COMUNICACIONES DIGITALES Y ANÁLOGAS Universidad Ecotec Tecnología de Telecomunicaciones. William Claudett Silva

Comunicación Comunicación Transferencia de información de un lugar a otro lugar. Debe ser : Eficiente Confiable Segura

Sistema de Comunicación Definición: Componentes o subsistemas que permiten la transferencia / intercambio de información.

Elementos de un Sistema de Comunicación Transmisor Transductor de Entrada Canal Receptor Transductor de Salida Mensaje de Entrada Mensaje de Salida Señal eléctrica de Entrada Señal eléctrica de Salida Señal Transmitida Señal Recibida

Elementos de un Sistema de Comunicación Transductor de entrada Convierte el mensaje a un formato adecuado para su trasmisión. El: micrófono convierte las ondas sonoras en variaciones de voltaje. Trasmisor (TX) Adecua la señal eléctrica de entrada a las características del medio de trasmisión. Modulación (AM, FM, PSK). Modifica parámetro de una portadora de acuerdo al mensaje. Ej: AM-Traslada el mensaje a la banda pasante del canal. Codificación- Se elimina redundancia presente en el mensaje (compresión) y se agrega redundancia (bits de paridad) para aumentar inmunidad frente al ruido. (JPEG). Otras funciones: Amplificar, Filtrar

Elementos de un Sistema de Comunicación Canal Medio que hace de nexo entre el trasmisor y el receptor. El canal degrada la señal, introduce: -Ruido -Atenuación -Distorsión -Interferencia Receptor (RX) Reconstruye la señal de entrada a partir de la señal recibida. Proceso inverso al realizado en el TX. Demodular, Decodificar Otras funciones: Amplificar, Filtrar Transductor de salida Convierte la señal eléctrica a su entrada en una forma de onda adecuada. Ej: auricular, altavoz

SISTEMA ANALÓGICO Un sistema analógico es aquel que tiene la capacidad de generar, transmitir, procesar o almacenar señales analógicas. Se dice que una señal es analógica cuando las magnitudes de la misma se representan mediante variables continuas, análogas (Relación de semejanza entre cosas distintas.) a las magnitudes que dan lugar a la generación de esta señal. La mayor parte de la información que se transmite en las redes es de naturaleza analógica: La voz El vídeo

Transmisión analógica La información se desplaza “subiéndose” encima de una señal portadora La ola = señal portadora Surfista= señal moduladora, capaz de alterar la forma de la señal portadora. El resultado es una onda modulada Modulación de amplitud: la amplitud de la señal portadora se modifica en función de la amplitud de la señal moduladora. Se indica por AM. Modulación de frecuencia: se modifica la frecuencia de la señal portadora en función de la frecuencia de la señal moduladora. Se llama FM. MODULACIÓN DE IMPULSOS CODIFICADOS (MIC): permite la transmisión de voz

SISTEMA DIGITAL Un sistema digital es cualquier dispositivo destinado a la generación, transmisión, procesamiento o almacenamiento de señales digitales. Una señal digital corresponde a magnitudes físicas limitadas a tomar sólo unos determinados valores discretos. Por ejemplo: 0 (señal de resistencia eléctrica, muy pequeña), ó 1(señal de resistencia eléctrica, muy grande). Las computadoras digitales utilizan la lógica de dos estados: la corriente pasa o no pasa por los componentes electrónicos de la computadora. Para el análisis y la síntesis de los sistemas digitales binarios se utiliza como herramienta el álgebra de Boole, formada por compuertas lógicas que siguen el comportamiento de algunas funciones booleanas. La palabra digital proviene de la misma fuente que la palabra digito: La palabra en latín para "dedo" (contar con los dedos), por el uso para contar en valores discretos y no continuos como en los sistemas analógicos.

Transmisión digital La tecnología digital ha revolucionado el mundo de las telecomunicaciones. Se precisan equipos capaces de convertir señales analógicas a digitales y viceversa. La ventaja principal de la transmisión digital es la inmunidad al ruido. Las señales analógicas son más susceptibles que los pulsos digitales a la amplitud no deseada, frecuencia y variaciones de fases. Se prefieren a los pulsos digitales por su mejor procesamiento y multicanalizaciones que las señales analógicas. Los pulsos digitales pueden guardarse fácilmente, mientras que las señales analógicas no pueden. Los sistemas digitales utilizan la regeneración de señales, en vez de la amplificación de señales, por lo tanto producen un sistema más resistente al ruido que su contraparte analógica. Las señales digitales son más sencillas de medir y evaluar. Los sistemas digitales están mejores equipados para evaluar un rendimiento de error (por ejemplo, detección y corrección de errores), que los sistemas analógicos.

Transmisión digital MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO (MDT): técnica que permite transmitir varios canales a través del mismo medio. Cada emisor prepara su información en forma de paquetes de un bit. En el emisor, un multiplexor envía esos paquetes de un bit. En el receptor, un demultiplexor recoge y reordena la información.

Objetivos a cumplir en el diseño de un Sistema de Comunicación Digital Máxima velocidad de transferencia Mínima probabilidad de error Mínima potencia en transmisión Mínimo ancho de banda Máxima utilización del sistema (n.º usuarios, retardos,...) Mínima complejidad y coste

Límites de funcionamiento Ancho de banda mínimo necesario. Potencia mínima necesaria. Leyes gubernamentales. Limitaciones tecnológicas. Criterios de Nyquist No todo es posible... Normas, estándares, acuerdos Teorema de Shannon

Tasa de Nyquist En 1927, Nyquist determinó que el número de pulsos independientes que podían pasar a través de un canal de telégrafo, por unidad de tiempo, estaba limitado a dos veces el ancho de banda del canal. donde fp es la frecuencia del pulso (en pulsos por segundo) y B es el ancho de banda (en hercios). La cantidad 2B se llamó, más adelante, tasa de Nyquist, y transmitiendo a esta tasa de pulsos límite de 2B pulsos por segundo se le denominó señalización a la tasa de Nyquist. Así, usando esta ecuación, el ancho de banda de un canal telefónico de 3,000 Hz puede transmitido hasta 2x3,000, o 6,000 bauds o Hz. Claude Shannon después de la investigación de Nyquist estudio el como el ruido afecta a la transmisión de datos. Shannon tomo en cuenta la razón señal-a-ruido del canal de transmisión(medido en decibeles o dB) y derivo el teorema de Capacidad de Shannon. C = B log2(1+S/N) bps Debido a que los canales de comunicación no son perfectos, ya que están delimitados por el ruido y el ancho de banda. El teorema de Shannon-Hartley nos dice que es posible transmitir información libre de ruido siempre y cuando la tasa de información no exceda la Capacidad del Canal.

DIGITAL VS. ANALÓGICO: Ruido: Cuándo los datos son transmitidos usando métodos analógicos, una cierta cantidad de "ruido" entra dentro de la señal. Esto puede tener diferentes causas: datos transmitidos por radio pueden tener una mala recepción, sufrir interferencias de otras fuentes de radio, o levantar ruidos de fondo del resto del universo. Pulsos eléctricos que son enviados por cableados pueden ser atenuados por la resistencia de los mismos, y dispersados por su capacitancia, y variaciones de temperatura pueden acrecentar o disminuir estos efectos. Cualquier variación puede proveer una gran cantidad de distorsión en una señal analógica. En el caso de las señales digitales, aún las pequeñas variaciones en la señal pueden ser ignoradas de forma segura. En una señal digital, estas variaciones, se pueden sobreponer, pues, cualquier señal cercana a un valor particular será interpretada como ese valor.

DIGITAL VS. ANALÓGICO: Display Analógico vs. Digital: Facilidad en la lectura: Los métodos digitales y analógicos resultan ambos de gran utilidad. Si lo que se requiere es una impresión instantánea de resultados, los medidores analógicos usualmente ofrecen la información de una manera rápida, cuando lo que se requiere es exactitud los digitales son los preferidos. Leer medidores analógicos requiere tiempo y un poco de experiencia en el campo, esto comparado con que escribir un valor en un display digital es limitarse a copiar los números. En los casos en que la exactitud y la rapidez son requeridas por igual, los displays duales son la mejor opción.

DIGITAL VS. ANALÓGICO: Pérdida sistemática de los Datos: Cuándo se desea convertir una señal analógica a una digital, para ser procesada por otros sistemas digitales, algunos datos pueden perderse. Error de cuantificación “minimizable” pero inevitable

Ventajas de los sistemas digitales: Baratos: operaciones complejas se pueden implementar en forma económica en un único circuito integrado. Se dispone de muy buenas técnicas de procesamiento para señales digitales: encriptado, compresión de datos, corrección de error, ecualización de canal Multiplexado : fácil mezclar señales de diferentes fuentes Los receptores digitales se pueden hacer tolerantes al ruido

Desventajas: Necesidad de un mayor ancho de banda de transmisión Es necesario sincronización entre el transmisor y el receptor.