Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I Técnicas de Multicanalizacion Habiendo ya visto las técnicas que se usan en modulación de señales de RF tanto con banda base analógica como digital, veremos en este tema los métodos empleados para los accesos múltiples a los medios de transmisión conocidos como técnicas de multicanalizacion. Prof: Ing. Diego Satizabal Pelaez Ingeniero en Electrónica mención Comunicaciones UNEXPO Vicerrectorado Barquisimeto C.A. Metro de Caracas eMail: Diego.Satizabal@gmail.com Tlfs: 0412 154 74 19

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I Técnicas de Multicanalizacion Recordemos el concepto de Multiplexado que consiste en combinar el contenido de varias señales en una sola señal que se transmite a través de una sola línea de transmisión Ejemplo de multiplexado de señales digitales

TDMA = Time Division Multiple Access Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I Técnicas de Multicanalizacion Las técnicas de multicanalizacion mas populares en Sistemas de Comunicaciones son referentes a la división del uso del tiempo y de la frecuencia. TDMA = Time Division Multiple Access FDMA = Frecuency Division Multiple Access Una técnica mucho mas avanzada y compleja popularizada en los últimos años es la multicanalizacion por códigos digitales, que es la base de los sistemas de telefonía celular en la actualidad CDMA = Code Division Multiple Access

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I TDMA En los primeros sistemas de radio, el método empleado para el acceso al canal es la técnica popularmente conocida incluso en nuestros días llamada PTT (Del ingles Push-To-Talk). PTT es usada actualmente en sistemas de radio UHF y TETRA en cuerpos policiales y/o instituciones gubernamentales. PTT Ejemplo de Radios basados en PTT

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I Técnicas de Multicanalizacion El PTT tiene la desventaja que solo un usuario puede hablar a la vez, además que el uso del PTT esta a completa discreción del usuario lo cual hace que este pueda presionar el PTT en momentos que otro usuario este hablando y causar interferencias. El usuario activa el PTT para acceder al canal

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I Técnicas de Multicanalizacion Si logramos automatizar el proceso de PTT de modo que exista un sistema que automáticamente de un periodo limitado de acceso a cada usuario y se transmita parte de la voz que este genera, entonces se pudiera dar acceso a múltiples usuarios a la vez a través de una misma frecuencia de portadora. Este proceso se conoce como conmutación y debe realizarse de manera lo suficientemente rápida de modo que la perdida de información que se genera en los tiempos de no muestreo sea despreciable para la recuperación de la información en el receptor.

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I Técnicas de Multicanalizacion Señal A Es necesario mantener una sincronía y enviarla por el canal de transmisión para evitar que las informaciones correspondientes a cada canal comiencen a solaparse B A B C A C B C A A B B C A A C A B B A A Salida TDMA Señal B Conmutador TDMA Señal C Proceso de Multicanalizacion TDMA

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I TDMA Data Stream Frames TDMA Contenido de datos De cada Frame (Time Slots) Estructura de la data TDMA

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I FDMA En FDMA el acceso al medio se realiza dividiendo un espectro disponible en canales con un ancho de banda dado, de manera que cada usuario pueda realizar la transmisión de la información de su frecuencia asignada sin que esto afecto a los demás usuarios. B … F1 F2 Fn Espectro en FDMA

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I FDMA FDMA permite la transmisión completa de la información en caso que dada usuario tenga una frecuencia asignada, es decir no habrían perdidas por la división de tiempo como en TDMA. Sobre una portadora FDMA se puede montar la información correspondiente a un sistema TDMA, de modo que múltiples usuarios puedan usar la misma frecuencia, tal fue el caso de las primeras operadoras de telefonía celular. En la telefonía celular se usaban dos frecuencias: Una de bajada y otra de subida, de modo que se pudiera hacer la transmisión Full-Duplex.

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I CDMA Un muy conocido método de multicanalizacion empleado actualmente es el CDMA. Su funcionamiento es complejo y se basa en el concepto de espectro esparcido o “Spread Spectrum” Ruido y señal de banda angosta

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I CDMA Si se calcula la potencia que puede entregar una señal senoidal de un hertz y se compara con la potencia que entrega una señal cuadrada de 1 hertz se puede ver que se necesita la mitad de la amplitud en la señal cuadrada para entregar la misma potencia ¿Por qué? 1 V ¿Dónde esta el resto de la potencia? 0,5 V Potencia de señales periódicas

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I CDMA Cuando se tiene una señal que tiene cambios mas rápidos en el tiempo se obtiene presencia de mas componentes de frecuencia dispersas en el espectro sobre un ancho de banda mayor. Espectro Señal cuadrada 10 KHz 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 70 KHz 10 KHz 10 20 30 40 50 60 70 80 Variación de espectro con la frecuencia

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I CDMA Así, una señal que posea cambios mas rápidos en el tiempo tiene mayores componentes de frecuencia en el espectro. Esparcimiento del espectro en señales

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I CDMA Entonces si se quiere “esparcir” el espectro de la señal c(t), se multiplica por la que tiene cambios rápidos en el tiempo p(t) y se obtiene la señal mas rica en el espectro. La señal en p(t) sigue una secuencia que luego se usa para decodificar la señal y constituye el pseudocódigo del CDMA. Esparcimiento del espectro en señales

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I CDMA Al intentar demodular una señal de espectro esparcido, si no se conoce la secuencia o pseudocódigo con la que se “esparció” la señal banda base, la demodulación conlleva a obtener ruido. Demodulacion de Espectro Esparcido

Asignatura: Sistemas de Comunicaciones I CDMA Una de las ventajas del espectro esparcido es que si alguna agente ajeno a la comunicación intentara interferirla generando una señal I(f) de la misma frecuencia que la asignada, solo afectaría parte del espectro y aun seria posible recuperar la información en el receptor. I(f) E(f) Demodulacion de Espectro Esparcido