Deterioro de la Transmisión

Transcripción

1 Datos y Señales

2 Deterioro de la Transmisión Atenuación: Pérdida de energía Cuando una señal viaja a través de un medio, pierde energía para vencer la resistencia del medio Parte de la energía se convierte en calor Para compensar estas pérdidas, se usan amplificadores

3 Decibelio El decibelio (db) mide las potencias relativas de dos señales o de una señal en dos puntos distintos. El db es negativo si la señal se ha atenuado y positivo si una señal se ha amplificado db=10log 10 ( P 2 P 1 ) Ejemplo: Una señal pasa a través de un medio de transmisión y su potencia se reduce a la mitad. Esto significa que P2=(1/2)P1. En este caso la atenuación sería de -3dB Ejercicio Calcular la ganancia que experimenta una señal que pasa a través de un amplificador que la incrementa 10 veces.

4 Decibelio Los db son muy utilizados, ya que una señal puede experimentar atenuaciones y amplificaciones en el trayecto de la transmisión, y para obtener el total sólo basta con sumar los db de cada etapa. db=10log 10 ( P 2 P 1 )

5 Decibelio Los db también se utilizan para medir la potencia de una señal en mw. En este caso se indica con dbm Ejemplo: La potencia de una señal de -30dBm es: db=10log 10 ( P 2 P 1 ) 1e-3mW Ejemplo: La pérdida de un cable se define habitualmente en db/km. Si la señal al principio del cable (-0.3dBm/km) tiene una potencia de 2mW. Cuál es la potencia de la señal a los 5km? pérdida=5x(-0.3)=1.5db P2=1.4mW

6 Razón Señal Ruido Es la razón entre lo que se quiere (señal) y lo que no se quiere (ruido) Una SNR alta indica que la señal está menos corrompida por ruido. Una SNR baja indica que la señal está muy corrompida por el ruido Es necesario considerar la potencia media de la señal y la del ruido porque la potencia puede cambiar con el tiempo potencia media dela señal SNR= potencia media del ruido SNR db =10Log 10 SNR

7 Límites de la velocidad de datos La velocidad de los datos dependen de 3 factores: El ancho de banda disponible Los niveles de la señal que se usan La calidad del canal (en nivel de ruido) Se han desarrollado dos fórmulas teóricas para calcular la tasa de datos: Nyquist para un canal sin ruido Shannon para un canal ruidoso

8 Canal sin ruido: Nyquist Tasa de Bits=2x (anchode banda) x log 2 L L es el número de niveles de señal usados para representar los datos y la tasa de datos es la velocidad de los datos en bps. El ancho de banda, es el ancho de banda del canal.

9 Ejemplo: Canal sin ruido: Nyquist Considere un canal sin ruido con un ancho de banda de 3000 Hz transmitiendo una señal condos niveles (banda base). Cuál es la velocidad máxima de datos? Tasa de bits=2x3000xlog 2 (2)= 6000 bps Ejercicio: Necesitamos enviar 256 kbps por un canal sin ruido con un ancho de banda de 20 khz. Cuántos niveles de señal son necesarios?

10 Canal con ruido: Shannon Capacidad=( Ancho debanda) xlog 2 (1+SNR) La capacidad del canal en bps, el ancho de banda del cana y la razón SNR

11 Canal con ruido: Shannon Calcular la tasa de bits máxima para una línea telefónica regular. Una línea telefónica tiene regularmente un ancho de banda de 3000 Hz. La razón señalruido es habitualmente 3162 (35dB). La capacidad del canal será: C=BxLog 2 (1+SNR) C=3000xlog 2 (1+3162)=34860 bps

12 Transmisión analógica Modulación de Amplitud (AM) Es el proceso de cambiar la amplitud de una señal portadora de frecuencia relativamente alta, en proporción con el valor instantáneo de la señal modulante o moduladora (información) El ancho de banda necesario para AM se puede determinar a partir del ancho de banda de una señal de audio B AM =2B

13 Transmisión analógica Modulación de Amplitud (AM) Para modular señales analógicas en amplitud, matlab incluye la función ammod(). Ejemplo: En matlab crear un nuevo script para ejecutar el siguiente código

14 Transmisión analógica Modulación de Amplitud (AM) Para demodular (obtener la señal que contiene la información) señales analógicas en amplitud, matlab incluye la función amdemod(). Ejemplo: En matlab añadir el siguiente código:

15 Transmisión analógica Modulación de Amplitud (AM) El código completo. (presionar cualquier tecla luego que aparezca la primera figura para observar la señal demodulada)

16 Transmisión analógica Modulación de Amplitud (AM) Cambiar la frecuencia w_tono (incrementándola) y comparar las diferencias entre la señal original y la reconstruida. Probar a reducir f_s, por ejemplo, un orden de magnitud. Reducir la frecuencia de la señal portadora a valores por debajo del que se requiere para que el proceso de modulación funcione correctamente, y comparar el resultado.

17 Transmisión analógica Modulación de Frecuencia (FM) Es el proceso de variar la frecuencia de una señal portadora de amplitud constante en proporción directa a la amplitud de la señal moduladora (información), con una rapidez igual a la frecuencia de la señal moduladora

18 Transmisión analógica Modulación de Amplitud (FM) y Fase (PM) Para modular señales analógicas en frecuencia, matlab incluye la función fmmod() y para fase pmmod(). Ejemplo: En matlab crear un nuevo script para ejecutar el siguiente código

19 Transmisión analógica Modulación de Amplitud (FM) y Fase (PM) Utilizar fmdemod() y pmdemod() para demodular las señales del código anterior