sistemas de telecomunicaciones cap 3-3 (ss)

Plan Complementario

SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES

EIE 846

Francisco Apablaza M. 2013

famapablaza@hotmail.com

Programa Objetivos:

Conocer, Comprender y Aplicar los principales componentes y fundamentos conceptuales de los sistemas de Telecomunicaciones.

Contenidos:

Clasificación de los sistemas de telecomunicaciones

Información, Señales y Ruido

Proceso de codificación de: fuente, canal y línea

Procesos de Modulación: lineal, angular y

digital Multiplexión: FDM-TDM-WDM

Sistemas radioeléctricos

Sistemas ópticos 2

MODULACION DIGITAL CON PORTADORA MODULADA – 1. Modulación Binaria de Amplitud (Amplitude-Shift Keying, ASK)

– 2. Modulación Binaria de Frecuencia (Frequency-Shift Keying, FSK)

– 3. Modulación Binaria de Fase (Phase-Shift Keying, PSK)

– 4. Modulación Binaria Diferencial de Fase (Differential PSK, DPSK)

MODULACION DIGITAL M-aria – QPSK

– QAM

– TCM

– OFDM

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MODULACION DIGITAL

La modulación multinivel, agrupa varios bits y define nuevos símbolos ó estados de modulación de M=2L elementos (L dígitos binarios).

Se facilita su representación en forma fasorial: Constelaciones o representación en el dominio espacio-señal. La tasa de Tx es de Rb= LRs bps

(Rb: tasa binaria y Rs:

tasa de símbolos/seg BAUDIOS).

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MODULACION DIGITAL M-aria

Aumenta el rendimiento de uso del canal. Si bien se puede aplicar en ASK, FSK y PSK, es el último el mas usado.

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MODULACION DIGITAL M-aria

La velocidad de información: Vi =(1/Ts) log2M = Vs log2L

101011010110101100101101011

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101 011 010 110 101 100 101 101 011 S1 S2 S3 S4 S1 S5 S1 S1 S2

PSK - 8 M = 8, L = 3

MODULACION DIGITAL M-aria Data binaria:

Agrupación tribits, conv.serie-paralelo:

De la representación fasorial, se puede deducir que la generación de cualquier espacio-señal, se puede conseguir con una combinación de 2 señales en cuadratura.

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I

Q

Acos ct

Asen ct

-Acos ct

-Asen ct

MODULACION DIGITAL M-aria

Hay sistemas de 256; 512 e incluso 4096 estados.

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MODULACION DIGITAL M-aria

El ancho de banda de la señal PSK M-aria es del orden de 2fs. Como fs = fb/L, entonces hay reducción por factor L. En rigor, se aumenta L veces la velocidad de información por igual BW.

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Para 4 estados (4PSK) M=4 , L=2 “dibit”

MODULACION QPSK

Eligiendo:

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MODulador

MODULACION QPSK

DEModulador

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Para sincronismo se recupera fc

LPF Idem para lado b

MODULACION QPSK

Sobre 8PSK, los ángulos adyacentes son muy cercanos, por ello se definen estados de amplitud y fase: QAM

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En recepción la señal varía por las imperfecciones del canal, por lo tanto el circuito de decisión puede “equivocar”: P(error)

MODULACION QPSK … QAM

Uso de código Gray

Modulación Ortogonal o en Cuadratura (QAM)

En gral. es una doble banda lateral moduladas ortogonalmente por dos fuentes independientes de datos que se trasmiten por el mismo canal.

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xc (t) = m1(t) cos(2πfc t) + m2(t) sen(2πfc t)

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) Modulador MQAM:

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Demodulador MQAM:

La cantidad de información : I = log2M

M:posibles estados

La velocidad de información: Vi =(1/Ts) log2M = Vs log2M= Vs L

Vs = Veloc. de modulación ó señalización en Baudios

Constelaciones QAM

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Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

La probabilidad de error multinivel:

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Tbaud = LTbit

M= 2L

Para PSKM-aria

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Para DPSK M-aria

La probabilidad de error multinivel:

Modulación TCM

Para contrarrestar los efectos de los errores, se incluye codificación en el proceso de modulación. Es usar codificación de canal incorporado al proceso de decisión de la señal recibida.

Usando un codificador convolucional se genera un bit de redundancia utilizado para identificar subconjuntos de la constelación…. TRELLIS COD MOD

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TCM: malla, entramado, rejilla

Recibe esta denominación por el aspecto de la gráfica de trayectoria de los estados de modulación.

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Ejms. de redundancia de código (3,2)

Modulación TCM

Un ej. de codificador:

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Para una secuencia de entrada hay una trayectoria específica, por lo tanto en un instante dado, se puede deducir cual es el estado anterior y el mas probable próximo.

Modulación TCM

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Constelación de 128 estados 27: 6 bits de datos+1 redundante

De los 7 bits que definen cada estado, 4 fijan un estado dentro de una subconstelación.

Modulación TCM

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Con los otros 2 bits se genera un 3º mediante el cod convolucional que define la subconstelación a la que pertenece el dato en ese instante.

Luego en el receptor la decisión se sigue algoritmo de Viterbi para predecir el estado de mayor probabilidad.

OFDM

Orthogonal Frequency Division Modulation (multiplexing), es un sistema multiportadora y multinivel, que segmenta la secuencia de datos en bloques que modulan subportadoras. El canal se divide en muchos subcanales.

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Cada estado de mod usa todo el canal

Cada subcanal lleva parte de los datos

Utiliza portadoras sen(x)/x

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Efectivo para contrarrestar deterioro propagación multipaso y ruido impulsivo.

Evita ecualización de H(w) del canal, por ser cada subcanal de banda angosta.

OFDM

Cada fc de subportadoras es múltiplo entero de frecuencia de símbolos.

Tantas frecuencia fc como subcanales.

Son señales orthogonales:

25 Ej. Sólo 3 subport. Ts

OFDM

Se modula en n-QAM

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2 posible valores de subportadora en Ts

OFDM

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Salida típica de muestras IFFT Estos valores son la suma de muchas muestras de muchas sinusoides – como señal aleatoria.

IFFT modula y Multiplexa en un paso.

OFDM

Receptor:

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Influencia en Tpo del Multipaso del canal

Influencia en Frec. del Multipaso del canal

OFDM

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Aplicaciones: ADSL; DVB; DAB; WiFi; Wimax; LTE

OFDM

MODULACION DIGITAL En todos los procesos previos los pulsos son una señal ideal, pero en Rx con distorsión, ruido e ISI es necesario asegurar una correcta decisión del estado lógico transmitido. Para ello debe haber además:

Flt Nyquit o Rise Cos

Sinc de portadora y de Reloj

scrambler

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Los pulsos transmitidos no tienen cambios instantáneos , tampoco los filtros son ideales.

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MODULACION DIGITAL

Utilización de filtros adaptados y de ecualización… “pulse shaping” para minimizar ISI.

Filtro Nyquit o “coseno alzado”

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Es un FLT realizable y salida sin ISI.

MODULACION DIGITAL

La demodulación sincrónica no es problema con la estabilidad de osciladores a Xtal, pero para det coherente el sinc de fase es mas complejo. Se usan secuencias de “training”, con lo cual se adquiere enganche en fase. Tan importante o mas es el sincronismo de reloj, para ello ayuda incluir “scrambler-descrambler”

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MODULACION DIGITAL

Esquemas de sincronismo de portadora

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MODULACION DIGITAL

Esquema de sincronismo de reloj

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MODULACION DIGITAL

Factores de comparación

SNR

Pe o BER

Eficiencia de potencia p

Eficiencia espectral f

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El máximo posible:

Comportamiento en multitrayectoria y no linealidades.

Costo-complejidad

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Factores de comparación

Probabilidad de error

Otras comparaciones de performance

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Factores de comparación

39

Factores de comparación

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Factores de comparación

En todo sistema de comunicaciones digitales, se tendrá siempre presente uno o mas de los procesos estudiados en este capítulo.

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Conclusión:

Preguntas: ¿ ?

Refs para profundizar

Digital and Analog Comm. Systems, Sam Shammugan

Sistemas de Comunicación, B.P.Lathi

Técnicas de Modulación, Briceño

Modulación angular, UValladolid

Apuntes prof. R.Villarroel PUCV

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Investigar: 1.- Averiguar que tipo de modulación se utiliza en modem DOCSIS y ADSL.

2.- Determinar gráficamente las señales en las distintas etapas de un modulador 16QAM, para una secuencia de entrada correspondiente a su NOMBRE en ASCCI, terminando con los puntos correspondientes en la constelación de la señal transmitida.

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