Las telecomunicaciones representan un conjunto de técnicas que permiten transmitir información a distancia La conversión de la información en ondas electromagnéticas.

Presentación del tema: "Las telecomunicaciones representan un conjunto de técnicas que permiten transmitir información a distancia La conversión de la información en ondas electromagnéticas."— Transcripción de la presentación:

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2 Las telecomunicaciones representan un conjunto de técnicas que permiten transmitir información a distancia La conversión de la información en ondas electromagnéticas es hoy en día la modalidad más eficiente y universalmente utilizada en las telecomunicaciones

3 Es necesario transformar la información (voz, sonido, imagen, video, datos, entre otros) en una señal electromagnética para su transmisión. En el lugar de destino, la señal electromagnética deberá nuevamente transformarse en el tipo de información original inteligible para el humano. Canal de Transmisión Transmisor Transmisor Transductor presión-corriente Transductor corriente-presión Receptor Receptor

4 El sistema de telecomunicaciones distorsiona la forma de la señal que se propaga e introduce una señal indeseada: el ruido eléctrico. Puesto que la información está asociada a la forma de la señal, la distorsión y el ruido deben minimizarse y la señal recibida debe reproducir con la mayor fidelidad posible la enviada. TransductorTransmisor Medio físico Ampl. de línea o Regenerador Medio físico ReceptorTransductor MUX AMP AMP DMX

5 El ingeniero de telecomunicaciones tiene como objetivo transmitir la información preservando su calidad, de manera que en el extremo receptor ésta sea perfectamente inteligible

6 En telecomunicaciones, es convenientes pensar en la señal como la resultante de la suma de sus componentes de Fourier. Esta representación frecuencial se denomina: ESPECTRO DE FRECUENCIA En telecomunicaciones, es convenientes pensar en la señal como la resultante de la suma de sus componentes de Fourier. Esta representación frecuencial se denomina: ESPECTRO DE FRECUENCIA

7 Una señal periódica tiene un espectro de amplitud de líneas, donde las componentes de Fourier son frecuencias multiplas de la fundamental. Ejemplo: la onda rectangular gt () t 012345678 1 0 1 54321012345 V(f) gt() 4A   cos2  f o   1 3 32  f o         1 5 52  f o        ....        

8 Una señal casual tiene un espectro de amplitud continuo, puesto que las componentes de Fourier están separadas por intervalos de frecuencia infinitesimales. Ejemplo: la señal vocal a la salida del micrófono telefónico Would you like to buy a fish? Señal eléctrica de la voz humana, a la salida de un teléfono: V(f) 300 3600 f

9 La forma de la señal recibida debe tener una amplitud proporcional a la original y un retardo de transmisión t o uniforme para todas sus componentes espectrales. Emisorx(t) Receptor H o x(t-t o ) canal H o y t o : constantes vs. f Condiciones ideales para la transmisión de información EmisorX(f)ReceptorY(f)=H(f)X(f) canal Dominio t Dominio f H(f)=H o e -j2  ft o

10 El canal de transmisión ideal El canal de transmisión es el conjunto de dispositivos y medios físicos a través de los cuales se transfiere la información del emisor al receptor. Para cumplir con la condiciones ideales debe: tener una respuesta de amplitud uniforme en el espectro de frecuencia tener una respuesta de amplitud uniforme en el espectro de frecuencia tener una variación de fase lineal con la frecuencia tener una variación de fase lineal con la frecuencia tener una característica entrada-salida lineal tener una característica entrada-salida lineal CANAL LINEAL x(t)a x(t) f  H(f)  f  H(f) Característica: H(f)=H o e -j2  ft o

11 Distorsión de amplitud Esta distorsión es causada por la respuesta de amplitud vs frecuencia no uniforme del canal de transmisión Factores que afectan la calidad de la señal: 1 0,5  H(f)  10003000 f

12 El canal de transmisión ideal Si todas las componentes espectrales viajan con la misma velocidad (denominada velocidad de fase porque es la velocidad con que se desplaza un punto de fase constante) a lo largo del canal, entonces llegarán contemporaneamente al receptor y aquí se sumarán con la relación de fase que tenían en el origen, es decir, si no existen otros factores de distorsión, se recostruirá la señal original. El mismo concepto se puede expresar afirmando que todas las componentes deben presentar el mismo retardo de transmisión de origen a destino. A continuación, se muestra como un retardo de transmisión constante para todas las componentes implica una característica de fase lineal decreciente del canal. Si el retardo de propagación de A a B a lo largo del canal de tres ondas armónicas de frecuencias f o, 2f o y 3f o es constante e igual a ¼ del período T o de la fundamental, entonces: Se oberva que la variación de fase  que experimenta la fundamental es de –90°, mientras que la segunda armónica sufre una variación de –180° y la tercera –270°, es decir 2  y 3 . Se concluye que si el retardo de propagación es constante con la frecuencia, la característica de variación de fase vs. frecuencia del canal es lineal decreciente. A B To/4To/4To/4To/4 -90° -180° -270° fofofofo 3f o 2f o fofofofo 3f o 2f o

13 f  H(f) 1000 2000 3000 -20° -40° -128° Distorsión de fase Esta distorsión es causada por la velocidad desigual con que las componentes espectrales de la señal viajan en el canal. Esto hace que empleen tiempos diferentes para llegar al receptor y aquí se reconstruyan con diferentes relaciones de fase. Factores que afectan la calidad de la señal:

14 Distorsión causada por dispositivos o medios no lineales Factores que afectan la calidad de la señal: CANAL NO LINEAL y(t) = 3·x(t) + 2·[x(t)] 2 x(t)y(t) f1f1f1f1 f2f2f2f2 cc f1f1f1f1 f2f2f2f2 2f 1 2f 2 f 2 +f 1 f 2 -f 1 Además de las frecuencias originales aparecen: frecuencias multiples de las mismas (distorsión armónica) frecuencias multiples de las mismas (distorsión armónica) frecuencias suma y diferencias (distorsión de intermodulación) frecuencias suma y diferencias (distorsión de intermodulación)

15 Distorsión causada por dispositivos o medios no lineales Factores que afectan la calidad de la señal: 10002000300040005000600070008000 5 4  X(f)  f 10002000300040005000600070008000  Y(f)  f

16 El factor principal que afecta la calidad de la información es el ruido eléctrico de diferentes naturalezas que se introduce en el canal de comunicación, con el resultado de deteriorar las formas de ondas analógicas y producir errores de decodificación en las digitales. Señal sinusoidal con ruido t Factores que afectan la calidad de la señal:

17 TIPOS DE RUIDO El ruido consiste en la superposición de señales indeseadas a la información que se está transmitiendo. Existen tres tipos fundamentales de ruido, a saber: 1.Ruido térmico 1.Ruido térmico, producido por el movimiento browniano de los electrones en los conductores (agitación térmica). 2.Ruido de interferencia (crosstalk) 2.Ruido de interferencia (crosstalk), debido al acoplamiento indeseado entre canales de comunicación. Puede ser de tipo eléctrico o magnético, o bien puede originarse por defecto de filtrado entre canales adyacentes. 3.Ruido impulsivo 3.Ruido impulsivo, consiste en la aparición de picos aleatorios y de corta duración. Afecta esencialmente los sistemas de transmisión de datos en cuanto incrementa la tasa de error.

18 1.El ruido térmico es una señal aleatoria de tensión o corriente, es decir adquiere un valor casual a cada instante de tiempo. Por lo tanto no puede describirse con fórmulas determinísticas, sino estadísticas. 2.Su distribución estadística (o función de densidad de probabilidad) es una curva normal o gaussiana. 3.Se le denomina también ruido blanco porque su distribución de potencia es constante en todo el espectro de frecuencias, al igual que la luz blanca. 4.Es una señal ergódica, puesto que sus medias temporales son iguales a las medias estadísticas. RUIDO TÉRMICO t 0

19 DISTRIBUCIÓN NORMAL Px1x  x2  () x1 x2 xD p x()    d m=valor medio  2 =varianza  =desviación estándar D p x()x1x2 m -   1 2  2  1 2  2  e  Valor medio: x=m Varianza:  2 = (x - m) 2  2 = x 2 – 2xm+ m 2  2 = x 2 – 2 m 2 + m 2  2 = x 2 – m 2 Desviación Estándar:  =  2

20 ERGODICITÁ Valor medio: m = componente continua Varianza:  2 = valor cuadrático medio Desviación Estándar:  = valor rms RUIDO TÉRMICO t 0

21 t 0 0 El ruido térmico es un proceso estadístico estacionario, en cuanto m,  y  2 no varían con el tiempo Ejemplo de señales aleatorias no estacionarias: Señal con valor medio variable Señal con desviaciones estándar y varianza variables t 0 t

22 RUIDO TÉRMICO Se denomina también “ruido blanco” y se caracteriza por tener un espectro de densidad de potencia uniforme entre 0 y  f Espectro de densidad de potencia 0 kT NoNo potencia de ruido disponible Nancho de banda B A partir del espectro de densidad de potencia, es posible determinar la potencia de ruido disponible N a la salida de un canal de comunicación de ancho de banda B, a pacto que este no introduzca ruido adicional y tenga una ganancia de potencia (función de transferencia cuadrática) unitaria e ideal. k1.380310 23  J K       constante de Boltzman TtemperaturaabsolutadelafuentederuidoK  f 0 H(f) 2 1 B N = kTB kT N kT  W Hz       o

23 RUIDO TÉRMICO Receptor N2N2 RSRS Generador de ruido Blanco Filtro ideal Ancho de banda B Ganancia 1 Impedancia de entrada = R S RSRS Generador de tensión de ruido (valor rms) V RSRS Voltímetro ideal de verdadero valor rms + LECTURA DEL VOLTÍMETRO: POTENCIA DISPONIBLE (O MÁXIMA POTENCIA QUE PUEDE TRANSFERIR LA FUENTE): 4R S  k  T  B  V rms 4R S  k  T  B  2 NkT  B  Si el sistema de transmisión está acoplado (R entrada =R salida =Rs), el canal absorberá la potencia de ruido disponible N 1 de la fuente y el receptor la potencia de ruido disponible N 2 del canal Canal N1N1

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26 Guglielmo Marconi and the Invention of Radio Guglielmo Marconi was born at Bologna, Italy, on April 25, 1874 Marconi and died in Rome on July 20, 1937. In 1895 he began laboratory experiments at his father's country estate at Pontecchio where he succeeded in sending wireless signals over a distance of one and a half miles. In 1896 Marconi took his apparatus to England where he was introduced to Mr. (later Sir) William Preece, Engineer-in-Chief of the Post Office, and later that year was granted the world's first patent for a system of wireless telegraphy. He demonstrated his system successfully in London, on Salisbury Plain and across the Bristol Channel, and in July 1897 formed The Wireless Telegraph & Signal Company Limited (in 1900 re-named Marconi's Wireless Telegraph Company Limited). In the same year he gave a demonstration to the Italian Government at Spezia where wireless signals were sent over a distance of twelve miles. In 1899 he established wireless communication between France and England across the English Channel. He erected permanent wireless stations at The Needles, Isle of Wight, at Bournemouth and later at the Haven Hotel, Poole, Dorset.

27 Bell's Telephone On March 10, 1876, in Boston, Massachusetts, Alexander Graham Bell invented the telephone. Thomas Watson fashioned the device itself; a crude thing made of a wooden stand, a funnel, a cup of acid, and some copper wire. But these simple parts and the equally simple first telephone call -- "Mr. Watson, come here, I want you!" -- belie a complicated past. Bell filed his application just hours before his competitor, Elisha Gray, filed notice to soon patent a telephone himself. What's more, though neither man had actually built a working telephone, Bell made his telephone operate three weeks later using ideas outlined in Gray's Notice of Invention, methods Bell did not propose in his own patent.