Fundamento de lasTelecomunicaciones

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ModulaciónModulación Unidad 3Unidad 3

Que es Modulación?Que es Modulación?

Proceso de colocar la información contenida en una señal, generalmente de baja frecuencia, sobre una señal de alta frecuencia.

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Señales portadorasSeñales portadoras

Normalmente se usa una señal periódica denominada portadora

Esta señal se encarga de “transportar” la información a transmitir

La información se consigue modificando algún parámetro propio de la portadora como: la amplitud de la señal la frecuencia de la señal la fase de la señal

Modulación de la señalModulación de la señal

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Que es demodulación?Que es demodulación?

Es el proceso mediante el cuál es posible recuperar la señal de datos de una señal modulada

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DemodulaciónDemodulación

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Técnicas de modulación Técnicas de modulación existenexisten

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Fundamento de lasTelecomunicaciones

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Técnicas de Técnicas de modulación modulación

AnalógicaAnalógica3.13.1

Modificación de la amplitud de una señal portadora de acuerdo a la señal fuente de información

La frecuencia de la portadora es mucho mayor que la de la señal moduladora

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Modulación en Amplitud AMModulación en Amplitud AM

En la figura de la izquierda se muestra el comportamiento de una modulación por amplitud.  En donde solo se puede observar variaciones en la amplitud, siendo la fase y frecuencia constante.  Este hecho se puede verificar viendo que las ondas están separadas la misma distancia por lo tanto no cambian ni en frecuencia, ni en fase.  Este tipo de modulación fue muy usado, y todavía lo sigue siendo en las famosas emisoras de radio AM. 

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Características de AMCaracterísticas de AM

Su demodulación es muy simple y los receptores son sencillos y baratos.

No requiere gran calidad de sonido

Los desvanecimientos de señal no provocan demasiado ruido.

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Características de AMCaracterísticas de AM

La AM es usada en la radiofonía, ondas cortas, e incluso en la VHF

Se usa en las comunicaciones entre los aviones y las torres de control de los aeropuertos.

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Inconvenientes de AMInconvenientes de AM

Vulnerable a las interferencias atmosféricas.

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Ancho de banda en AMAncho de banda en AM

El ancho de banda es igual al doble de banda de la señal modulada

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5 KHzRadio AM10 KHz

Ancho de Banda Voz, música

Asignación de banda en AMAsignación de banda en AM

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Fc = Frecuencia portadora de la estación

….

fc fc fc fc fc

530KHz

10KHz

1.700KHz

fc fc

Ejemplo:Ejemplo:

Se tiene una señal de audio con un ancho de banda de 4 KHz ¿Cuál es el ancho de banda necesario si se modula la señal AM?

Una señal AM necesita 2 veces el ancho de banda de la señal original

BW = 2 X 4 KHz = 8 KHz

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Modulación en Frecuencia Modulación en Frecuencia FMFM

Modificación de la frecuencia de la señal portadora en función a la señal moduladora

La frecuencia de la portadora es mucho mayor que la de la señal moduladora para distinguir cambios en el ciclo de dicha portadora

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En la figura de la izquierda se muestra el comportamiento de una modulación por frecuencia.  En donde solo se puede observar variaciones en la frecuencia, siendo la fase y amplitud constante.  Este hecho se puede verificar viendo que las ondas están cambiando su separación, bruscamente, pero la amplitud y la fase no cambia.  Este tipo de modulación es muy usado actualmente en la emisoras de radio de hoy en día, ya que son menos afectadas por el ruido, por lo que su calidad es mejor que AM.

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Ejemplo modulación Ejemplo modulación frecuenciafrecuencia

0 1 1 1 0 1

Señal Digital

Portadora

Señal Modulada en Frecuencia

Ventajas y Desventajas de FMVentajas y Desventajas de FM

La modulación FM tiene lugar a frecuencias muy altas.

Es más robusta ante fenómenos de desvanecimiento de amplitud de la señal

Fue elegida como la norma de modulación para las transmisiones radiofónicas de alta fidelidad.

Mayor ancho de banda que la AM

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Ancho de Banda FMAncho de Banda FM

El ancho de banda es 10 veces el ancho de banda de la señal modulada

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15 KHzEstación FM

150 KHz

Ancho de Banda Audio, musica

Asignación de banda en FMAsignación de banda en FM

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Aquí no Hay

estación

Aquí no Hay

estación ….Aquí no

Hay estación

fc fc fc fc fc

Fc = Frecuencia portadora de la estación

88MHz 200

KHz108KHz

BANDAS DE

GUARDACuanto más corto es el intervalo de guarda, más alta es la tasa de error en la transferencia de paquetes

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Ejemplo:Ejemplo:

Se tiene una señal de audio con un ancho de banda de 4MHz. ¿Cuál es el ancho de banda necesario si se modula la señal usando FM?

Solución: BW = 10 X 4MHz = 40 MHz

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EjerciciosEjercicios

Calcule el ancho de banda para cada una delas siguientes estaciones AM

Señal a modular con un ancho de banda de:

4 KHz 8 Khz Con frecuencias de 2000 a 3000 hz. (hacer lo mismo para estaciones FM)

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Conversión Analógico Conversión Analógico a digitala digital3.23.2

Convertir señales analógicas en señales digitales.

Proceso llamado también digitalización

Se utiliza un codec (codificador-decodificador)

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COdificador/DECodificadorCOdificador/DECodificador

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Es un programa que incluye un conjunto de algoritmos e instrucciones para codificar y decodificar vídeo o audio digital, de forma que se reduzca el tamaño que ocupan.

El vídeo o audio sin compresión ocuparían muchísimo, de ahí que sea necesario algo que reduzca su tamaño.

Normalmente los algoritmos de compresión empleados conllevan una perdida de calidad, por lo que siempre interesará utilizar los codecs que más compresión logren y menos calidad pierdan.

Tipos de Codec`sTipos de Codec`s

Codec MP3, MP4 (audio) Codec Dolby Digital AC3 (audio) Codec OGG (audio) Codec MPEG-2 (vídeo) Codec DivX (vídeo)

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Ventajas de la digitalizaciónVentajas de la digitalización

La señal es inmune al ruido Cuando se pierde información, la señal

puede ser reconstruida Tiene sistemas de detección y corrección

de errores Facilidad en el procesamiento de la

señal. La señal digital permite la multigeneración

infinita sin pérdidas de calidad.21 de abr de 2023 32

Ventajas……Ventajas……

La señal digital puede ser enviada a casi cualquier punto del planeta en cualquier momento a un muy bajo costo a través de Internet Esto sin que la señal sufra variaciones o alteraciones de calidad severas.

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Inconvenientes de la señal Inconvenientes de la señal digitaldigital

requiere mayor ancho de banda para ser transmitida que la analógica.

conversión analógica-digital previa y una decodificación posterior.

La transmisión de señales digital requiere una sincronización precisa

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Procesos de la conversión Procesos de la conversión PCM Modulación por codificación de PCM Modulación por codificación de

pulsospulsos

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1. PAM (Modulación por 1. PAM (Modulación por amplitud de pulso)amplitud de pulso)

No se toman de forma aleatoria,, sino a intervalos fijos de tiempo

El número de muestras que se toman por segundo es lo que se conoce como frecuencia de muestreo.

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Teorema de muestreo NyquistTeorema de muestreo Nyquist

El teorema afirma que la frecuencia de muestreo :

Fm > 2B

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Debe ser al menos 2 veces mayor que la frecuencia mas alta de la señal original

Ancho de BandaFrecuencia de

muestreo

Ejemplo de voz humana: La línea telefónica pasa frecuencias de

hasta 4 KHz ¿Cuál será la tasa de muestreo?

4000 x 2 = 8000 muestras / sgdo.

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Teorema de muestreo Teorema de muestreo (Nyquist)(Nyquist)

Ejemplo:Ejemplo:

Que tasa de muestreo es necesaria para una señal con un ancho de banda de 10000 Hz (fmin 1000, fmax 11000Hz)

Solución: La tasa de muestreo debe ser 2 veces la frecuencia

mas alta de la señal.

Tasa de muestreo igual a

2 x 11000 = 22000 muestras/segundo

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Ejemplo de Audio: (CD)

El oído humano oye frecuencias hasta 20 KHz (20000 x 2 = 40,000 muestras )

No obstante, el estándar introducido por el CD, se estableció en 44100 muestras por segundo

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2. Cuantificación2. Cuantificación

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Se mide el nivel de voltaje de cada una de las muestras, obtenidas en el proceso de muestreo, y se les atribuye a un valor finito (discreto) de amplitud, seleccionado por aproximación dentro de un margen de niveles previamente fijado.

3. Cuantificación binaria3. Cuantificación binaria

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4. Codificación digital a digital

Aliasing o SolapamientoAliasing o Solapamiento

Si se utiliza una frecuencia menor a la establecida por el teorema de Nyquist, se produce una distorsión conocida como aliasing (solapamiento)

No se recupera correctamente la señal si las muestras se obtienen a intervalos de tiempo demasiado largos.

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La forma de la onda recuperada presenta pendientes muy abruptas.

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Generan:Dispersión = Eco (que es un desfase o desplazamiento

temporal en la señal )

Filtro Filtro antialiasingantialiasing

los sistemas de digitalización incluyen filtros paso bajo, que eliminan todas las frecuencias que sobrepasan la frecuencia

Es decir, todas las frecuencias que queden por encima de la frecuencia de muestreo seleccionada son eliminadas.

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