Cap. 6 Comunicaciones Digitales

of 12/12
5/06/15 1 COMUNICACIONES TSI 353 ESCUELA DE FORMACIÓN DE TECNÓLOGOS EPN Ing. Luis Alfredo Ponce Mgs. Prueba capítulo No. 5: Comunicaciones analógicas 1. Defina una señal en banda base 2. Dibuje un espectro de frecuencias y ancho de banda de AM 3. Cual es la fórmula para calcular un ancho de banda en AM 4. Defina el coeficiente de modulación en AM y escriba su fórmula COMUNICACIONES 2 Prueba capítulo No. 5: Comunicaciones analógicas 5. Para un modulador DSBFC de AM con frecuencia de portadora fc=100 kHz y una señal moduladora de frecuencia máxima fm(máx.) 3 kHz determinar: (a) Límites de frecuencia de las bandas laterales superior e inferior. (b) Ancho de banda. (c) Frecuencias de lado superior e inferior, que se producen cuando la señal moduladora es un tono de frecuencia única de 1 kHz. (d) Trazar el espectro de frecuencias de salida. COMUNICACIONES 3 Prueba capítulo No. 5: Comunicaciones analógicas 6. Escriba una ventaja y una desventaja de la modulación angular con respecto a la modulación por amplitud. 7. Para un modulador de FM con desviación máxima de frecuencia f=5 kHz, una frecuencia de señal moduladora fm = 5 kHz, y una portadora de 700 kHz, determinar: a) El ancho mínimo aproximado de banda, con la regla de Carson. b) Graficar el espectro de frecuencias de salida COMUNICACIONES 4
  • date post

    16-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    19
  • download

    3

Embed Size (px)

description

Es una clase completa del tema de comunicaciones digitales

Transcript of Cap. 6 Comunicaciones Digitales

  • 5/06/15&

    1&

    COMUNICACIONES TSI 353 ESCUELA DE FORMACIN DE TECNLOGOS

    EPN

    Ing. Luis Alfredo Ponce Mgs.

    Prueba captulo No. 5: Comunicaciones analgicas

    1. Defina una seal en banda base 2. Dibuje un espectro de frecuencias y ancho de

    banda de AM 3. Cual es la frmula para calcular un ancho de

    banda en AM 4. Defina el coeficiente de modulacin en AM y

    escriba su frmula

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES 2

    Prueba captulo No. 5: Comunicaciones analgicas 5. Para un modulador DSBFC de AM con frecuencia de portadora fc=100 kHz y una seal moduladora de frecuencia mxima fm(mx.) 3 kHz determinar: (a) Lmites de frecuencia de las bandas laterales superior e inferior. (b) Ancho de banda. (c) Frecuencias de lado superior e inferior, que se producen cuando la seal moduladora es un tono de frecuencia nica de 1 kHz. (d) Trazar el espectro de frecuencias de salida.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    3 Prueba captulo No. 5: Comunicaciones analgicas

    6. Escriba una ventaja y una desventaja de la modulacin angular con respecto a la modulacin por amplitud. 7. Para un modulador de FM con desviacin mxima de frecuencia f=5 kHz, una frecuencia de seal moduladora fm = 5 kHz, y una portadora de 700 kHz, determinar: a) El ancho mnimo aproximado de banda, con la regla de Carson. b) Graficar el espectro de frecuencias de salida

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    4

  • 5/06/15&

    2&

    Captulo 6: Comunicaciones Digitales

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    5

    !6,1 La tecnologa digital, definiciones !6,1.1 Ventajas de la comunicacin digital

    !6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !6,3 Conversin de seal analgica a digital

    !6,4 Clasificacin de los sistemas de comunicacin digital

    6,1 La tecnologa digital, definiciones

    !Audio digital !Fotografa digital !Electrnica digital !Televisin digital !Entre otros

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES 6

    6,1 La tecnologa digital, definiciones !En comunicaciones analgicas el nmero de

    posibles formas de onda por transmitir es infinito.

    !En comunicaciones digitales el emisor solo tiene a su disposicin un conjunto finito y discreto de formas de onda que debe hacer corresponder con los bits por transmitir.

    !Para la implementacin de los circuitos digitales, se utilizan puertas lgicas (AND, OR y NOT).

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    7 6,1 La tecnologa digital, definiciones

    !La transmisin digital consiste en el envi de informacin a travs de medios de comunicaciones fsicos en forma de seales digitales.

    !Por lo tanto, las seales analgicas deben ser digitalizadas antes de ser transmitidas.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    8

  • 5/06/15&

    3&

    6,1 La tecnologa digital, definiciones

    !Por ejemplo: !Dos niveles de voltaje con respecto a la

    conexin a tierra !La diferencia de voltaje entre dos cables !La presencia/ausencia de corriente en un

    cable

    !La presencia/ausencia de luz

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    9 6,1 La tecnologa digital, definiciones

    !Para la conversin de seales analgicas en digitales se realizan bsicamente 3 procesos: !Muestreo !Cuantificacin !Codificacin

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES 10

    6,1.1 Ventajas de la comunicacin digital

    !Ventajas !La cal idad de la transmisin es casi

    independiente de la distancia (debido a la regeneracin) !Ante la atenuacin, puede ser amplificada y

    reconstruida al mismo tiempo, gracias a los sistemas de regeneracin de seales.

    !Transmisin de informacin independiente de su naturaleza

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    11 6,1.1 Ventajas de la comunicacin digital

    !Ventajas !Cuenta con sistemas de deteccin y correccin

    de errores, en la recepcin. !Facilidad para el procesamiento de la seal.

    Cualquier operacin es fcilmente realizable a travs de cualquier software de edicin o procesamiento de seal. !Las seales digitales se ven menos afectadas a

    causa del ruido ambiental en comparacin con las seales analgicas.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    12

  • 5/06/15&

    4&

    6,1.1 Ventajas de la comunicacin digital

    !Ventajas !Se adaptan de mejor manera a nuevas

    tecnologas.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    13 6,1.1 Ventajas de la comunicacin digital

    !Desventajas !Requiere una sincronizacin precisa entre los

    tiempos del reloj del transmisor con respecto a los del receptor.

    !Prdida de calidad cada vez mayor en el muestreo respecto de la seal original.

    !Necesita una conversin analgica-digital previa y una decodificacin posterior en el momento de la recepcin.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES 14

    6,1.1 Ventajas de la comunicacin digital

    !Desventajas !Requiere de gran ancho de banda en

    comparacin con una seal analgica !Inversin que representa el cambio de

    infraestructura de comunicaciones analgica a digital.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    15 Captulo 6: Comunicaciones Digitales

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    16

    !6,1 La tecnologa digital, definiciones !6,1.1 Ventajas de la comunicacin digital

    !6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !6,3 Conversin de seal analgica a digital

    !6,4 Clasificacin de los sistemas de comunicacin digital

  • 5/06/15&

    5&

    6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !El canal de transmisin !Los canales de transmisin son de banda

    limitada.

    !Mayor ancho de banda: mayor costo !La capacidad del canal se refiere a la velocidad

    mxima de transmisin, con la que se puede transmitir la informacin a travs de un canal de manera confiable y bajo ciertas restricciones. (bps)

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    17 6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Capacidad del canal !Se establece mediante el teorema de Claude

    Shannon: C=B log2 (1+S/N)

    C es la capacidad del canal (en bps) B es el ancho de banda del canal (en Hz) S/N es la relacin seal a ruido numrica

    S: potencia de la seal ; N=: potencia del ruido !Esta capacidad ser libre de errores de transmisin. !Una transmisin libre de errores implica una

    transmisin en la que a pesar de tener errores, stos se los puede detectar y corregir.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES 18

    6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Capacidad del canal !Se establece mediante el teorema de Claude

    Shannon:

    C=B log2 (1+S/N)

    !La medida de eficiencia de una transmisin digital esta dada por la relacin C/B, la misma que mide los bps por hertz que se transmiten.

    !Al aumentar el ancho de banda (B), no necesariamente aumentar la capacidad del canal, ya que disminuir la relacin S/N

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    19 6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !El decibelio es la unidad relativa utilizada para representar la relacin entre dos magnitudes.

    G(dB)=10 log10(G)

    G es la ganancia de potencia en decibeles

    G es la ganancia de potencia (sin unidades)

    Ejm. Suponga que la ganancia de potencia es 2, la ganancia en decibelios de potencia es:

    G=10 log 10 2= 3.01 dB

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    20

  • 5/06/15&

    6&

    6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Ejm. Un canal de telefona para transmitir datos va mdem, donde una relacin S/N tipica es de 30dB, la mxima tasa de transmisin permisible ser:

    Asuma 4 kHz como ancho de banda del canal telefnico. Sol: B=4kHz, S/N=30dB = 1000

    C= 4x103 log2(1+1000)=40Kbps

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    21 6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Transmisin de datos serial y paralela !Transmisin de datos serial: !Bits enviados uno a continuacin de otro. !Se envan a una determinada frecuencia de reloj. !Se requiere de una sola va de comunicacin.

    !Por lo que la principal ventaja es minimizar los costos

    !Utilizado por lo general para comunicaciones de larga distancia.

    !Principal desventaja: reducida velocidad de transmisin.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES 22

    6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Transmisin de datos serial y paralela !Transmisin de datos serial

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    23

    http://www.instructables.com/id/Serial-Communications-with-Arduino/

    6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Transmisin de datos serial y paralela !Transmisin de datos paralela: !Todos los bits que conforman un caracter se transmiten

    simultneamente.

    !Se requieren tantas vas de comunicacin como bits tenga el caracter.

    !Principal ventaja: mayores velocidades de transmisin. !Desventaja: se incrementan los costos de transmisin y se

    complica su implementacin debido al sincronismo que requiere.

    !Adecuada para distancias cortas. (ejm. Computador-impresora)

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    24

  • 5/06/15&

    7&

    6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Transmisin de datos serial y paralela !Transmisin de datos paralela:

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    25

    http://www.luisllamas.es/2014/04/arduino-puerto-serie/

    6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Transmisin de datos serial y paralela !Transmisin de datos paralela:

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES 26

    http://www.luisllamas.es/2014/04/arduino-puerto-serie/

    6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Transmisin asincrnica y sincrnica de la informacin. !Transmisin asincrnica: !NO enva cadenas de bits largas e ininterrumpidas. !Los Datos son transmitidos un caracter a la vez. !La sincronizacin se mantiene solo dentro de cada

    caracter.

    !El receptor tiene la oportunidad de sincronizarse al inicio de cada nuevo caracter.

    !El tiempo transcurrido entre un caracter y otro es aleatorio.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    27 6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Transmisin asincrnica y sincrnica de la informacin. !Transmisin asincrnica:

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    28

    http://www.monografias.com/trabajos37/comunicaciones/comunicaciones2.shtml

  • 5/06/15&

    8&

    6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Transmisin asincrnica y sincrnica de la informacin. !Transmisin sincrnica: !Los caracteres son transmitidos uno tras otro de una

    manera secuencial y sin pausa entre caracteres.

    !No incluyen bit de inicio y de parada, en su lugar la sincronizacin es provista usando:

    !Caracteres especiales de sincronismo (preferible). Enviados al inicio de cada bloque de datos

    !Seales de reloj

    !Se agregan caracteres de comienzo y de final del bloque de datos. A toda la estructura se denomina trama

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    29 6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Transmisin asincrnica y sincrnica de la informacin. !Transmisin sincrnica: !Se utiliza para transmitir grandes bloques de datos o para

    tener elevadas velocidades de transmisin.

    !Desventaja: los equipamientos son de tecnologa ms completa y de costos ms altos.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES 30

    Captulo 6: Comunicaciones Digitales

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    31

    !6,1 La tecnologa digital, definiciones !6,1.1 Ventajas de la comunicacin digital

    !6,2 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !6,3 Conversin de seal analgica a digital

    !6,4 Clasificacin de los sistemas de comunicacin digital

    6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Para la conversin de seales analgicas en digitales se realizan bsicamente 3 procesos: !Muestreo !Cuantificacin !Codificacin

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    32

    http://es.wikipedia.org/wiki/Codificaci%C3%B3n_digital

  • 5/06/15&

    9&

    6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Muestreo !Basado en el teorema de Nyquist

    !El teorema demuestra que la reconstruccin exacta de una seal peridica continua en banda base a partir de sus muestras, es matemticamente posible si la seal est limitada en banda y la tasa de muestreo es superior al doble de su ancho de banda.

    !Si la frecuencia ms alta contenida en una seal analgica xa(t) es fmax=B y la tasa se muestrea a una tasa Fs>2Fmax=2B entonces la seal xa(t) se puede recuperar totalmente a partir de sus muestras mediante interpolacin.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    33 6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Muestreo

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES 34

    http://streamingraddios.com/frecuencia-de-muestreo/

    http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/149/htm/sec_5.htm

    6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Muestreo !Para el caso especfico de una seal de audio se

    puede decir que: ! La frecuencia de muestreo mnima requerida para realizar una

    grabacin digital de calidad, debe ser igual al doble de la frecuencia de audio de la seal analgica que se pretenda digitalizar y grabar.

    ! Es decir, que la tasa de muestreo se debe realizar, al menos, al doble de la frecuencia de los sonidos ms agudos que puede captar el odo humano que son 20 mil Hertz por segundo (20 kHz). Por ese motivo se escogi la frecuencia de 44,1 kHz como tasa de muestreo para obtener calidad de CD, pues al ser un poco ms del doble de 20 kHz, incluye las frecuencias ms altas que el sentido del odo puede captar.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    35 6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Muestreo !Ejm. Una seal de voz de ancho de banda de 3.7kHz

    desea ser digitalizada, cual ser su razn de muestreo?

    Sol

    Fs=2B=2(3.7x103)=7.4kHz

    Es decir 7400 muestras por segundo la razn de muestreo de la voz debe ser de al menos 8000 Hz, para

    que pueda regenerarse sin error.

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    36

  • 5/06/15&

    10&

    6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Cuantificacin !Proceso que consiste en transformar los niveles de

    amplitud continuos de la seal de entrada previamente muestrada, en un conjunto de niveles discretos previamente establecidos.

    !Este conjunto de niveles se elige generalmente de potencias del nmero 2 (64,128,256)

    !La cuantificacin es un proceso irreversible, no invertible ya que siempre se produce una prdida de informacin

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    37 6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Cuantificacin !Cuantificacin uniforme: los distintos niveles tienen la

    misma medida

    !Cuantificacin no uniforme: los distintos niveles se comprimen en aproximidades al valor cero y se expanden hacia los extremos

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES 38

    6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Cuantificacin

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    39

    http://elastixtech.com/fundamentos-de-telefonia/transmision-de-la-voz/

    http://www.info-ab.uclm.es/labelec/Solar/Otros/Audio/html/ruido_cuant.html

    6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Cuantificacin

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    40

    http://lossofokis-evm.blogspot.com/

    http://es.wikipedia.org/wiki/Ruido_de_cuantificaci%C3%B3n

  • 5/06/15&

    11&

    6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Cuantificacin

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    41

    http://www.oocities.org/fhgmbb/Tesis-Postgrado-FH/Tesis-FH-3.htm

    Cuantizacin no uniforme

    6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Codificacin !Proceso que consiste en convertir los pulsos

    cuantificados en un grupo equivalente de pulsos binarios de amplitud constante

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES 42

    http://lilia-garcia.blogspot.com/2011/09/conversion-analogica-digital.html

    6,3 Componentes de los sistemas de comunicacin digital

    !Codificacin

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    43

    2. Fusario, Castro

    TAREA No. 4 !Investigar : !Cdigos digitales (EBCDIC, ASCII) !Aliasing !Clasificacin de los sistemas de comunicacin

    digital, de acuerdo a su modulacin. (i.e. ASK, FSK, PSK)

    !Enviar en pdf !3 a 4 pginas !Fecha lmite: 11 de junio 2015 !Asunto e-mail: !TSI-353, nombre y apellido, tarea No.4

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    44

  • 5/06/15&

    12&

    Bibliografa:

    1. Wayne Tomasi, Sistemas de comunicacin electrnica cuadta edicin), Prentice Hall, Mxico, 2003 2. Ricardo Castrol L. R, JORGE FUSARIO, Teleinformtica Aplicada (volumen Y ), Mc Graw Hill Espaa 1994 3. Marco Yacelga, EPN, Fundamentos de Comunicaciones (MCR010), Capitulo I: conceptos bsicos de la transmisin digital

    CO

    MU

    NIC

    AC

    ION

    ES

    45