F-E/EV

NOTA AL ESTUDIANTE:Antes de realizar la practica usted debe leerla, comprenderla y asistir al pre-laboratorio.

Vigencia: Noviembre de 2005/ Ch.G.

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Es importante además, observar las siguientes normas de seguridad en forma permanente:a) Antes de proporcionar la tensión de alimentación de ±12V al

módulo, verificar que los cables de alimentación estén conectados correctamente a la fuente de alimentación.

b) Este módulo deberá destinarse sólo para el uso para el cual ha sido manifiestamente concebido; es decir, como equipo didáctico, y deberá utilizarse bajo el directo control por parte de personal experto. Cualquier otro uso deberá considerarse impropio y por consiguiente peligroso.

1. OBJETIVOS GENERALES

a) Describir el diagrama funcional de los circuitos que generan la trama PCM/TDM.b) Analizar los aspectos característicos relativos a la formación del flujo PCM/TDM:

i. Palabra de sincronizaciónii. Asignación del Time Slot

iii. Inserción de senal de voz o datos en los Time Slots.c) Describir y analizar los aspectos funcionales de los codificadores AMI/HDB3/CMI d) Poner de manifiesto los aspectos característicos de las leyes de codificación

utilizando secuencias de datos distintas

2. RECURSOS NECESARIOS

• Módulos T20F y T20E

• Fuente de alimentación de ±12 Vcc

• Osciloscopio.

• Cables

• Puntas de prueba.

• Papel Milimetrado

3. MARCO TEORICO

3.1. FORMACION de la TRAMA PCM

Diagrama funcionalHágase referencia al diagrama funcional de la figura 4.1, que muestra la sección del módulo T20F que genera la trama PCM.


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Figura 3.1: Representación en bloques de los CODEC’s del modulo

CodecEl elemento principal de la sección es el Codec (o Combo, como a veces se le llama cuando el integrado incluye también los filtros de banda fónica de transmisión y recepción), que cumple todas las fases de conversión de las señales de fonía en PCM y viceversa, en particular:Transmisión

a. El confín de la fonía de transmisión en la banda 300-3400 Hz para evitar efectos aliasing.

b. La cuantificación y la codificación binaria de la fonía de transmisión, con las leyes de compresión A o µ

c. La inserción de las muestras digitales procedentes de la codificación PCM en el intervalo temporal (Time Slpt) reservado a la línea de usuario.

Recepcióna. La toma de las muestras PCM del Time Slot reservado al usuariob. La conversión de las muestras PCM en los valores analógicos cuantificados

correspondientes, con las leyes de expansión A o µc. El filtrado de las muestras cuantificadas para reconstruir la fonía de recepción

Asignación del Time Slot


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TP1 MIC

TP2 IN

TP4 IN

TP6 IN

TP8 IN

TP3 OUT

TP5 OUT

TP7 OUT

TP9 OUT

TP10

TP11 TP12

TP13

SW 1

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 muestran en la figura 4.2. A través de puentes traseros es posible seleccionar la ley de codificación (ley A o ley µ) de cada Codec.

Figura 3.2: Diagrama de Bloques del CODEC

Trama PCMLa trama PCM generada en el módulo T20F está constituida por 5 Time Slots (figura 3.3):

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 bits (11011000)

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.Como ya descrito en el capítulo 1, las temporizaciones del sistema montado en el módulo T20F asumen los valores siguientes:


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T = 125 µs intervalo de muestreo (duración de la trama)

Ts = 25 µs intervalo de tiempo asignado a cada canal

Tb = 3.125 µs intervalo de tiempo asignado a cada bit (Bit Time)

Fc = 64 kb/s velocidad de transmisión del canal PCM

Fb = 320 kb/s velocidad de transmisión del flujo TDM/PCM.

Figura 3.3: Representación de los Time Slot de cada señal.

3.2 CODIFICADORES AMI/HDB3/CMI y TRANSMISOR de LINEA

Codificador AMI/HDB3 El circuito codifica las señales de entrada NRZ binarias unipo1ares en dos salidas RZ binarias unipo1ares AMI o HDB3 (figura 3.4). Luego, las señales unipo1ares se mezclan exteriormente, en el transmisor (descrito más adelante), para generar una señal bipo1ar ternaria AMI o HDB3.Los datos binarios NRZ de entrada son leídos en correspondencia del frente negativo del reloj. La codificación se realiza en una secuencia de 4 bits. El dato codificado es suministrado en las salidas “+” y “_” del frente positivo del c1ock, 4 periodos de reloj tras la aplicación del dato NRZ a la entrada.


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Figura 3.4: Representación temporal para diferentes códigos de línea

Codificador CMIAl codificador CMI se le aplica la señal de datos NRZ y el Bit de Reloj de transmisión. A partir de éste último se obtiene también un reloj de frecuencia doble, precisado para el funcionamiento interno del codificador.Si el dato en entrada es "0", en la salida CMI se obtiene una forma de onda correspondiente a la señal de reloj. Cuando el dato en entrada es "1" a la salida CMI se obtiene una forma de onda con niveles altos y bajos alternados a frecuencia de cifra. Cuando los datos son casualmente "0" ó "1", en la salida CMI se tendrá (figura 3.5):

Un periodo de reloj en correspondencia del "0" Alternativamente un nivel alto o bajo, por una duración equivalente al intervalo de

bit, si el dato es "1".

Obsérvese que el codificador suministra también la salida CMI negada.Las salidas CMI y CMI negada serán conectadas a las entradas correspondientes del transmisor.


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Figura 3.5: Representación temporal de las señales CMI

TransmisorLas señales unipolares “+” y “_” procedentes de uno de los codificadores AMI/HDB3/CMI se aplican al transmisor (Bipolar Line Driver, figura 3.6).El mismo realiza la suma de la señal “+” y de la señal “_” invertida, realizando así la formación de la señal AMI/HDB3 bipolar ternaria o de la señal CMI bipolar.

Figura 3.6: Manejador de línea del transmisor


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TP21

TP22

TP23

4. DESARROLLO

Predisposiciones del sistema (figura 4.1)

Módulo T20E PATTERN: 0/1 RELOJ: 64 Kb/s

Módulo T20F Puente J3 insertado: datos transmitidos con niveles TTL Desviador SW1: DATA

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 módulo T20F TP5 del módulo T20E con TP12 del módulo T20F

4.1 Experiencia 1: Palabra de sincronización1.-Analizar la forma de onda en TP31 (impulsos de asignación del Time Slot 0 de

transmisión). Medir el intervalo de tiempo entre dos impulsos consecutivos (duración de la trama).

2.-Analizar la forma de onda también en TP32/33/34/35 (impulsos de asignación de los Time Slots de transmisión 1/2/3/4). Observar que, respecto a los impulsos en TP31, los impulsos en TP32 están retardados en 25 µs, los en TP33 de 50 µs, los impulsos en TP34 de 75 µs y los en TP35 de 100 µs. Grafique las señales observadas con sus parámetros.

3.-Conectar ahora el osciloscopio a TP31 y TP10 (PCM OUT).4.-Cerciorarse de que estén desconectados los puentes de selección de los Time Slots de

transmisión y que el desviador SW1 se encuentre en VOICE, 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 figura 4.2. La palabra de sincronismo de 8 bits está representada a partir del bit menos significativo.

5.-Desplazar el osciloscopio de TP31 a TP41 (bit reloj de transmisión), y observar que cada intervalo de bit tiene una duración equivalente a un periodo de reloj (representación NRZ de la señal PCM). Establezca sus conclusiones.

4.2. Experiencia 2: Observación de los Time Slots6.- Mantener las predisposiciones anteriores y conectar el oscilóscopio a TP31 (TSt0) y a

TP10 (PCM OUT).


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Figura 4.1

7.- Insertar el desviador SW1 del módulo T20F en DATA, de modo que se introduzca la secuencia de bits alternados 0/1 en el Time Slot 1 de la trama PCM.

8.- En el osciloscopio se obtienen las formas de onda que se muestran en la figura 4.3. Observar como la secuencia 0/1 se inserta en el Time Slot 0 (por paquetes de 8 bits) e inmediatamente después de los 8 bits de la palabra de sincronismo.

9.- Asignar al CODEC 2 el Time Slot 2 de transmisión (insertar el puente relativo). Observar (TP10) como otros 8 bits se introduzcan en la trama PCM (los bits no son estables, debido a la ley de codificación del Codec y a la variabilidad de la señal de entrada). Variar la amplitud de la señal analógica aplicada al CODEC 2 y observar la variación de los 8 bits asignada al Time Slot. Al variar la amplitud de la señal de entrada variará su codificación.

10.- Asignar al CODEC 2 otro Time Slot de transmisión (por ejemplo el 3) y observar (TP10) como los 8 bits ahora se introduzcan en otro intervalo de la trama PCM.


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11.- Asignar un Time Slot de transmisión a cada CODEC y analizar la trama PCM. Situando el desviador SW1 en VOICE se introduce una señal de fonía también en el Time Slot 1. Establezca sus conclusiones.

Figura 4.2.

Figura 4.3.

4.3. Experiencia 3: Codificación AMI/HDS3

1. Predisponer el sistema según la figura 4.4:

Módulo T20E RELOJ: 320 Kb/s

Módulo T20F Desviador SW4 AMI/HDB3: AMI TP17 con TP21 TP18 con TP22

Interconexiones Cable plano entre los módulos T20E y T20F TP5 del módulo T20E con TP14 del módulo T20F


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TP31

TP10

TP41

Figura 4.4.

CODIFICACION AMI (Alternate Mark Inverter)

2.- Conectar el osciloscopio a TP14 (PCM IN) y TP17 (OUT+).3.- Seleccionar en el módulo T20E las distintas secuencias y observar que:

Si los datos son todos "0", la salida está fija en cero. Si los datos son todos “1”, se obtiene un impulso en salida cada dos periodos de

reloj (TP41); es decir, cada dos datos binarios. Si los datos son "1/0" alternados, se obtendrá un impulso en salida cada dos bits “1”

de entrada, así como también si los datos son “4x1/4x0” o si se utiliza la secuencia de 64 bits. En estos últimos casos se puede observar que el impulso codificado se suministra con un retardo de cinco periodos y medio de reloj respecto a la entrada del bit de datos.

4.- Conectar el osciloscopio a TP17 (OUT+) y TP18 (OUT-), y verificar que el impulso correspondiente a la codificación de un bit “1” se suministra alternativamente a las dos


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salidas. Estabilice una señal y grafíquela mostrando esta técnica. Establezca sus conclusiones.

Técnica de Sustitución HDB3

5. Poner el desviador SW4 en posición HDB3 y verificar que, a diferencia de la codificación AMI anterior, se suministran impulsos a las salidas OUT+ y OUT- también en presencia de secuencias con más de tres “0” consecutivos (seleccionar la secuencia 4x0/4x1 en el módulo T20E). Estabilice una señal y grafíquela mostrando esta técnica. Establezca sus conclusiones.

Señal AMI/HDB3 bipolar ternaria

6. Conectar el osciloscopio a TP23, en donde se detecta la señal AMI o HDB3 bipo1ar ternaria. Obsérvese que los impulsos aplicados a la entrada IN+ se suministran con polaridad positiva, mientras que los impulsos aplicados a la entrada IN- se suministran con polaridad negativa. A título de ejemplo, en la figura 4.5 se muestran las codificaciones AMI y HDB3 de una señal de datos 4x1/4x0. Estabilice una señal y grafíquela mostrando la señal observada. Establezca sus conclusiones.

Figura 4.5.

4.2 Experiencia 4: Codificación CMI

7. Variar las predisposiciones siguientes con respecto al experiencia anterior: TP15 con TP21 (módulo T20F) TP16 con TP22 (módulo T20F)

8. Conectar el osciloscopio a TP14 (PCM IN) y TP15 (CMI).9. Seleccionar en el módulo T20E las distintas secuencias y observar que las formas de onda de la señal codificada reflejan lo dicho en lo referente a codificación CMI. ¿Cómo resulta la señal codificada si el dato de entrada es "1" fijo y si el dato "0" es fijo?


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TP14

TP23

TP23

10. Analizar también las formas de onda en la salida CMI negada (TP16) y TX OUT (TP23). Establezca sus conclusiones respecto a esta experiencia.11. A título de ejemplo, la figura 4.6 muestra la codificación CMI de una señal de datos 4x1/4x0.

Figura 4.6


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TP14

TP41

TP23

REPORTE DE LABORATORIO

Hoja de Respuestas

Nombres de los Integrantes C.I. Firma


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FechaPráctica

NroN°

Grupo

codificador cmi

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