La digitalización de la red es un proceso imparable, por las enormes ventajas que aporta, tanto para los operadores como para los usuarios, aunque ha de ser llevado a cabo de manera gradual, debido a que no es posible cambiar toda la red de una sola vez.

“La técnica ampliamente empleada en las redes telefónicas para la transformación (proceso de muestreo, cuantificación y codificación) de las señales analógicas en digitales es conocida como MIC (Modulación por Impulsos Codificados) o PCM” (Conesa, 2006) que permite la utilización múltiple de una línea, mediante la multiplexación por división en el tiempo.

La manera más habitual de aplicar las técnicas MIC a los canales vocales convierte a estos en flujos digitales de 64 Kbits/s, el objetivo de este capitulo es comprender como un canal de vocal analógico es convertido en una señal digital de 64 Kbits/seg. Y viceversa, de manera que estas señales puedan ser transmitidas con las ventajas de la transmisión digital: calidad y economía.

La digitalización de las señales de voz se puede ver ejemplificada en la figura 2.1 de forma simple y entendible, durante el desarrollo del capitulo se comprenderá mejor el siguiente diagrama.

Proceso de conversión Analógico-Digital

Modulación.

La modulación por impulsos codificados MIC o PCM (Pulse Code Modulation), es el procesamiento más utilizado en telefonía para convertir una señal analógica en digital y viceversa, esta conversión se basa en tres operaciones fundamentales:
• Muestreo
• Cuantificación
• Codificación

Muestreo.

“El muestreo es el proceso mediante el cual se transforma una señal analógica en una serie de impulsos de distinta amplitud que reciben el nombre de muestras” (Cabeza, 2002) De acuerdo con la teoría de la información, si se desea enviar una señal de frecuencia f de un punto a otro, no es necesario transmitir la señal completa, es suficiente transmitir muestras de la señal tomadas, por lo menos, a una velocidad doble de frecuencia máxima de la señal, a esto se le conoce como teorema de muestreo.

Por ejemplo para transmitir una señal de frecuencia máxima de Khz. es suficiente con tomar muestras a una velocidad de 8 Khz. o mas elevada. En estas condiciones, en el terminal distante se puede reconstruir la señal original a partir de muestras. Como se muestra en la figura 2.2.

Principio de Muestreo

Frecuencia de muestreo (fm) es la rapidez o frecuencia con que se toman las muestras, y se expresa en número de muestras por segundo o en hercios.

El muestreo ideal no es físicamente realizable, en la práctica, ya que una muestra es una medida del valor instantáneo de una señal, pero tomada durante un tiempo muy corto comparado con el tiempo entre dos muestras consecutivas, a este tipo de muestreo se le llama muestreo real, Figura 2.3.

Muestreo real.

Después de obtener el muestreo, la señal obtenida es un tren de impulsos, cada uno de los cuales tiene una amplitud igual al valor que tenía la señal en el instante de muestreo. “En el caso del muestreo real, la muestra no se toma en un instante, sino durante cierto tiempo” (Cabeza, 2002) analizado lo anterior podemos considerar el muestreo como un proceso de modulación en amplitud de un tren de impulsos, por eso a la señal muestreada se llama en algunas ocasiones M.I.A. (Modulación de Impulsos en Amplitud) o en ingles P.A.M. (Pulse Amplitud Modulation) Figura 2.4.

Muestreo por modulación de impulsos en amplitud.

De acuerdo al teorema de muestreo: Si una señal contiene únicamente frecuencias inferiores a fmax queda completamente determinada por muestras tomadas a una velocidad igual o superior a 2 fmax.

De acuerdo con el teorema de muestreo, las señales telefónicas de frecuencia vocal (de 300 a 3400 HZ), se han de muestrear una frecuencia igual o superior a 6800 Hz (2 x 3400). En la practica, se toma una frecuencia de muestreo de 8000 Hz. Es decir, se toman 8000 muestras por segundo, con una separación entre muestras consecutivas de una misma señal de 125 μs, que es el periodo de muestreo.

T=1/8000=0.000125 seg. =125 μs

Cuantificación.

La cuantificación es el proceso mediante el cual se asignan valores discretos, a las amplitudes de las muestras obtenidas en el proceso de muestreo. Tras la cuantificación las muestras serán de tipo digital, ya que solo podrán tener un número finito de valores.

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“De acuerdo a lo anterior sea descubierto que las muestras obtenidas en un muestreo real tiene una duración o anchura finita, pero su amplitud puede tomar finitos valores comprendidos entre el valor 0 y el valor más alto de la señal a muestrear” (Cabeza, 2002). Sin embargo, se puede utilizar un numero finito de valores discretos para representar de forma aproximada la amplitud de las muestras, para ello, toda la gama de amplitudes que pueden tomar las muestras, o gama de funcionamiento, se divide en intervalos iguales y a todas las muestras cuya amplitud cae dentro de un intervalo, se les da el mismo valor, a este proceso se le denomina cuantificación, y a cada intervalo en que se ha dividido la gama de funcionamiento se le llama intervalo de cuantificación. Así pues, lo que se hace en el proceso de cuantificación es asignar a cada muestra el intervalo de cuantificación que le corresponde.

Dentro de una determinada gama de funcionamiento, cada intervalo de cuantificación esta limitado por dos valores de decisión. Los valores de decisión situados en los extremos de la gama de funcionamiento se llaman valores virtuales de decisión, y limitan la máxima amplitud de señal que se puede transmitir sin recorte de crestas como se muestra en la figura 2.5.

Cuantificación.

Codificación.

El campo de la codificación de la conversación abarca más que la digitalización de señales analógicas de conversación. El objetivo de la investigación es desarrollar codecs de audio que proporcionen mejor calidad de conversación con una proporción más baja de bits, de retraso y de complejidad de implantación.

La codificación es el proceso mediante el cual se representan una muestra cuantificada, mediante una sucesión de “1’s” y 0’s”, es decir mediante una secuencia binaria.
Como en los MIC europeos se utilizan 256 intervalos de cuantificación para representar todas las posibles muestras, se necesitan secuencias binarias de 8 bits para representar a todos los intervalos de cuantificación (28 = 256). Un grupo de ocho bits de este tipo, constituye una palabra MIC. Como se muestra en la figura 2.6.

Palabra MIC.

Tomado de:
Ferráez, E. (2008). El impacto de la Telefonía IP en las Organizaciones (tesis de pregrado). Universidad Veracruzana, Veracruz, México.
Fuente:
http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/28505/1/Ferraez%20Rodriguez.pdf

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