Transmision Digital (Definiciones) REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica Transmision Digital (Definiciones) TEMA 1 IVIA CALMA C.I. 19093485 ISRAEL RIOS C.I. 18885656

Modulaciones Analógicas Técnicas de Modulación analógicas: Modulacion en amplitud Modulacion en Frecuencia Modulacion de Fase Modulacion de Amplitud de Pulsos Modulacion de Ancho de Pulsos Modulacion de Posicion de Pulsos

Modulaciones Digitales Técnicas de Modulación Digitales: Modulacion por conmutación de amplitud Modulacion por conmutación de frecuencia Modulacion por conmutacion de fase Modulacion 4PSK, 8-PSK y 16_PSK Modulacion 8-QAM y 16_QAM

Comparación entre las Modulaciones Analógicas y Digitales Se pueden comparar los siguientes parámetros entre ellas: Naturaleza de la modulante y la portadora Facilidad de generación Ancho de banda Influencia del ruido

Modelo para las Comunicaciones Digitales Los sistemas de comunicaciones pueden ser representados por medio de un diagrama de bloques, el cual recibe el nombre de Modelo de los Sistemas de Comunicaciones. Esta misma estrategia puede ser empleada para representar los sistemas de Comunicaciones Digitales.

Modelo simple para las Comunicaciones de Datos

Conceptos de Análisis de señales Señal Periódica: es aquella que posee un patrón que se repite en el tiempo, puede ser continua o discreta. Una Señal No Periódica se puede considerar como una señal periódica de período infinito. Parámetros de una Señal Periódica: Amplitud, Frecuencia, Período, Fase. f(t) wt A -A T θ

Conceptos de Análisis de señales Señal Contínua Señal Discreta

Conceptos de Análisis de señales Longitud de Onda de la Señal: es la distancia que ocupa un ciclo completo de la señal que viaja a una velocidad ν. donde: c: Velocidad de la Luz, 3x108 m/s f: frecuencia de la señal.

Conceptos de Análisis de señales Señal en el Dominio de la Frecuencia: Representación de la señal utilizando como variable independiente la frecuencia. Frecuencia Fundamental: es el primer armónico de la señal y está representado por la frecuencia natural de la misma. Espectro Discreto y Continuo: el espectro de la señal es el conjunto de frecuencias que la constituyen. Conocer el espectro de la señal facilita el análisis de los sistemas de comunicaciones, fundamentalmente en lo que respecta a su ancho de banda.

Información en Formato Digital En las comunicaciones digitales la modulante es información digital, la cual se representa en forma binaria, 1´s y 0´s. 1

Tipos de Códigos Códigos de uso como son: BINARIO GRAY BCD ASCII

Ancho de Banda de la información en Formato Digital Como regla general, antes de transmitir el mensaje, se determina si el sistema de comunicaciones a emplear es capaz de soportar el manejo de la información en este formato, para así poder determinar si se puede enviar la información a través de él. Veamos una simulación que considera el ancho de banda a emplear por el sistema. Se considera el análisis de Fourier.

Cociente Eb/No Es la fracción entre la energía de la señal por bits y la densidad de potencia del ruido por hertzio, Eb/No. Este es un parámetro más adecuado para determinar las tasas de error y la velocidad de transmisión.

Cálculo del Cociente Eb/No Se puede determinar por: Donde: Eb=STb, S es la potencia de la señal y Tb es el tiempo necesario para enviar un bit. La velocidad de transmisión es R=1/Tb. k es la constante de Boltzmann y T la temperatura.

Cálculo del Cociente Eb/No Se puede expresar en dB:

Bits y Baudio Razón de Bits: es la razón de cambio en la entrada del modulador y tiene como unidades bits por segundos (bps) Razón de Baudio: es la razón de cambio en la salida del modulador y es igual al reciproco del tiempo de un elemento de señalización de salida.

Capacidad de Información de un Sistema de Comunicación La capacidad de información es una medida del número de símbolos independientes que pueden enviarse por un sistema de comunicaciones por unidad de tiempo.

Capacidad de Información de un Sistema de Comunicación Según la ley de HARTLEY, se tiene que la capacidad de información esta dada por: donde: I: capacidad del canal de información del sistema B: ancho de banda disponible (Hz). T: línea de transmisión (seg).

Limite de Shannon Una relación mucho más útil que la que formuló Hartley, es el Limite de Shannon. Relaciona la capacidad de información de un canal de comunicaciones al ancho de banda y a la relación señal – ruido que el mismo posee.

Limite de Shannon Esto es, en forma de ecuación: donde: I: capacidad de información (bps). B: ancho de banda (Hz). S/N: relación señal a ruido (sin unidades).

Relacion entre velocidad de transmision y el ancho de Banda Se pueden establecer las siguientes comparaciones: Relacion entre velocidad de transmision y el ancho de Banda La velocidad a la cual se puede transmitir la Informacion por el medio de transmision, depende Del ancho de banda de este ultimo 2. Si el ancho de banda no es suficiente para La velocidad de los datos ,estos seran distorcionados y en el receptor sera muy dificil recuperar la informacion 3. El ancho de banda del medio de transmision Establece la maxima velocidad a la cual se Puede transmitir la informacion a traves de el PARA UNA MEJOR TRANSMISION DE LA INFORMACION DIGITAL ES NECESARIO QUE EL ANCHO DE BANDA DISPONIBLE SEA SUFICIENTE PARA DEJAR PASAR LA MAYOR CANTIDAD DE ARMONICOS POSIBLES DE LOS PULSOS DIGITALES

Comunicacion de Datos Comunicacion de Datos Informacion Datos Codigos es Proceso de transferir informacion digital (normalmente en forma binaria) entre dos o mas puntos Informacion Datos Codigos Se define Pueden ser informacion Mas comunes Conocimiento/ Forma de conocimiento Alfabetica Numerica Simbolica Alfanumerico (Codificados en binario) Codigos operacionale Codigos de control Bandot Estandar Americano para el intercambio de la informacion (ASCII) Intercambio de Decimal Codificado en Binario Extendido Se conoce Como Datos la informacion que se procesa y organiza

Codigos de Comunicacion de Datos Codigos de comunicaciones de datos El 1er codigo, que tuvo un uso amplio fue el codigo MORSE (. – ‘ ‘ ) son Secuencias de bit preescritas, usadas para codificar caracteres y simbolos Se llaman tambien Conjunto de caracteres Codigos de caracteres Codigos de simbolos o lenguajes de caracteres Existen solo 3 caracteres Caracteres de Control de enlace de datos Caracteres de control grafico Caracteres Alfanumericos Se usan para L o cual Se usan para Facilitar el flujo ordenado de informacion de una fuente a un destino Involucra la sintesis o presentacion de la informacion en la terminal de recepcion Representar los multiples simbolos usados para letras, numeros y puntuacion en el lenguaje ingles

Codigo Baudot fue El codigo Baudot usa caracteres de cambio de posicion de letra, para expandir su capacidad a 58 caracteres El 1er codigo de Tamaño fijo. Fue desarrollado por un ing. Postal frances. Thomas Murray 1875 . Fue nombrado despues por Emile Baudot un pionero en la impresion telegrafica Es un codigo de caracteres de 5 bits que se usa para equipos de Teletipo de baja velocidad, tal como el sistema TWX/Telex Solo 25 o 32 combinaciones posibles, lo cual es insuficiente para representar las 26 letras del alfabeto, los 10 digitos y diversos signos de puntuacion asi como caracteres de control es existen

Codigo ASCII es Un Conjunto de caracteres de 7 bits que tiene 128 combinaciones. Con ASCII, el bits menos significativo (LSB) se designa como bo y el mas significativo (MSB) se designa como b6 el B7 no es parte del codigo ASCII, pero generalmente se reserva para el bit de paridad. Con cualquier conjunto de caracteres, todos los bits son igualmente importantes Ya que el Codigo no representa un numero binario con mas peso. Con ASCII el bit de orden bajo (bo), es el LSB y se transmite primero. El ASCII es probablemente el codigo mas usado hoy en dia

Codigo EBCDIC es Un codigo de caracteres de 8 bits, desarrollado por IBM y se usa, extensamente en IBM y equipo compatible con IBM. Con 8 bits, son posibles 256 combinaciones Haciendo que EBCDIC sea el conjunto de caracteres mas poderoso. Observe que el mas significativo es bo y el menos significativo b7. El codigo no facilita el uso del bit de paridad

Transmision de datos analogicos y digitales Destino Fuente Se debe tener en cuenta Se conoce Naturaleza de los datos Propagacion fisica de los datos Pocedimiento requerido en el camino Cualquier entidad capaz de transportar informacion para las Señalizacion Asegurar que los datos que se reciban sean los datos enviados por el transmisor Señales son representaciones electricas o electromagneticas de los datos Es el Transmision Hecho de la propagacion fisica de las señales a traves de un medio adecuado como Para todas estas consideraciones, el punto crucial es si se trata de entidades digitales o analogicas La comunicacion de datos mediante la propagacion y el procesamiento de señales

Perturbacion en la transmision Capacidad del canal Ruido Atenuacion Distorsion de retardo Todos los dispositivos electricos y electronicos emiten interferencias y/o son suceptibles a estos Es Es Considerando que Debido a que Eco La velocidad a la que se pueden transmitir los datos en un canal de comunicacion de datos Toda aquella señal que se inserta entre el emisor y el receptor de una señal dada La energia de una señal decae con la distancia, por lo que hay que asegurarse que llegue con la suficiente energia como para ser captada por la circuiteria del receptor En medios guiados, la velocidad de propagacion de una señal varia con la frecuencia, hay frecuencias que llegan antes que otras dentro de la misma señal Consiste en La aparicion de una señal no deseada de las mismas caracteristicas pero atenuada y retrasada en el tiempo respecto a esta tenemos tenemos Debido a que Y por lo tanto Ruido termico Velocidad de los datos Ruido de intermodulacion El ancho de banda Diafonia La taza de errores Ruido impulsivo La atenuacion varia en funcion de la frecuencia, las señales analogicas llegan distorcionadas, por lo que hay que utilicar sistemas que le devuelvan a la señal sus caracteristicas iniciales Los diferentes componentes en frecuencia de la señal llegan en instantes diferentes al receptor. Para atenuar este problema. Se usan tecnicas de ecualizacion Es Es Es Es Se produce es Se trata Agitacion termica de los electrones La velocidad expresada en bits por segundo a la que se pueden transmitir los datos Cuando distintas frecuencias comparten el mismo medio de transmision Aquel ancho de banda de la señal transmitida y que esta limitado por el transmisor y por la naturaleza del medio de transmision Cuando hay un acoplamientoentre las lineas que transportan las señales La razon a la que ocurren los errores. De pulsos discontinuos de poca duracion y de gran amplitud que afectan a la señal Para un ancho de banda determinado es aconsejable la mayor velocidad de transmision posible, pero de forma que no se supere la taza de errores aconsejables

Ancho de Banda de Nyquist El Decibel La ganancia de potencia G de un amplificador es la razon entre la potencia de salida entre la potencia de entrada G= P2/P1 Nyquist supuso en su teorema un canal exento de ruido (Ideal) El teorema de Nyquist establece que: La velocidad maxima de transmision en bits por segundo para un canal (sin ruido) con ancho de banda B(Hz) es: C=2Blog2 M Donde: M= niveles de la señal Si M=2, C=2B Por lo tanto la limitacion de la velocidad de transmision permitida en el canal, es la impuesta exclusivamente pro el ancho de banda de canal La ganancia de potencia en decibeles se define como: G’(db)=10*log10(G)

Velocidad de Modulación y Transmisión Es deseable establecer una diferencia entre velocidad de transmisión de los datos (expresada en bits por segundo, bps) y la velocidad de modulación (expresada en baudios). Velocidad de transmisión, tasa de bits Tb: duración de un bit La velocidad de modulación es aquella con la que se generan los elementos de señal. D: velocidad de modulación en baudios R: velocidad de transmisión en bps B: número de bits por elemento de señal

Formatos de codificacion digital de señales No retorno a cero 0= Nivel alto 1= Nivel bajo No retorno a cero invertido 0= No hay transicion al comienzo del intervalo (1 bit cada vez) 1= Transicion al comienzo del intervalo Bipolar AMI 0= No hay señal 1= Nivel positivo o negativo, alternadamente Pseudoternaria 0= Nivel positivo o negativo, alternadamente 1= No hay señal Manchester 0= Transicion de alto a bajo en mitad del intervalo 1= Transicion de bajo a alto en mitad del intervalo Manchester Diferencial 0= Transicion al principio del intervalo 1= No hay transicion al principio del intervalo B8ZS Igual que en Bipolar AMI, excepto que cualquier cadena de 8 ceros se reemplaza por una cadenas que tiene dos violaciones al codigo HDB3 Igual que en Bipolar AMI, excepto que cualquier cadena de 4 ceros se reemplaza por una cadenas que contiene una violacion al codigo código Nivel no retorno a cero Códificacion diferencial Alternate mark inversión Códigos pseudoternarios Bifase

Formatos de codificacion digital de señales La forma mas frecuente y facil de transmitir señales digitales No retorno a cero Es mediante la utilizacion de un nivel diferente de tension para cada uno de los bits Se usa generalmente para generar o interpolar los datos binarios en los terminales y otros dispositivos. Si se usa un codigo diferente, este se genera usualmente a partir de la señal NRZ-L Los codigos que siguen esta estrategia comparten la propiedad de que el nivel de tension se mantiene constante durante la duracion del bit

Formatos de codificacion digital de señales Los datos se codifican mediante la presencia o ausencia de una transicion de la señal al principio del intervalo de duracion del bit Formatos de codificacion digital de señales Es que en un sistema complicado de transmision, no es dificil perder la polaridad de la señal . Por ejemplo en una linea de par trenzado, si los cables se invierten accidentalmente todos los 0 y 1 en el NRZ-L se invertiran. Esto no pasa en un esquema diferencial Un 1 se codifica mediante la transicion (bajo a alto a bajo) al principio del intervalo del bit, mientras que un cero se representa por la ausencia de transicion Es un ejemplo de codificacion diferencial. Aqui en lugar de determinar el valor absoluto, la señal se decodifica comparando la polaridad de los elementos de señal adyacente Una ventaja de este esquema es que en presencia de ruido puede ser mas seguro detectar una transicion en lugar de comparar un valor con un umbral No retorno a cero invertido Limitaciones: La presencia de una componente dc continua La ausencia de capacidad de sincronizacion

Formatos de codificacion digital de señales Bipolar AMI Bipolar AMI ventajas No habra problemas de sincronizacion en el caso de que haya una cadena de 1. Cada 1 fuerza una transicion, por lo que el receptor se puede sincronizar en dicha transicion. Ya que los elementos de señal correspondientes a 1 alternan el nivel de tension, no hay componente continua El ancho de banda de la señal resultante es considerablemente menor que el correspondiente a NRZ La alternancia entre los pulsos proporciona una forma sencilla de detectar errores Un ‘0’ se representa por ausencia de señal Un ‘1’ se representa como pulso positivo o negativo

Formatos de codificacion digital de señales Pseudoternarios Pseudoternarios ventajas No habra problemas de sincronizacion en el caso de que haya una cadena de 1. Cada 1 fuerza una transicion, por lo que el receptor se puede sincronizar en dicha transicion. Ya que los elementos de señal correspondientes a 0 alternan el nivel de tension, no hay componente continua El ancho de banda de la señal resultante es considerablemente menor que el correspondiente a NRZ La alternancia entre los pulsos proporciona una forma sencilla de detectar errores

Un ‘1’ se representa por ausencia de señal Desventaja: El receptor de señales codificadas con binario multinivel se ve obligado a distinguir entre tres niveles, en lugar de los dos niveles de lo otros esquemas Por lo tanto, la señal de un codigo binario multinivel necesita mayor potencia que las señales bivaluadas para la misma probabilidad de error Un ‘1’ se representa por ausencia de señal Un ‘0’ se representa como pulso positivo o negativo

Formatos de codificacion digital de señales Manchester Manchester Diferencial Se encuentran Siempre hay una transicion en mitad del intervalo de duracion del bit. Esta transicion en la mitad del bit sirve como un procedimiento de sincronizacion a la vez que se transmiten los datos Metodo en los que los datos y la señal de reloj estan combinadas para formar un unico flujo de datos auto-sincronizados Manchester Diferencial Manchester La presencia de la transicion es importante pero no la polaridad. Las codificaciones diferenciales funcionaran exactamente igual si la señal es invertida Es a menudo menos propenso a errores que comparar con tierra en un entorno ruidoso Nos encontramos con que Es un ventajas Se tiene Una transicion de bajo a alto ‘1’ Una transicion de alto a bajo ‘0’

Formatos de codificacion digital de señales B8ZS B8ZS es Cuando aparecen 8 ‘0’ consecutivos, se introducen cambios artificiales en el patron basados en la polaridad del ultimo bit ‘1’ codificado Metodo que inserta 2 veces sucesivas al mismo voltaje en una señal donde 8 ceros consecutivos sean transmitidos El dispositivo que recibe la señal interpreta la violacion bipolar como una señal de engranaje de distribucion, que guarda la transmision y dispositivos de encubrimiento sincronizados

Formatos de codificacion digital de señales HDB3 HDB3 es Consiste en sustituir secuencias de bits que provocan niveles de tension constantes por otras que garantizan la anulacion de la componente continua y la sincronizacion del receptor Codigo binario de telecomunicaciones principalmente usado en Japon, Europa, Australia y esta basado en el codigo AMI Usando una de sus caracteristicas principales que es invertir la polaridad de los unos para eliminar la componente continua