Las Telecomunicaciones

Presentación del tema: "Las Telecomunicaciones"— Transcripción de la presentación:

1 Las Telecomunicaciones

2 o comunicar a distancia
Telecomunicaciones, o comunicar a distancia 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 Transductor presión-corriente Transductor corriente-presión
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 Transductor presión-corriente Transductor corriente-presión Receptor

4 UN SISTEMA DE TELECOMUNICACIONES GENÉRICO
ESQUEMA DE BLOQUES DE UN SISTEMA DE TELECOMUNICACIONES GENÉRICO Transductor Transmisor Medio físico Ampl. de línea o Regenerador Receptor MUX AMP AMP DMX El sistema de telecomunicaciones distorsiona la forma de la señal que se propaga e introduce una señal indeseada: el ruido eléctrico.

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 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 g t ( ) 4 A × p cos 2 f o 1 3 é ë ù û - 5 + .... ê ú 5 fo 4 fo 3 fo 2 fo fo G(f) f g t ( ) 1 2 3 4 5 6 7 8

8 Espectro promedio de la señal vocal después del fltro telefónico
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 Espectro promedio de la señal vocal después del fltro telefónico V(f) Would you like to buy a fish? Señal eléctrica de la voz humana, a la salida de un teléfono: 300 3600 f df

9 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 no distorsionar la señal debe: tener una respuesta de amplitud uniforme en el espectro de frecuencia tener una variación de fase lineal con la frecuencia tener una característica entrada-salida lineal Característica: H(f)=Ho e-j2fto f H(f)  f H(f) CANAL LINEAL x(t) a x(t)

10 EL CANAL IDEAL TIENE LAS SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS:
Condiciones ideales para la transmisión de información La forma de la señal recibida debe tener una amplitud proporcional a la original y un retardo de transmisión to uniforme para todas sus componentes espectrales. EL CANAL IDEAL TIENE LAS SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS: Dominio t Emisor x(t) Receptor Ho x(t-to) canal Ho y to: constantes vs. f Dominio f Emisor X(f) Receptor Y(f)=H(f)X(f) canal H(f)=Ho e-j2fto

11 Factores que afectan la calidad de la señal:
Distorsión de amplitud Esta distorsión es causada por la respuesta de amplitud vs frecuencia no uniforme del canal de transmisión H(f)  1 0,5 1000 3000 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. A B To/4 -90° -180° -270° fo 3fo 2fo Si el retardo de propagación de A a B a lo largo del canal de tres ondas armónicas de frecuencias fo, 2fo y 3fo es constante e igual a ¼ del período To 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.

13 H(f) Factores que afectan la calidad de la señal: f
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. H(f) 1000 2000 3000 -20° f -40° -128°

14 Distorsión causada por dispositivos o medios no lineales
Factores que afectan la calidad de la señal: Distorsión causada por dispositivos o medios no lineales f1 f2 CANAL NO LINEAL y(t) = 3·x(t) + 2·[x(t)]2 x(t) y(t) cc f1 f2 2f1 2f2 f2+f1 f2-f1 Además de las frecuencias originales aparecen: frecuencias multiples de las mismas (distorsión armónica) frecuencias suma y diferencias (distorsión de intermodulación)

15 Distorsión causada por dispositivos o medios no lineales
Factores que afectan la calidad de la señal: Distorsión causada por dispositivos o medios no lineales X(f)  5 4 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 f Y(f)  1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 f

16 Señal sinusoidal con ruido
Factores que afectan la calidad de la señal: 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. t Señal sinusoidal con ruido

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: Ruido térmico, producido por el movimiento browniano de los electrones en los conductores (agitación térmica). 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. 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 RUIDO TÉRMICO t 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. Su distribución estadística (o función de densidad de probabilidad) es una curva normal o gaussiana. 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. Es una señal ergódica, puesto que sus medias temporales son iguales a las medias estadísticas.

19 DISTRIBUCIÓN NORMAL m -   m=valor medio 2=varianza
p x ( ) x1 x2 m -   1 2 × s e m=valor medio 2=varianza =desviación estándar P x1 x < x2 ( ) D p ó ô õ d Valor medio: x=m Varianza: 2 = (x - m)2 2 = x2 – 2xm+ m2 2 = x2 – 2 m2 + m2 2 = x2 – m2 Desviación Estándar:  = 2 Observe que el ruido tiene valor medio  = 0. La probabilidad que el valor de x (una tensión o una corriente) esté comprendido entre x1 y x2 es el área de la curva gaussiana (también llamada normal) entre x1 y x2

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

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

22 RUIDO TÉRMICO Se denomina también “ruido blanco” y se caracteriza por tener un espectro de densidad de potencia uniforme entre 0 y  N k T × W Hz é ê ë ù ú û o f Espectro de densidad de potencia kT No k 1.3803 10 23 - J K é ê ë ù ú û constante de Boltzman T temperatura absoluta de la fuente ruido K [ ] 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, si éste no introduce ruido adicional y tiene una ganancia de potencia (función de transferencia cuadrática) unitaria e ideal. (Estrictamente hablando, la banda de ruido es diferente de la banda pasante del canal) f H(f) 2 1 B N = kTB kT

23 RUIDO TÉRMICO RS + V rms 4 R S × k T B 2 4 R S × k T B N k T × B N2 RS
LECTURA DEL VOLTÍMETRO: Filtro ideal Ancho de banda B Ganancia 1 Impedancia de entrada = RS RS Generador de tensión de ruido (valor rms) V Voltímetro ideal de verdadero valor rms + V rms 4 R S × k T B 2 4 R S × k T B POTENCIA DISPONIBLE (O MÁXIMA POTENCIA QUE PUEDE TRANSFERIR LA FUENTE): N k T × B Receptor N2 RS Generador de ruido Blanco Si el sistema de transmisión está acoplado (Rentrada=Rsalida=Rs), el canal absorberá la potencia de ruido disponible N1 de la fuente y el receptor la potencia de ruido disponible N2 del canal Canal N1

24 FIN

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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, 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.