informe laboratorio codigo de lineas comunicaciones 2

7/24/2019 Informe Laboratorio codigo de lineas comunicaciones 2

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FACULTAD DE ELECTROTECNIA YCOMPUTACIN

INFORME DE LABORATORIO 3

CDIGOS DE LNEA

PROFESOR:MARCOS ANTONIO MUNGUA MENA

CARRERA:ELECTRNICA GRUPO:4T2-EO

NOMBRE:

LUIS ALFONSO LOPEZ ARAGON

JORLI ANTONIO JARQUIN RUIZ

FECHA DE ENTREGA:

SBADO 07 DE NOVIEMBRE DEL 2015


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INTRODUCCIN

En telecomunicaciones, un cdigo en lnea (modulacin en banda base) es uncdigo utilizado en un sistema de comunicacin para propsitos detransmisin.

Los cdigos de lnea son frecuentemente usados para el transporte digital dedatos. Una vez teniendo la seal discretizada en tiempo (fase de muestreo) ydiscretizada en amplitud (fase de cuantizacin), se dispone de una seal de Msmbolos cuya tasa de transmisin se mide en baudios. Para tener la sealcompletamente en digital faltara convertir los smbolos a bits, esto implica quelos unos y ceros resultantes deben ser representados con formas de ondaespecficas que influirn en: deteccin y correccin de errores.

A la asignacin de formas de ondas arbitrarias para los unos y ceros se le llama

codificacin de lnea por la aplicacin sobre sistemas de telefona alambrados(lneas telefnicas).

Despus de la codificacin en lnea, la seal se manda a travs de la capa fsica.A veces las caractersticas de dos canales aparentemente muy diferentes son losuficientemente parecidos para que el mismo cdigo sea usado por ellos.

La seal en lnea codificada puede tener las siguientes utilidades en diversoscampos:

Puede ser puesta directamente en una transmisin de lnea, en forma devariaciones de voltaje o corriente. Est lo bastante modulada para crear una seal de radiofrecuencia que

puede ser mandada libre en el espacio

Puede ser usada para encender y apagar una luz en Redes Inalmbricaspticas (en ingls Free Space Optics FSO-), ms conocidas comoinfrarrojos.

Puede convertirse en campos magnticos en un disco duro. Puede ser impresa para crear cdigos de barras.


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OBJETIVOS

Entender algunos de los efectos que se producen en la transmisin dedatos a travs de un canal de comunicaciones (capa fsica).

RECURSOS UTILIZADOS Computadora Matlab

DESARROLLO

En la presente prctica, se implement el sistema descrito en la figura 1.Partimos de una secuencia binaria, la cual ser codificada de acuerdo al cdigode lnea seleccionado, luego se adicionar ruido y posteriormente ser pasada a

travs de un filtro que representa al canal de comunicaciones. Nuestras sealesde inters sern:

Y(t): Seal continua con el comportamiento del cdigo de lneaseleccionado.

Y(t): Seal Y(t) ms el ruido. La potencia del ruido depende de la SNR. Yn(t): Seal a la salida del canal.

Parte 1

Para la parte 1 se utiliz el m-file encoding.m (proporcionado al momento de

recibir la gua).En este se definen parmetros con data rate, frecuencia de muestreo, SNR, etc.Al ejecutarlo se obtuvieron 6 figuras correspondientes a Y(t), Yn(t), Ynd(t) y susrespectivos espectros.


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0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Seconds

Vo

lts

unipolar_nrz line signal representing binary s equence

1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Seconds

Vo

lts

unipolar_nrz line signal representing binary sequence with 5dB snr

1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Seconds

Vo

lts

unipolar_nrz line signal representing binary sequence with channel bandwidth of 4000 Hz

1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 140000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1Single-Sided Amplitude Spectrum of y(t)

Frequency (Hz)

|Y(f)|

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 140000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9


Frequency (Hz)

|Y(f)|

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 140000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9


Frequency (Hz)

|Y(f)|


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a)

Utilizando cdigo unipolar NRZ y observando la figura 2 y 5: Explique quefecto genera el ruido en la seal, Y(t)?. Luego compara la figura 2 con la 3 y

explique el efecto del canal en la seal.

Siendo el ruido una seal no deseada, tiene un efecto devastador en el sistemade comunicacin, ya que dependiendo de la potencia del ruido depender ladistorsin de la seal original causando en el caso de la transmisin digital(unos y ceros) lo que conocemos como tasa de error de bits, que consiste enque debido al ruido un 1 puede confundirse como un 0 y un cero como un 1 a lahora de recuperar la seal cuando esta se muestrea de acuerdo al intervalo deduracin del bit. Esto en el caso de una potencia de ruido muy elevada.

Dependiendo de la tasa de bits, se aumenta o disminuye el ancho de bandarequerido para la transmisin de los mismos, siendo un parmetro a considerarsabiendo que es una limitante el contar con un ancho de banda finito por partedel canal debido a la naturaleza del mismo, el cual se comporta igualmentecomo un filtro pasabajos, esto quiere decir que si el bando de ancha del canales menor que el ancho de banda que se requiere para transmitir la informacin,habr una prdida de la misma debido al comportamiento del canal, el cualrecortara toda seal mayor a su frecuencia de corte.

b)

Utilizando el cdigo AMI, vare la SNR = [-10 -5 -3 0 3 5 10 20] y responda: Apartir de qu valor de SNR esperara una tasa de error considerable?

El valor de SNR considerable para obtener un BER bajo es SNR=20, pero elvalor considerable en el peor de los casos seria SNR=10.


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El SNR nos indica la calidad de la transmisin, es decir, dependiendo de suvalor nos dara una idea que tan distorsionada ser la seal debido al ruido.Tambin podemos decir en pocas palabras que SNR es la razn de lo que sequiere (la seal que queremos transmitir) y lo que no se quiere (ruido).Es lgico por ello notar que para un SNR bajo, la distorsin de la seal es

mayor que para un SNR alto, as que generalmente se busca obtener un SNRalto en la transmisin para garantizar una transmisin de buena calidad.

c)

Fije la SNR en 5dB y utilice unipolar NRZ. Vare la frecuencia mxima (corte) delcanal, fmax= [500 1000 2000 4000 6000 8000].Para este caso, cul cree quesera la frecuencia de corte ptima?

La frecuencia de corte ms ptima es fmax=8000 (Figura 9), porque a medidaque se hace ms grande, la seal que est ubicada cerca en la frecuencia 0 seve menos afectada por el canal. Entre ms cerca de la seal la frecuencia decorte se vuelve ms psima la calidad de seal transmitida. Tampoco es ptimoque hayan frecuencias muy prximas a 0 debido a que estas se comportarancomo una componente dc y dependiendo del ancho de banda del canal este nodejara pasar esas frecuencias, por ejemplo un canal telefnico.


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PARTE 2Parte 2: Anlisis Espectral

Utilizando el m-file spectral_analysis.m (proporcionado al momento de recibir lagua),Determine el ancho de banda y la presencia o no de componente DC de lossiguientes cdigos de lnea:1. UNIPOLAR NRZ2. BIPOLAR NRZ3. BIPOLAR RZ4. UNIPOLAR RZ5. AMI6. MANCHESTER7. MILLER

8. BIPOLAR NRZI


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El ancho de banda para RZ polar es el doble que para NRZ.Para NRZ unipolar el ancho de banda es fb(igual que NRZpolar).Para RZ unipolar el ancho de banda prctico (fb) es 2fb, esto es el doblerequerido para NRZunipolar. Y en este existe un nivel DC.RZ polar ocupa el doble ancho de banda que NRZpolar.

La ventaja de los cdigos polares es que hay poca ocupacin de las frecuenciasbajas por lo cual prcticamente no hay componentes DC.

A) A qu se debe que el cdigo Manchester ocupe el doble del ancho debanda al compararlo con unipolar NRZ?

El aumentar la tasa de bits aumenta la velocidad de transmisin y disminuir latasa de smbolos permitir la reduccin de requisitos de ancho de banda. Elcdigo manchester utiliza una tasa de smbolos mayor a la que utiliza NRZ yesto conlleva al aumento del ancho de banda requerido. Esto es as debido a larelacin que existe entre la tasa de bits y la tasa de smbolos, donde un smboloes el portador de los bits, que es la entidad ms pequea que puede representarun elemento de informacin.


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PARTE 3Probabilidad de Error

Utilizando el m-file ber_calc.m (proporcionado al momento de recibir la gua),determine para unipolar NRZ y para AMI la grfica BER vs SNR, si la SNR = [-5 -3-1 0 1 3 5 10 12] dB. Cul de los cdigos de lnea tiene mejor desempeo? Porqu? Deje el ancho de banda del canal en 4000 Hz.

Los dos cdigos de lnea se desempean casi de la misma manera, lo quepodemos observar en las tablas es que en un momento dado el unipolar NRZ sedesempea mejor que el AMI, pero al tener una SNR de 10dB y 12dBobservamos que la tasa de error por bit es cero para ambos cdigos.

Unipolar NRZSNR BER-10 0.3531-5 0.2495-3 0.1985

-1 0.14700 0.12431 0.09103 0.04795 0.017010 012 0

AMI

SNR BER

-10 0.4757

-5 0.3627

-3 0.3024

-1 0.2170

0 0.1761

1 0.1369

3 0.0731

5 0.0263

10 0.0002

12 0


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CONCLUSIONES

Sabemos que el ruido viene siendo una seal no deseada que por lascaractersticas del canal son introducidas en la transmisin, siendo este elfactor de mayor importancia ya que limita las prestaciones de un sistema de

comunicacin. Este puede clasificarse en ruido trmico, de intermodulacin ydiafona. El ruido trmico es causado por la agitacin trmica de los electronesy por ende se encontrar presente en todos los dispositivos electrnicos ymedios de transmisin siendo imposible de eliminar. Debido a que este seencuentra distribuido uniformemente en el espectro de frecuencia usado en lossistemas de comunicacin, se le denomina ruido blanco.

La fidelidad en la transmisin de informacin de un sistema de comunicacinque utilice estos cdigos de lnea, puede ser medida en trminos de laprobabilidad promedio de error o bit error rate (B.E.R). Siendo uno de losprincipales objetivos del el desarrollo de estos cdigos la disminucin del BER.Una de las formas de lograrlo es teniendo un SNR alto, el cual no es ms q larelacin seal-ruido, el cual nos indica que tan relevante es la potencia del ruidorespecto a la potencia de la seal original que se quiere transmitir, as, un SNRbajo conllevar al aumento del BER, y un SNR alto lo disminuir, viendo de estemodo una relacin inversa entre ambos.

Cabe destacar que uno de los objetivos en la comunicacin de datos es el

aumentar la tasa de bits ya que as aumentamos la velocidad de transmisin y ala vez disminuir la tasa de smbolos lo cual permitir la reduccin de requisitosde ancho de banda. Una forma de lograrlo es incrementando los niveles de laseal pero como nada es gratis eso conllevara a imponer una carga mayor en elreceptor, el cual deber distinguir estos niveles, por ejemplo, si los niveles sonsolo 2 el receptor distingue fcilmente entre 0 y 1. Si los niveles fuesen 64, elreceptor deber ser muy sofisticado para poder distinguirlos, esto tambinconlleva a que si se incrementan los niveles de seal, se reduce la fiabilidad delsistema.

Entre las ventajas a mencionar sobre el uso de los cdigos de lnea estn:Robustez frente al ruido, interferencia y otros daos que puede sufrir el canal.

Relativa sencillez para regenerar la seal.

Bajos costos de los equipos de transmisin.

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