Sistema de Comunicación Digital

Transcripción

1 Sisema e Comunicación Digial uene e inormación Transucor e enraa Coiicaor e Fuene Coiicaor e Canal Moulaor Digial Voz, Fax, Televisión, PC Señal en Bana Base Canal Teleónico, Saélie, Ionosérico, Fibra Óica, ec Señal Moulaa Canal inormación e salia Transucor e salia Decoiicaor e Fuene Decoiicaor e Canal Demoulaor Digial

2 Transmisión e Daos en Canal Paso Bana TX inormación igial binaria CONVERTIDOR DE VALORES LÓGICOS A SEÑAL ELÉCTRICA señal elécrica PROCESAMIENTO PARA AUMENTAR LA EFICIENCIA DE LA TRANSMISIÓN MODULADOR (ADECÚA LA DENSIDAD ESPECTRAL DE LA SEÑAL DIGITAL) señal elécrica moulaa Transmisión en canal Paso Bana: el canal no ermie la ransmisión ireca e la señal elécrica que reresena los aos, usualmene resena un rango e recuencias ierene a la señal igial y/o una resricción el ancho e bana isonible RX ruio, aenuación, rearo, resricción e ancho e bana, rango e recuencias ierene a la señal igial Canal inormación igial binaria REGENERACIÓN DE SEÑAL ELÉCTRICA Y CONVERSIÓN A VALORES LÓGICOS PROCESAMIENTO INVERSO PARA EFICIENTAR LA TRANSMISIÓN señal elécrica DEMODULADOR (REGRESA AL ORIGEN LA DENSIDAD ESPECTRAL DE LA SEÑAL DIGITAL) señal elécrica moulaa Transmisión e Inormación SEÑAL COMPLEJA

3 Procesos Básicos e Moulación Digial Inormación Digial Binaria () S () Señal Poraora Analógica Moulación or Conmuación e Amliu OOK- Moulación or Conmuación e Frecuencia FSK Moulación or Conmuación e Fase PSK S S FSK S PSK () () () Esquemas e Moulación (Ⅰ) Moulación e ona coninua Una señal sinusoial se usa como oraora. Moulación en amliu (AM): La amliu e la oraora varía con la señal mensaje. Moulación angular : El ángulo e la oraora varía con la señal mensaje. Moulación en recuencia (FM). Moulación en ase (PM). 3

4 Esquemas e Moulación (Ⅱ) Moulación or ulsos analógicos: La oraora consise en una secuencia erióica e ulsos recangulares Moulación or amliu e ulsos (PAM) Moulación or uración e ulsos (PDM) Moulación or osición e ulsos (PPM) Moulación or coiicación e ulsos: Es esencialmene como PAM ero la amliu e los ulsos es cuanizaa y reresenaa or un arón binario. Mulilexación: Esquemas e Mulilexación Mulilexación es el conceo e combinar ierenes señales mensaje ara su ransmisión simulánea sobre un canal. Mulilexación or ivisión en recuencias (FDM) La moulación e ona coninua se usa ara raslaar caa una e las señales mensaje a un rango ierene e recuencias. Mulelexación or ivisión en el iemo (TDM) La moulación or ulsos se usa ara muesras e ierenes mensajes en inervalos e iemo no solaaos. 4

5 Moulación or Conmuación e Amliu () () S () S () S ( ) A = A cos cos ω, ω, ( ) ( ) = = S ( ) = ( ) A cos ω + ( ) A cos ω Si A = y A = A enonces : S ( ) = ( ) A cos ω ( ) reresena la negación lógica e () Análisis Esecral e la Moulación () NRZ S () D ( ) SP ( ) S () S ( ) BW = ( Tb ) = * + * Consierano una señal e aos coiicaa en NRZ 5

6 Generación e la Moulación MOD () X S () cosω Mulilicación ireca e la inormación () or la señal oraora. ω A * cos A cosω MOD S () Seleccionano la salia e acuero al valor e la señal e inormación. * Si A = esa enraa es. () Deección e la Moulación DEM S () X ω ω < ω m < c () cosω Moulano nuevamene y ilrano ara obener la señal en su bana base. DEM S () () ω < c ωm cosω Eliminano los ciclos osiivos (reciicano) y obenieno el valor romeio (V) e la señal: V ierene e cero = lógico, V igual a cero = lógico. 6

7 PAM (Pulse Amliue Moulae) (Ⅰ) De manera equivalene a lo viso aneriormene, se uee ecir e la : s m jπ [ e ] = A g() cos( π ) () = RE A g() m c m c one: Se suone que el la asa e bis e la uene es R bis/s. A m reresena conjuno M amliues (M= k ) corresonienes a los M osibles k-bis bloques e símbolos A m = (m--m) con m=..m La isancia enre os amliues ayacenes es El symbol/rae = R/k SE VERIFICA: Inervalo e BIT = /R Inervalo e SÍMBOLO T = k/r=k PAM (Pulse Amliue Moulae) (Ⅱ) La ENERGIA e la SEÑAL: T T = m sm () = A g () A E m m g E = one: E g = Energía el ulso g() (Normalmene cuarao) La DISTANCIA Euclíea e os señales es: E ( e) ( s s ) A A E m n mn = m n = La MÍNIMA DISTANCIA Euclíea que esará ene amliues ayacenes: g m n = g ( e) = min E g 7

8 PAM (Pulse Amliue Moulae) (Ⅲ) La Esecro e la Señal Moulaa se corresone a una moulación DBL que usa: BW=*(/) La Esecro e la Señal Moulaa se uee REDUCIR a LSB o USB La REPRESENTACION en el Esacio e la Señal es: Breve Reaso e Cóigos e Línea TX RX inormación igial binaria CONVERTIDOR DE VALORES LÓGICOS A SEÑAL ELÉCTRICA Canal REGENERACIÓN DE SEÑAL ELÉCTRICA Y CONVERSIÓN A VALORES LÓGICOS inormación igial binaria señal elécrica Para la ransmisión e inormación igial es necesario reresenar ésa a ravés e una señal. A las iversas ormas en que uee reresenarse la inormación igial como señales se les enomina Cóigos e Línea. 8

9 Cóigos e Línea Inormación Digial Binaria () No Regreso a Cero NRZ ( ) Regreso a Cero RZ ( ) Regreso a Polaria RB ( ) Regreso a Cero Biolar con Inversión Alerna e Marca AMI ( ) Mancheser MAN ( ) Miller MILLER ( ) Caracerísicas e los Cóigos e Línea Auosincronización Caacia e eección e errores Inmunia al ruio Densia esecral e oencia Ancho e bana Transarencia Conenio suiciene e señal e emorización (reloj) que ermia ieniicar el iemo corresoniene a un bi. La einición el cóigo incluye el oer eecar un error y, en ocasiones, corregirlo. Caacia ara eecar aecuaamene el valor e la señal ane la resencia e ruio baja robabilia e error- Igualación enre el esecro e recuencias e la señal y la resuesa en recuencia el canal e ransmisión. Conenio suiciene e señal e emorización (reloj) que ermia ieniicar el iemo corresoniene a un bi. Ineenencia e las caracerísicas el cóigo en relación a la secuencia e unos y ceros que se ransmia. 9

10 Cóigo Nó Regreso a Cero (NRZ) I Inormación Digial Binaria () No Regreso a Cero NRZ ( ) D ( ω ) = A NRZ ω T T Sinc ( ) b b B.44 3B Cóigo Nó Regreso a Cero (NRZ) II Auosincronización No coniene señal e emorización Caacia e eección e errores Inmunia al ruio No ermie eecar errores En unción e la ierencia e volajes Densia esecral e oencia Transarencia Alo conenio e energía cercano a. El 95 % e la oencia se encuenra en las recuencias menores a la recuencia e los aos. Puee consierarse que la máxima recuencia e la señal es como crierio ara limiar su ancho e bana. El valor romeio e la señal y la osibilia e eecar el inicio e un bi eenen el conenio e s y s

11 Cóigo Regreso a Cero (RZ) I Inormación Digial Binaria () Regreso a Cero RZ ( ) n= + A Tb ω T b πa nπ π n D ( ω ) = Sinc ( ) + Sinc ( ) ( ω ) RZ Tb n= B.88 3B Cóigo Regreso a Cero (RZ) II Auosincronización Si coniene señal e emorización Caacia e eección e errores Inmunia al ruio No ermie eecar errores En unción e la ierencia e volajes Densia esecral e oencia Transarencia Alo conenio e energía cercano a. Doble ancho e bana que NRZ. Puee consierarse que la máxima recuencia e la señal es como crierio ara limiar su ancho e bana. El valor romeio e la señal y la osibilia e eecar el inicio e un bi eenen sólamene el conenio e s

12 Cóigo Regreso a Polaria (RB) I Inormación Digial Binaria () Regreso a Polaria RB ( ) A ω D RB ( ω ) = Sinc ( ) 4 4 Cóigo Regreso a Polaria (RB) II Auosincronización Si coniene señal e emorización Caacia e eección e errores Inmunia al ruio Densia esecral e oencia No ermie eecar errores Mayor inmunia al ruio al emlear volajes osiivos y negaivos. No iene conenio e energía cercano a. Mayor ancho e bana que NRZ. Transarencia Se maniene la auosincronización con ineenencia e los valores e la inormación.

13 Cóigo AMI I Inormación Digial Binaria () Regreso a Cero Biolar con Inversión Alerna e Marca AMI ( ) D ( ω ) = BRZ A Tb 4 ω Tb ω Tb Sinc ( ) sen ( ) 4 B.7 3B Cóigo AMI II Auosincronización Si coniene señal e emorización Caacia e eección e errores Inmunia al ruio Densia esecral e oencia Transarencia Permie eecar ciero io e errores Mayor inmunia al ruio al emlear volajes osiivos y negaivos. No iene conenio e energía cercano a. Menor ancho e bana que RB. El valor romeio e la señal eene el número e s. La auosincronización se iere si se ransmie una gran cania e s, sin embargo uee emlearse un io e coiicación e los aos que lo evia, or ejemlo, HDB3 (señalización biolar 3 e ala ensia) en one se reemlazan secuencias e más e res ceros consecuivos or algún valor conocio. 3

14 Cóigo Mancheser I Inormación Digial Binaria () Mancheser MAN ( ) D ( ω ) = MANCHESTER ω ω Tb A T Sinc ( ) sen ( ) b 4 4 B.6 3B Cóigo Mancheser II Auosincronización Si coniene señal e emorización Caacia e eección e errores Inmunia al ruio Densia esecral e oencia Permie eecar ciero io e errores Mayor inmunia al ruio al emlear volajes osiivos y negaivos. No iene conenio e energía cercano a. Doble ancho e bana que AMI. Transarencia La auosincronización se maniene ineenienemene el valor e la inormación. 4

15 Generación el Cóigo NRZ Inormación Digial Binaria () No Regreso a Cero NRZ ( ) CODIF. NRZ in_ Resa Signo(x) >= >= ou_ Cero SISTEMA EQUIVALENTE Generación e la Moulación con Simulink Señal e OOK Señal Enraa Señal e 5

16 Generación e la Moulación OOK con Simulink Señal Moulaa Time hisory Power. Secral.4 Densiy(hase).6.8 Time (secs) Frequency (ras/sec) Frequency (ras/sec) Señal e OOK Generación e la Moulación con Simulink Time hisory - 5 Power. Secral.4 Densiy(hase).6.8 Time (secs) 5 Señal Moulaa Frequency (ras/sec) Frequency (ras/sec) Señal e 6

17 Moulación or Conmuación e Frecuencia (FSK) S () S FSK () () S ( ) FSK A = A con y cos cos ω ( ω ω,, ) ( ) ( ) = = = ω ω ω ( ) = ω + ω ω = ω + ( ) ω ( ) ω ( ) ( [ ω ( ) ω + ( ) ] ) S ( ) = A cos FSK ω ó S ( ) FSK = ( ) A cosω + ( ) A cosω Análisis Esecral e la Moulación FSK () NRZ S ( ) D ( ) S ( ) S ( ) S ( ) S FSK ( ) SFSK ( ) AB = ( + FSK ) 7

18 Generación e la Moulación FSK MOD FSK () S FSK () MOD FM MOD FSK MOD A cosω A cosω cosω Emleano un moulaor en recuencia, FM, con eecuencia cenral ω y esviación e recuencia ω=(ω ω ) /. MOD FSK S FSK () () A cos ω MOD A cos ω + S FSK () () Seleccionano como salia la señal oraora con la recuencia eseaa e acuero al valor e la señal e inormación. Proucieno os moulaciones, caa una e ellas a una e las recuencias eseaas ω y ω. Generación e la Moulación FSK con Simulink Secuencia e bis NRZ Señal original /s -K- Ose FSK Cero Reloj (iemo ) Inegraor k :34 -Kwc + + Suma FSK (u) cos(x) Moulación FSK () Señal oraora Señal oraora (c) Comaraor FSK Moulación FSK () Señal FKS - Señal FKS - 8

19 Deección e la Moulación FSK DEM FSK DEM DEM FSK S FSK () S FSK () DEM () FM ω o =ω cosω () + cosω DEM ω o =ω Emleano un emoulaor en recuencia, FM. cosω Searano las os moulaciones y emoulánolas a su recuencia aricular.* * Sólo es válio si la esviación e recuencia ω es suicienemene grane. Demoulación FSK con Simulink Demoulaor e FSK con Deecor e Envolvene Señal oraora (c) Señal original Señal moulaa Señal recueraa Secuencia e bis NRZ Moulaor FSK Filro aso bana Deecor (c) envolvene () - + (u) Resa Comaraor Señal oraora (c) Filro aso bana Deecor (c) envolvene () Señal ORIGINAL Señal Moulaa Señal RECUPERADA 9