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7/24/2019 Sistemas computacionales jprc

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INGENIERA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

OPCIN II

LIBRO DE TEXTO

TEORA DE LAS TELECOMUNICACIONES

QUE PARA OBTENER EL TTULO

DE INGENIERO EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

PRESENTA

REYNALDO ESQUIVEL TRINIDAD.

ASESOR

ING. ANTONIO SOTO LUIS.

VALLE DE BRAVO, ESTADO DE MXICO; DICIEMBRE DE 2011.


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A mi madre que me motiv

en todo momento para

seguir adelante.

A mi esposa que me ha

presionado da a da para

que cumpla mis metas y a

mi hijo que quiero mucho.

Gracias porque me

impulsan, los amo.

A mi abuela que quiero

mucho, porque s que me

ayudaste bastante y te

agradezco de todo

corazn lo que hiciste por

m. Gracias abuela y

descansa en paz. Dios te

bendiga.

A todos los que me han

impulsado a lograr mis

metas muchas gracias por

sus consejos.

A ti Luciano que me diste

grandes consejos e ideas

para formarme como la

persona que soy, Gracias.

A los que me ayudaron

cuando estuve enfermo;

maestros, amigos, familiares,

doctores; todos Gracias.

AGRADECIMIENTOS.


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NDICE GENERAL

INTRODUCCIN 7

JUSTIFICACIN 9

OBJETIVOS 10

UNIDAD I INTRODUCCIN A LAS TELECOMUNICACIONES 12

1.1 Las telecomunicaciones y su importancia en la vida moderna. 12

1.2 Elementos de un sistema de comunicacin. 14

1.3 Unidades y medidas. 18

1.3.1 Medida de Amplitud 18

1.3.2 Medida de voltaje 211.3.3 Medida de Potencia 21

1.3.4 Otras Mediciones en Db 22

1.3.5 Medida de frecuencia 24

1.3.6 Medida de Perodo 24

1.3.7 Medida de fase 25

1.4 Las seales y sus clasificaciones. 25

1.4.1 Seales peridicas y aperidicas. 28

1.4.2 Seales determinsticas y aleatorias. 31

1.4.3 Seales de energa y de potencia. 32

1.4.4 Seales analgicas y digitales. 33

1.5 El Anlisis de Fourier: Una herramienta matemtica para el estudiode seales y sistemas.

35

1.6 Representacin de las seales en el dominio del tiempo y lafrecuencia.

42

Resumen de Unidad 44

Ejercicios 45UNIDAD II TCNICAS DE MODULACIN. 46

2.1 Importancia de la modulacin. 47

2.2 Tcnicas de modulacin analgica. 52

2.2.1 Modulacin en Amplitud (AM). 55


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2.2.1.1 Ancho de banda en AM 57

2.2.2 Modulacin en frecuencia (FM). 58

2.3 Conversin analgica a digital. 61

2.3.1 Teorema de muestreo (Nyquist). 65

2.4 Modulacin en banda base. 69

2.4.1 Codificacin Amplitud. 71

2.4.2 Codificacin polar: NRZ, NRZ-L, Amplitud y Amplitud diferencial. 74

2.4.3 Codificacin Amplitud: AMI, B8ZS y HDB3. 80

2.5 Tcnicas de modulacin digital. 86

2.5.1 Modulacin por desplazamiento d Amplitud (ASK). 902.5.2 Modulacin por desplazamiento d frecuencia (FSK). 94

2.5.3 Modulacin por desplazamiento d fase (PSK). 97

2.5.4 Modulacin de Amplitud en cuadratura (QAM). 101


Ejercicios 107

UNIDAD III TCNICAS DE TRANSMISIN, MULTIPLEXACIN Y

CONMUTACIN 108

3.1 Tipos de velocidades. 109

3.1.1 Velocidad de Transmisin (bps) 111

3.1.2 Velocidad de Modulacin (Baudios). 111

3.2 Transmisin de datos. 115

3.2.1 Modos de transmisin: Simplex, half-dplex y full-dplex. 116

3.2.2 Tipos de transmisin: Transmisin serie, transmisin paralela. 118

3.2.3 Tcnicas de transmisin: transmisin sncrona y asncrona. 122

3.2.4 Tipos de conexin: punto a punto y multipunto. 127

3.3 Dispositivos para la transmisin de datos: El modem. 129

3.3.1 Estndares utilizados por los Modem. 131

3.4 Multiplexacin (muchas seales en una) 133


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3.4.1 Multiplexacin por divisin de frecuencia (un esquema analgico) 134

3.4.2 Multiplexacin por divisin de tiempo (esquema digital). (TDM y

STDM).

136

3.4.3 Multiplexacin por divisin de cdigo (CDM). 139

3.4.4 Multiplexacin por Longitudes de Onda (WDM). 147

3.5 Sistema de conmutacin. 148

3.5.1 Topologas. 148

3.5.2 Tcnicas de Conmutacin. 156

3.5.2.1 Conmutacin de Circuitos. 156

3.5.2.2 Conmutacin de Paquetes. 1573.5.2.3 Conmutacin de Celdas. 161


Ejercicios 170

UNIDAD IV MEDIOS DE TRANSMISIN Y PERTURBACIONES. 173

4.1 Medios guiados. 173

4.1.1 Cable de par trenzado (seal elctrica). 175

4.1.2 Cable coaxial (seal elctrica). 180

4.1.3 Fibra ptica (seal luminosa). 183

4.2 Medios no guiados. 185

4.2.1 Transmisin de seales de radio. 187

4.2.2 Microondas en el espacio libre. 189

4.2.3 Satlite. 191

4.2.4 Infrarrojas. 197

4.3 Perturbaciones. 200

4.3.1 Ruidos. 200

4.3.2 Distorsin por retardo. 209

4.3.3 Atenuacin. 210

4.4 Efectos del ruido en las seales transmitidas 210


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4.5 Mecanismos para la deteccin de errores. 212

4.5.1 Verificacin de redundancia vertical (VRC). 214

4.5.2 Verificacin de redundancia longitudinal (LRC). 214

4.5.3 Verificacin de redundancia cclica (CRC). 216

4.6 Correccin de errores. 216

4.6.1 El cdigo de Haming. 217


Ejercicios 221

UNIDAD V EL PRESENTE Y FUTURO DE LAS COMUNICACIONES 224

5.1 Sistema telefnico conmutado. 2245.2 Comunicaciones mviles. 229

5.3 Internet. 232

5.4 Impacto de las telecomunicaciones en diversas reas. 236

5.4.1 Educacin. 237

5.4.2 Medicina. 239

5.4.3 Hogar. 242

5.4.4 Comercio electrnico. 243

5.4.5 Empresas virtuales. 244


Ejercicios 248

GLOSARIO DE TRMINOS 249

CONCLUSIONES 253

RECOMENDACIONES 254

BIBLIOGRAFA 255


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INTRODUCCIN

Telecomunicacin es toda transmisin, emisin o recepcin de signos,seales, escritos, imgenes, sonidos, datos o informacin de cualquier

naturaleza por hilo, realizada por el hombre, radioelectricidad, medios pticos

u otros sistemas electromagnticos. Proviene del griego tele, que significa

distancia, lejos o comunicacin a distancia. Por tanto, el trmino

telecomunicaciones cubre todas las formas de comunicacin a distancia,

incluyendo radio, telegrafa, televisin, transmisin de datos e interconexin

de ordenadores.

Hoy en da las telecomunicaciones son herramientas muy importantes para

todos los seres humanos, ya que son los ocupantes e inventores de este

tipo de tecnologa moderna; sin embargo el avance de la tecnologa se sigue

incrementado mucho a grado de que el dispositivo que detecta una seal

inalmbrica de algn tipo de mdem, con el cifrado correcto se puede

acceder y de esta manera conectarse a la red de redes mundial que es el

Internet, por medio del que se pueden efectuar muchas operaciones; entre

las cuales est la transmisin de datos y la comunicacin de personas que

se encuentran en diversas partes del mundo. En el presente libro de texto se

hablar de cmo se efectan esas actividades y cmo es que se llevan a

cabo, para poder lograr el objetivo primordial que es la comunicacin.

Cabe hacer mencin que se trata de un libro de texto didctico que sirve

como apoyo y gua para estudiantes de Ingeniera en Sistemas


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8

Computacionales; es de uso exclusivo de la asignatura de Teora de las

Telecomunicaciones y la informacin que contiene es relacionada con lastelecomunicaciones que existen actualmente.

Es de gran importancia sealar que no pose cdigos de programacin para

realizar prcticas, solo se sugiere la utilizacin y el manejo de un software

llamado Matlab con el fin de que el estudiante aprenda el comportamiento de

varios tipos de seales.


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9

JUSTIFICACIN

Actualmente el acceso a la informacin es ms rpido y seguro, por lo queobtenerla es de forma ms sencilla, existen diversos casos en los que la

recolectada no es la que realmente se ocupa para satisfacer una necesidad,

es por ello que se realiza este tipo de libro didctico con la finalidad de

proporcionar una idea amplia sobre los temas que el estudiante de la

carrera de Ingeniera en Sistemas Computacionales requiere aprender.

Adems es importante sealar que la materia de Telecomunicaciones en la

carrera antes mencionada, es parte fundamental en la especialidad que

desarrolla el alumno; esto porque la mayora de la informacin que se

transfiere en estos das es de diversas formas; una de ellas es la

computadora personal, que utiliza el joven estudiante, la cual contiene

diversas herramientas que le facilitan el trabajo y de la misma forma permiten

l envi de la informacin.


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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL.Desarrollar un libro de texto didctico para los estudiantes de ingeniera en

sistemas computacionales, con el fin de proporcionar informacin

relacionada con la materia de Teora de las telecomunicaciones, y de esta

manera ayudarlo a interpretar e identificar los conceptos fundamentales de

las Telecomunicaciones.

OBJETIVOS ESPECFICOS.

Realizar una recoleccin detallada de la informacin con ejercicios al finalizar

cada unidad para prctica del estudiante que la utilice y lograr un aprendizaje

ms profundo sobre las telecomunicaciones; de esta manera desarrollar sus

habilidades en el campo de la ingeniera en sistemas computacionales.

El estudiante valorar la importancia que tienen los sistemas de

telecomunicaciones en la vida moderna y conocer la base terica en torno

al rea de las telecomunicaciones.

Comprender la importancia del proceso de modulacin, para la adecuacin

de las seales en los diferentes medios de transmisin.

Comprender que la transmisin de datos requiere procesamientos

adicionales para lograr un manejo eficaz de los recursos (tiempo y ancho de

banda).


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11

Conocern los principales medios empleados en los procesos de

comunicacin, las fuentes de perturbaciones y tcnicas para detectar ycorregir errores.

Analizar el desarrollo tecnolgico en telecomunicaciones y lo relacionar

con otras reas del saber humano.


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UNIDAD I

INTRODUCCIN A LAS TELECOMUNICACIONES1.1 LAS TELECOMUNICACIONES Y SU IMPORTANCIA EN LA VIDA

MODERNA.

Las telecomunicaciones comenzaron a la mitad del siglo XIX con el invento

del telgrafo elctrico que permiti enviar mensajes por medio de letras y

nmeros, influyen en muchos aspectos como: el hogar, las empresas, entre

otros. Pero todo es a beneficio; en el hogar tenemos los servicios de

telefoneo, internet, cablevisin, etc.

Para nosotros como estudiantes es una herramienta muy til; con el

desarrollo del internet hemos podido facilitarnos la vida, por la facilidad que

se tiene al buscar cualquier informacin.

Las tecnologas surgidas en la actualidad son herramientas que nos ayudan

a resolver necesidades, generando el desarrollo de las empresas ayudando

a poder competir en el mercado. Las telecomunicaciones significan para la

empresa, comunicacin, actualizacin y progreso.[1]

Dentro de una empresa se genera un beneficio con sus clientes y

proveedores lo cual sirve para desarrollar unas nuevas propuestas de

comunicacin y servicios, un ejemplo de esto sera que para poder contactar

un servicio de una empresa ya no es necesario efectuarlo personalmente, se

puede hacer va telefnica o a travs del internet.

1.-http://www.mitecnologico.com/Main/TelecomunicacionesEImportanciaEnLaVidaModerna


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13

Una empresa sin una buena utilizacin de las tecnologas de informacin y

comunicaciones, o telecomunicaciones, aun cuando pueda tener unaexcelente lnea de estrategia propia, representada en un buen producto o

una buena presencia en el mercado, camina de modo equvoco y su

horizonte es oscuro, a pesar del prometedor presente de que pueda

disponer.

Las telecomunicaciones significan, para la empresa, comunicacin,

actualizacin y, en definitiva, progreso.

La empresa se enfrenta al reto de satisfacer y agilizar las soluciones internas,

dentro de su propio entorno y satisfacer y agilizar las soluciones externas,

con sus clientes y proveedores, dentro de unas nuevas propuestas de

comunicacin y servicios. Comienzan pues a sucederse la aparicin de

tecnologas que propicien la solucin a las necesidades, internas y externas,

mencionadas. No se trata de implementar la mejor tecnologa, sino la ms

adecuada para los intereses de la empresa y la precisa, para solucionar las

necesidades existentes.

Aunque las telecomunicaciones en nuestros das son de vital importancia

debido a que por medio de estas podemos transmitir informacin a lugares

lejanos en fraccin de minutos. No toda la poblacin mundial goza de este

beneficio solo l entre el 20% y el 25% segn las estimaciones de la Unin

Internacional de Telecomunicaciones, si bien hoy muchos de nosotros

sabemos usar estos servicios, y lo vemos relativamente fcil de usar, ya es


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14

algo cotidiano para nosotros, hay que recordar que cuando empezamos a

utilizarlos por primera vez se nos torn difcil de usar, a travs del tiempo deestar practicando y las enseanzas que nos dieron, ahora lo manejamos con

facilidad.

Es tan grande e importante las telecomunicaciones en nuestros das que la

Unin Internacional de (organismo dependiente de la ONU) declar el 17 de

Mayo como el Da Mundial de las Telecomunicaciones o da del internet.

Gracias a la digitalizacin y al internet que se incorporaron a las

telecomunicaciones, se cre una disciplina conocida como Telemtica en

donde la parte fundamental son las Redes y Movilidad.

La infraestructura no solo es una herramienta de la actividad econmica, no

solo se encuentra en la tecnologa que tiene una ciudad referente en

construccin sino como se relaciona con las telecomunicaciones,

imaginemos ciudades sin electricidad, sin calles pavimentadas, como se

obtendran los medios necesarios para poder construir y/o mejorar las

telecomunicaciones; la infraestructura en las telecomunicaciones es vital para

que esta sea mejor cada da, no solo es crecer el servicio y llevarlo a lugares

donde no hay, sino tambin en ir cambiando la infraestructura de este. [2]

1.2 ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE COMUNICACIN.

Un sistema de comunicacin consta de los siguientes elementos:

Mensaje: Es la informacin a comunicar. Puede ser en forma de texto,

nmero, audio, grficos.

2.-http://www.buenastareas.com/ensayos/Importancia-De-Las-telecomunicaciones-En-La/1275529.html


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Emisor: Dispositivo que enva los datos del mensaje. Por ejemplo una

computadora, cmara, un telfono.Receptor: Dispositivo que recibe el mensaje. Computadora, monitor.

Medio: Es el camino fsico por el cual viaja el mensaje. Algunos son el cable

par trenzado, cable coaxial, fibra ptica, laser, microondas.

Protocolo: Conjunto de reglas que permiten la transmisin de datos.

Representa un acuerdo entre los dispositivos.

Los elementos que integran un sistema de telecomunicacin son; un

transmisor, una lnea o medio de transmisin y posiblemente, impuesto por el

medio, un canal y finalmente un receptor.

El transmisor es el dispositivo que transforma o codifica los mensajes en un

fenmeno fsico, ejemplo. La seal. El medio de transmisin, por su

naturaleza fsica, es posible que modifique o degrade la seal en su trayecto

desde el transmisor al receptor debido a ruido, interferencias o la propia

distorsin del canal.

Por ello el receptor ha de tener un mecanismo de decodificacin capaz de

recuperar el mensaje dentro de ciertos lmites de degradacin de la seal. En

algunos casos, el receptor final es el odo el ojo humano (o en algn caso

extremo otros rganos sensoriales) y la recuperacin del mensaje se hace

por la mente.

La telecomunicacin puede ser punto a punto, punto a multipunto o

teledifusin, que es una forma particular de punto a multipunto que funciona


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solamente desde el transmisor a los receptores, siendo su versin ms

popular la radiodifusin.Comunicacin. Transferencia de informacin de un lugar a otro.

Debe ser:

Eficiente Confiable Segura

Sistema de Comunicacin

Son componentes o subsistemas que permiten la transferencia y el

intercambio de informacin. En la figura 1.2.1 se muestran los elementos que

intervienen en la Comunicacin.

Figura 1.2.1 Elementos de un Sistema de comunicacin.

Otra forma de representar los elementos de un sistema de comunicacin.

Transductor de entrada. Debe convertir el mensaje o idea a la forma de

energa adecuada para la transmisin, que generalmente es una seal

elctrica.

Ejemplo: Micrfono, convierte las ondas sonoras en variaciones de voltaje.


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Trasmisor (TX). Toma como entrada la seal generada por el transductor de

entrada y utilizando alguna forma decodificacin, transmite la seal al canalde comunicacin.

Modulacin (AM, FM, PSK). Modifica parmetro de una portadora de

acuerdo al mensaje. Ejemplo:

AM. Traslada el mensaje a la banda pasante del canal.

Codificacin. Se elimina redundancia presente en el mensaje (Compresin) y

se agrega redundancia (bits de paridad) para aumentar Inmunidad frente al

ruido.

Otras funciones: Amplificar, Filtrar.

Canal. Tiene la funcin de llevar la seal generada por el transmisor hasta el

receptor, es decir, esa seal se propaga a travs del canal de comunicacin,

el cual degrada la seal e introduce:

Ruido

Atenuacin

Distorsin

Interferencia

Tipos de canales

Cable duro: Cable blando:

Par trenzado (cobre) AireCoaxial VacioGua de onda Agua de mar

Fibra ptica

Tabla 1.2.1 Tipos de canales.

CANAL


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18

Frecuencia Medio/Propagacin Aplicacin

10 Hz10 Hz Fibra ptica Datos de Banda ancha

1 Ghz10 Ghz Gua de ondas/lneavista

Satlites-Celular

1MHz -1GHz Coaxial/radio TV,FM

1KHz1MHz Par trenzado / ondaterrestre

AM, Aeronutica,telefona, telgrafo

Tabla 1.2.2 Frecuencia y aplicacin de los medios de propagacin.

Receptor (RX). Reconstruye la seal de entrada a partir de la seal recibida.

Proceso inverso al realizado en el TX.

Demodular, Decodificar.

Otras funciones: Amplificar, Filtrar.

Transductor de salida. Debe tomar la seal del receptor y convertirla en una

forma de energa adecuada para entregarla al destino.

Ejemplo: Auricular, altavoz.[3]

1.3 UNIDADES Y MEDIDAS.

En telecomunicaciones se trabaja fundamentalmente con seales de las que

se trata de establecer la medida de sus caractersticas fundamentales, estas

se miden por: Amplitud, Frecuencia y Fase.

1.3.1 MEDIDA DE AMPLITUD.

Este tipo de medidas se miden por medio del decibel.

Decibel: El decibel es una relacin matemtica del tipo logartmica empleada

para expresar la razn o valor relativo de dos magnitudes de igual

naturaleza, dos voltajes, corrientes o niveles de potencia.

3.-http://www.iie.edu.uy/ense/asign/siscom/


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Se utiliza en telecomunicaciones para expresar la ganancia o prdida de una

transmisin.Belio: De smbolo B, sirve para expresar la relacin de dos potencias

mediante el logaritmo decimal de esta relacin. Tal unidad, cada en desuso,

apenas se utiliza. En la prctica, se emplea el decibelio, de smbolo dB, que

es la dcima parte del belio.

El belio es el logaritmo de la relacin entre la magnitud de inters y la de

referencia, pero no se utiliza por ser demasiado grande en la prctica.

El belio recibi este nombre en honor de Alexander Graham Bell,

tradicionalmente considerado como inventor del telfono.

Un (1) belio, la unidad original, equivale a 10 decibelios y representa un

aumento de potencia de 10 veces (1 es el logaritmo decimal de 10) sobre la

magnitud de referencia. Cero belios es el valor de la magnitud de referencia.

(0 es el logaritmo de 1). As, dos belios representan un aumento de cien

veces (2 es el logaritmo decimal de 100) en la potencia. 3 belios equivalen a

un aumento de mil veces (3 es el logaritmo decimal de 1.000), y as

sucesivamente.

(dB): el decibelio permite expresar la relacin entre dos magnitudes de

campo, como una tensin, una corriente, una presin acstica, un campo

elctrico, una velocidad o una densidad de carga, cuyo cuadrado es

proporcional a una potencia en los sistemas lineales.


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El decibelio, smbolo dB, es una unidad logartmica. Es 10 veces el logaritmo

decimal de la relacin entre la magnitud de inters y la de referenciaPara obtener el mismo valor numrico que con una relacin de potencia, el

logaritmo de la relacin de las magnitudes de campo se multiplica por el

factor 20, suponiendo que las impedancias sean iguales.

Los decibeles se pueden sumar y restar (versus multiplicar y dividir sus

relaciones correspondientes), por lo tanto facilita los clculos y soluciones

grficas.

El rendimiento de transmisin se especifica ms comnmente en unidades

de dB.

Ejemplo comparacin de voltajes:

Con 380 V de entrada y 300 V de salida cual es el rendimiento y la prdida

en dB?

Solucin

Ventrada(1)=380V

Vslida(2) = 300V

Rendimiento = ?

Perdida (dB) = ?

Las prdidas sern de 2.048674 dB


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1.3.2 MEDIDA DE VOLTAJE.

Dado un voltaje en V (voltios), basta con elevar al cuadrado tal cantidad(quedando expresada en potencia) obtener su logaritmo en base diez. As la

potencia queda expresada en Belles, para convertir a dB, se multiplica por

diez, pues un Bell contiene 10 deciBeles.

Aprovechando la propiedad de logaritmacin en la cual el exponente de una

cantidad dentro de un logaritmo puede pasar a multiplicar el mismo, la

expresin queda.

Ejemplo:

Con 220 V de entrada y 200 V de salida cual es el rendimiento y la prdida

en dB?

Solucin

Ventrada(1)=220VVsalida(2)=200VRendimiento=?Perdida (dB) =?

Las prdidas sern de 0,82785 dB

1.3.3 MEDIDA DE POTENCIA.

Dada una potencia en W, basta con obtener su logaritmo en base diez y lapotencia queda expresada en Bells, para convertir a dB, se multiplica por

diez, pues un Bell contiene 10 deciBeles. Quedando la frmula:


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Ejemplo:

Expresar en dB 1000 W referidos a 1WSolucin

1.3.4 OTRAS MEDICIONES EN DB.

La potencia en telecomunicaciones puede ser exageradamente baja para

ciertos instrumentos de medicin, para tales casos se usa: dBm, dBm0,

dBm0p.

El dBm.

Es la representacin en dB de una potencia muy pequea mW, es decir a

potencias entre 0 y 1. Nivel absoluto de potencia con relacin a 1 milivatio,expresado en decibelios.

Por ejemplo:

mW en decibeles referidos a 1mW ser:

El dBm0.

Es la representacin en decibeles de una potencia muy pequea referida a

una potencia de nivel cero. El ruido es muy bajo en tales casos. Se trata de

comparar dos seales una que entra, frente a otra que est en el medio y


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que es tan baja que no la afecta, el nivel absoluto de potencia con relacin a

1 milivatio, expresado en decibelios, referido a un punto de nivel relativocero.

El dBm0p.

Es el nivel absoluto de potencia sofomtrica (ponderado para telefona) con

relacin a 1 milivatio, expresado en decibelios y referido a un punto de nivel

relativo cero.

Potencia Sofomtrica.- Potencia disipada en una resistencia de 600 ohms

por una fuente de fuerza.

dBm0s.

Nivel absoluto de potencia con relacin a 1 milivatio, expresado en decibelios

y referido a un punto de nivel relativo cero, para una transmisin radiofnica

dBm0ps.

Nivel absoluto de potencia sofomtrica (ponderado para una transmisin

radiofnica) con relacin a 1 milivatio, expresado en decibelios y referido a

un punto de nivel relativo cero, para una transmisin radiofnica.

El dBr.

Es el llamado dB relativo que se usa para comparar un patrn de una seal

en transmisin con las que se van a transmitir decibelios (relativos).

dBrs.

Nivel relativo de potencia expresado en decibelios y referido a otro punto

para una transmisin radiofnica.


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1.3.5 MEDIDA DE FRECUENCIA.

La frecuencia de una onda se define como el nmero de pulsaciones (ciclos)que tiene por unidad de tiempo (segundo). La unidad correspondiente a un

ciclo por segundo es el Hertzio (Hz).

Las frecuencias ms bajas se corresponden con lo que habitualmente

llamamos sonidos "graves", son sonidos de vibraciones lentas. Las

frecuencias ms altas se corresponden con lo que llamamos "agudos" y son

vibraciones muy rpidas.

La frecuencia es un aspecto que se relaciona con el concepto de ancho de

banda de la seal y, por ende, de alguna forma con la denominada velocidad

del canal.

La primera se da en Hertz (Hz), en el segundo caso se hace mencin a

muchas clases, para efectos de las unidades basta con afirmar que puede

ser bit por segundo (bps), Baudio, etc.

1.3.6 MEDIDA DE PERODO.

Se representa con la letra T y es la duracin en segundos para que se d

una oscilacin de la seal.

Se identifica como el inverso de la frecuencia.

Son anlogos con el tiempo de envi de un smbolo o una secuencia de

smbolos, el tiempo de pulso, etc.


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1.3.7 MEDIDA DE FASE.

La Fase tiene que ver con el atraso o adelanto de una seal, por ende se daen grados o en radianes. La figura 1.3.7.2 muestra el comportamiento de la

medida de fase.[4]

Figura 1.3.7.2 Medida de Fase.

1.4 LAS SEALES Y SUS CLASIFICACIONES.

Qu es una seal?

Funcin de una o ms variables que transportan informacin acerca de la

naturaleza de un fenmeno fsico. Haykin, Van Veen.

Cualquier cantidad fsica que vara con el tiempo, espacio o cualquier otra

variable o variables independientes. Proakis, Manolakis.

Describen una amplia variedad de fenmenos fsicos.

La informacin de una seal est contenida en un patrn de variaciones que

presenta alguna forma determinada.

Clasificacin:

Por su continuidad en dominio y recorrido (se muestran en orden

descendiente).

4.Unidades de Medicin en Telecomunicaciones Jairo Ruiz.


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Continuas: Tienen continuidad en dominio y recorrido.

Figura 1.4.3 Seal continua.

Discretas: Tienen continuidad en recorrido pero en dominio son discretas.

Figura 1.4.4 Ejemplo de Seal Discreta.

Seal digital


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Digitales: Son discretas tanto en dominio como en recorrido.

Figura 1.4.5 Seal analgica y seal digital.

Uno de los aspectos fundamentales del nivel fsico es transmitir informacin

en forma de seales electromagnticas a travs de un medio de transmisin.

Tanto si se estn recolectando estadsticas numricas de otra computadora,

como si se estn enviando grficos animados desde una estacin de diseo

o haciendo sonar un timbre en un centro de control distante, se est

realizando transmisin de informacin a travs de conexiones de red. La

informacin puede ser voz, imagen, datos numricos, caracteres o cdigo,

cualquier mensaje que sea legible y tenga significado para el usuario destino,

tanto si es humano como si es una mquina. La informacin puede estar en

forma de datos, voz, pintura.

Generalmente, la informacin que utiliza una persona o una aplicacin no

est en un formato que se pueda transmitir por la red. Por ejemplo, no se

puede enrollar una fotografa, insertarla en un cable y transmitirla a travs de

la ciudad. Sin embargo, se puede transmitir una descripcin codificada de la


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28

fotografa. En lugar de enviar la fotografa real, se puede utilizar un

codificador para crear un flujo de unos y ceros que le indique al dispositivoreceptor cmo reconstruir la imagen de la fotografa.

Pero incluso los unos y los ceros no pueden ser enviados a travs de los

enlaces de una red. Deben ser convertidos posteriormente a un formato

aceptable para el medio de transmisin. El medio de transmisin funciona

conduciendo energa a travs de un camino fsico. Por tanto, el flujo de datos

de unos y ceros debe ser convertido a energa en forma de seales elec-

tromagnticas.

La informacin debe ser transformada en seales electromagnticas para

poder ser transmitida.

1.4.1 SEALES PERIDICAS Y APERIDICAS.

Tanto las seales analgicas como las digitales pueden ser de dos formas:

peridicas y aperidicas (no peridicas) la figura 1.4.1.6 muestra la

comparacin entre seales analgicas y digitales.

Figura 1.4.1.6. Comparacin entre seales analgicas y digitales.

a) Seales peridicas.

Una seal es peridica si completa un patrn dentro de un marco de tiempo

medible, denominado un periodo, y repite ese patrn en periodos idnticos


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subsecuentes. Cuando se completa un patrn completo, se dice que se ha

completado un ciclo. El periodo se define como la cantidad de tiempo(expresado en segundos) necesarios para completar un ciclo completo. La

duracin de un periodo, representado por T, puede ser diferente para cada

seal, pero es constante para una determinada seal peridica. La Figura

1.4.1.7b muestra seales peridicas hipotticas.

Una seal peridica est formada por un patrn que se repite continuamente.

El periodo de una seal (T) se expresa en segundos.

Valor Valor

a. Analgica b. DigitalFigura 1.4.1.7. Ejemplos de seales peridicas.

a) Seal Analgica b)Seal Digital

Figura 1.4.1.8. Ejemplos de seales aperidicas.


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Valor

Figura 1.4.1.9 Una onda seno.

b) Seales aperidicas.

Una seal aperidica, o no peridica, cambia constantemente sin exhibir

ningn patrn o ciclo que se repita en el tiempo. La Figura 1.4.1.8 muestra

ejemplos de seales aperidicas.

Una seal aperidica, o no peridica, no tiene un patrn repetitivo.

Sin embargo, se ha demostrado mediante una tcnica denominada

transformada de Fourier, que cualquier seal aperidica puede ser

descompuesta en un nmero infinito de seales peridicas. Comprende las

caractersticas que una seal peridica proporciona, adems, conocimientos

sobre las seales aperidicas.

Una seal aperidica puede ser descompuesta en un nmero infinito de

seales peridicas.

Una onda seno es la seal peridica ms sencilla.


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1.4.2 SEALES DETERMINSTICAS Y ALEATORIAS.

Una seal determinstica es una seal en la cual cada valor est fijo y puedeser determinado por una expresin matemtica, regla o tabla. Los valores

futuros de esta seal pueden ser calculados usando sus valores anteriores

teniendo una confianza completa en los resultados.

Figura 1.4.2.10 Seal Determinstica.

Una seal aleatoria, tiene mucha fluctuacin respecto a su comportamiento.

Los valores futuros de una seal aleatoria no se pueden predecir con

exactitud, solo se pueden basar en los promedios de conjuntos de seales

con caractersticas similares, ya que esta no sigue reglas de correspondencia

conocidas.

Figura 1.4.2.11 Seal Aleatoria.


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1.4.3 SEALES DE ENERGA Y POTENCIA.

Energa: Su potencia promedio es finita y su energa tiende a ser ilimitada.Potencia: Su potencia promedio es cero y su energa total es limitada.

Si la seal representa el voltaje a travs de una resistencia R, lacorriente que circula por la misma sera: La potencia instantnea de la seal sera: La energa disipada durante un intervalo de tiempo

:

.

En general, no sabemos si es una seal de corriente o de voltaje, y conel propsito de normalizar la potencia, tomamos un valor para R de 1 ohm,

con lo que la potencia asociada con la seal es .De acuerdo a esto podemos definir:

La Energa de la seal sobre un intervalo de tiempo de longitud 2L.

La Energa Total de la seal en el rango t desde -infinito hasta infinito.

La Potencia Promedio.

Si una seal tiene Energa Total (E) finita y mayor que cero, se clasificacomo una Seal de Energa. Estas seales tienen, adems, una Potencia

Promedio igual a cero.

Si la seal

tiene Potencia Promedio (P) finita y mayor que cero, se

clasifica como una Seal de Potencia.

Las seales peridicas, que existen para todos los valores de t, tienen

energa infinita, pero en muchos casos tienen una Potencia Promedio finita,


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lo que las convierte en Seales de Potencia. Las seales limitadas en

tiempo, es decir de duracin finita, son Seales de Energa.1.4.4 SEALES ANALGICAS Y DIGITALES.

Para transmitir datos a travs de un sistema de comunicacin es necesario

utilizar seales que los representen y se propaguen a travs del canal de

comunicacin. Estas seales pueden clasificarse en:

a) Seal Analgica.

Es un tipo de seal generada por algn tipo de fenmeno electromagntico y

que es representable por una funcin matemtica contina en la que es

variable su amplitud y periodo (representando un dato de informacin) en

funcin del tiempo. Algunas magnitudes fsicas comnmente portadoras de

una seal de este tipo son elctricas como la intensidad, la tensin y la

potencia, pero tambin pueden ser hidrulicas como la presin, trmicas

como la temperatura, mecnicas, etc. La magnitud tambin puede ser

cualquier objeto medible como los beneficios o prdidas de un negocio.

Figura 1.4.4.12 Forma de una Seal.


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b) Seal digital.

Es un tipo de seal generada por algn tipo de fenmeno electromagnticoen que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado

en trmino de algunas magnitudes que representan valores discretos, en

lugar de valores dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la

luz slo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma

lmpara: encendida o apagada.

Estas seales, en teora, solamente pueden tomar un nmero finito de

valores diferentes y por lo general, solo pueden cambiar de valor en periodos

predeterminados. Las seales digitales pueden ser seales elctricas, rayos

infrarrojos o rayos lser principalmente.[5]

La curva que representa la seal analgica es suave y continua, pasando a

travs de un nmero infinito de puntos. Sin embargo, las lneas verticales de

la seal digital demuestran que hay un salto repentino entre un valor y otro

de la seal; las regiones planas altas y bajas indican que estos valores son

fijos. Otra forma de expresar la diferencia es que la seal analgica cambia

continuamente con respecto al tiempo, mientras que la seal digital cambia

instantneamente.

Figura 1.4.4.13 Seal Analgica. [6]

5.-https://www.itescam.edu.mx/principal/webalumnos/sylabus/asignatura.php?clave_asig=SCY-

0434&carrera=ISC0405001&id_d=21


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Figura 1.4.4.14 Seal Digital. [6]

1.5 EL ANLISIS DE FOURIER.

Existen cuatro representaciones distintas de Fourier, cada una aplicable a

diferentes tipos de seales. Estas cuatro clases estn definidas por las

propiedades de periodicidad de una seal y si el tiempo es de tipo continuo o

discreto. Las seales peridicas tienen representacin en series de Fourier.

La Serie de Fourier (FS) aplica a seales peridicas de tiempo continuo

mientras que la Serie Discreta de Fourier (DTFS) aplica a seales peridicas

de tiempo discreto. Las seales no peridicas tienen representacin en forma

de transformada. Si la seal es continua en el tiempo y no peridica, la

representacin es llamada Transformada de Fourier (FT). Si la seal es

discreta en el tiempo y no peridica entonces la representacin usada es la

transformada de Fourier en tiempo discreto (DTFT). La siguiente tabla ilustra

la relacin entre las propiedades de tiempo de una seal y la representacin

de Fourier adecuada.

Tiempo Peridicas No peridicas

Continuas Series de Fourier (FS) Transformada de Fourier(FT)

Discretas Series Discretas de Fourier(DTFS)

TransformadaDiscreta de Fourier

(DTFT)Tabla 1.5.3 Representacin de Fourier

6.-http://tecnociencia-tecnopedia.blogspot.com/2009/11/senales-analogicas-y-digitales.html


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La siguiente tabla muestra las relaciones matemticas utilizadas para

calcular las representaciones de Fourier.

[7]

Tiempo Peridicas No peridicas

Continuas

Series de Fourier

Transformada de Fourier

Discretas

Series discretas de Fourier

Transformada discreta deFourier

Tabla 1.5.4 Frmulas matemticas de Fourier.

Una herramienta matemtica para el estudio de seales y sistemas.

Una serie de Fourier es una serie infinita que converge puntualmente a una

funcin continua y peridica. Las series de Fourier constituyen la herramienta

matemtica bsica del anlisis de Fourier empleado para analizar funciones

peridicas a travs de la descomposicin de dicha funcin en una suma

infinitesimal de funciones senoidales mucho ms simples (como combinacin

de senos y cosenos con frecuencias enteras). El nombre se debe al

matemtico francs Jean-Baptiste Joseph Fourier que desarroll la teora

cuando estudiaba la ecuacin del calor.

. - p: pr mero.we ege.com n ex.p p op on=com_con en v ew=ar c e = em =


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Fue el primero que estudi tales series sistemticamente, y publicando sus

resultados inciales en 1807 y 1811. Esta rea de investigacin se llamaalgunas veces Anlisis armnico.

Es una aplicacin usada en muchas ramas de la ingeniera, adems de ser

una herramienta sumamente til en la teora matemtica abstracta. reas de

aplicacin incluyen anlisis vibratorio, acstica, ptica, procesamiento de

imgenes y seales, y compresin de datos. En ingeniera, para el caso de

los sistemas de telecomunicaciones, y a travs del uso de los componentes

espectrales de frecuencia de una seal dada, se puede optimizar el diseo

de un sistema para la seal portadora del mismo. Refirase al uso de un

analizador de espectros.

Las series de Fourier tienen la forma:

Donde ny bnse denominan coeficientes de Fourier de la serie de Fourier de

la funcin ().

Definicin de la serie de Fourier.

Supongamos que x xes un conjunto infinito ortogonal de funciones en

un intervalo [a, b]. Nos preguntamos: si y=f(x) es una funcin definida en el

intervalo [a, b], ser posible determinar un conjunto de coeficientes Cn,n=0,

1, 2,..., para el cual:


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Tabla de Propiedades de la transformada de Fourier.

Linealidad Dualidad

Cambio de escala

Transformada de la conjugada Translacin en el tiempo

Translacin en frecuencia

Derivacin en el tiempo

Derivacin en la frecuencia

Transformada de la integral

Transformada de la Convolucin

Teorema de Parseval

TABLA 1.5.5 Anlisis Fourier.

La Transformada Discreta de Fourier(DTFS) es la nica representacin deFourier que es de valor discreto tanto en el tiempo como en la frecuencia y

de esta manera implcitamente conveniente para una implementacin

computacional en Matlab. Las expresiones utilizadas para esta


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representacin son fcilmente implemntales en Matlab como archivos. Sin

embargo los comandos built-in de Matlabf f t

yi f f t

pueden tambin serutilizados para evaluar la DTFS. Dado un vector llamado x de longitud N

representando un periodo de una seal peridica x[n]. El comando: >>

X=fft(x)/N Produce un vector llamado X de longitud N que contiene los

coeficientes de la DTFS. Matlab asume que el periodo evaluado en la seal

es desde 0 hasta N-1, de manera que el primer elemento de x y X

corresponden a x[0] y X[0] respectivamente, mientras que los ltimos

elementos corresponden a x[N-1] y X[N-1]. Ntese que la divisin por Nes

completamente necesaria, debido a que el comando f f t evala la siguiente

expresin sin realizar la divisin por N.

Similarmente, dados los coeficientes de una DTFS en un vector llamado X el

comando: >>x=ifft(X)*N Produce un vectorxque representa un periodo de laseal en el tiempo. Ntese que el comando i f f tdebe estar multiplicado por N

para evaluar la siguiente ecuacin.

Los comandos f ft e i f f t son computados usando un algoritmo rpido o

numricamente eficiente, conocido como Fast Fourier Transform. Considere

el siguiente ejemplo:

Determinar los coeficientes DTFS para la siguiente seal:

La seal tiene un periodo de 24, de manera que tan solo se hace necesario

definir un periodo y evaluar sobre este periodo la DTFS.


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Los comandos usados para realizar dicho clculo son:>> n = 0:23;>> x =

ones (1,24) + sin( (n * pi / 12) + (3 * pi / 8 ) );>> X = fft(x)/24; Un uso comnde la transformada de Fourier, es encontrar las componentes frecuenciales

de una seal en el dominio del tiempo que est contaminada con ruido.

Considrese dos seales senoidales que tienen frecuencias fundamentales

de 50Hz y 120Hz, luego considrese estas seales contaminadas con ruido

aleatorio. Los comandos para generar una seal con las especificaciones

anteriormente mostradas son los siguientes:

>> t = 0:0.001:0.6;>> x = sin ( 2 * pi * 50 * t ) + sin ( 2 * pi * 120 * t );>> y = x + 2 * randn( size ( t ) ); >>plot( 1000 * t (1:50), y (1:50) )

Figura 1.5.15 Grfica de ejemplo Serie de Fourier.

Es de gran dificultad identificar las componentes de frecuencia mirando laseal original. Sin embargo al realizar la conversin de esta seal al dominio

de la frecuencia, la identificacin de estas componentes se hace ms

sencilla.


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La conversin de la seal al dominio de la frecuencia se hace calculando la

Transformada Rpida de Fourier, tomando para el clculo los primeros 512puntos de la seal. El espectro de potencia es una medida de la potencia a

varias frecuencias, y este puede ser calculado con los siguientes

comandos. >>Pyy = Y * conj (Y) / 512. Para realizar la grfica se puede tener

encuenta que la informacin que aparece en el arreglo Pyy es por

propiedades de la transformada, simtrica con respecto a la frecuencia

media, es decir que si tenemos 512 puntos de muestra, la seal que esta

almacenada en el arreglo es simtrica con respecto a la muestra 256, por lo

tanto dibujar las ultimas 256 muestras del arreglo ser completamente

innecesario. De manera que para visualizar el espectro de potencia los

comandos deben ser como se muestran a continuacin:

>> f = 1000*(0:256)/512;>>plot(f,Pyy(1:257))

Figura 1.5.16 Grfica para visualizar espectro de potencia.


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Para ver todas las muestras y entender la caracterstica de simetra descrita

anteriormente se pueden utilizar los siguientes comandos:>> f = 1000*(0:511)/512;>>plot(f,Pyy)

Figura 1.5.17 Grfica con todas las muestras del ejemplo.

Del espectro de potencia se puede visualizar que las componentes con

mayor frecuencia se encuentran a los 50 y 120 Hz respectivamente.

Comprobando as que las seales de las cuales se formo la seal

contaminada con ruido tienen estas frecuencias fundamentales.[8]

1.6 REPRESENTACIN DE LAS SEALES EN EL DOMINIO DEL TIEMPO

Y LA FRECUENCIA.

El dominio de la frecuencia es usado para describir el anlisis de seales

respecto a su frecuencia.

Un grfico del dominio temporal muestra la evolucin de una seal en el

tiempo, mientras que un grfico frecuencial muestra las componentes de la

seal segn la frecuencia en la que oscilan dentro de un rango determinado.

. - p: pr mero.we ege.com n ex.p p op on=com_con en v ew=ar c e = em =


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Una representacin frecuencial incluye tambin la informacin sobre el

desplazamiento de fase que debe ser aplicado a cada frecuencia para poderrecombinar las componentes frecuenciales y poder recuperar de nuevo la

seal original.

El dominio de la frecuencia est relacionado con las series de Fourier, las

cuales permiten descomponer una seal en un nmero finito o infinito de

frecuencias.

El dominio del tiempo es utilizado para describir el anlisis de seales

respecto al tiempo. En el dominio temporal discreto el valor de la seal o la

funcin se conoce nicamente en algunos puntos discretos del eje temporal.

Sin embargo, en el dominio temporal continuo se conoce para todos los

nmeros reales.[9]

9.-https://www.itescam.edu.mx/principal/webalumnos/sylabus/asignatura.php


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RESUMEN DE UNIDAD

La informacin se debe transformar en seales electromagnticas antes deenviarla a travs de una red.

La informacin y las seales pueden ser analgicas (valores continuos) o

digitales (valores discretos).

Una seal es peridica si est formada por un patrn que se repite

continuamente.

Una seal peridica se puede descomponer en un conjunto de ondas seno.

Las seales se representan grficamente en ondas seno.

Un grfico del dominio temporal muestra la evolucin de una seal en el

tiempo, mientras que un grfico frecuencial muestra las componentes de la

seal segn la frecuencia en la que oscilan dentro de un rango determinado.

El decibelio es la unidad relativa empleada en Acstica y Telecomunicacin

para expresar la relacin entre dos magnitudes.

La Serie de Fourier (FS) aplica a seales peridicas de tiempo continuo

mientras que la Serie Discreta de Fourier (DTFS) aplica a seales peridicas

de tiempo discreto.

DTFS es la nica representacin de Fourier que es de valor discreto tanto en

el tiempo como en la frecuencia y de esta manera implcitamente

conveniente para una implementacin computacional en MATLAB.


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EJERCICIOS.

1.- Cules son los tipos de Seales y forma de representarse?2.- Describe brevemente la serie de Fourier.

3.- Cules son los elementos de un Sistema de Comunicacin?

4.- Cul es la importancia de las Telecomunicaciones en la vida moderna?

5.- Cul es la diferencia entre las seales Peridicas de las Aperidicas?

6.- Qu describe el anlisis Fourier?

7.- Si la potencia de entrada es de 280 W y la de salida de 230 W cual es el

valor de la prdida de potencia.

8.- Realiza en Matlab la grfica, para visualizar el comportamiento de una

seal peridica.

9.- Visualiza en Matlab una seal aleatoria y cul es su comportamiento.

10.- Realiza como practica la instalacin y configuracin de un modem.

11.- Efecta ejercicios en Matlab sobre todos los tipos de Seales.

12.- Utiliza el multmetro para aprender a diferenciar los tipos de voltajes en

telefona y en corriente elctrica.


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UNIDAD II.

TCNICAS DE MODULACIN

En telecomunicacin el trmino modulacin engloba el conjunto de tcnicas

para transportar informacin sobre una onda portadora, tpicamente una

onda sinusoidal. Estas tcnicas permiten un mejor aprovechamiento del

canal de comunicacin lo que posibilita transmitir ms informacin en forma

simultnea, protegindola de posibles interferencias y ruidos.

Concepto: Modular una seal consiste en modificar alguna de las

caractersticas de esa seal, llamada portadora, de acuerdo con las

caractersticas de otra seal llamada moduladora.

En la figura 2.18 se puede observar que la seal portadora es modificada

basndose en la amplitud de la seal moduladora y la seal resultante es la

que se muestra en el lado derecho de la figura. El objetivo de modular una

seal, es tener un control sobre la misma.

Figura 2.18 Ejemplo de Modulacin


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El control se har sobre ciertos elementos caractersticos de una oscilacin

continua; estos son modificados segn la forma de onda de la seal que sedesea transmitir.

Los parmetros o magnitudes fundamentales de una seal analgica son:

Amplitud

Frecuencia

Fase

Figura 2.19 Parmetros Fundamentales de una seal analgica.

Figura 2.20 Frecuencia de una seal analgica.[10]

2.1 IMPORTANCIA DE LA MODULACIN

Estas tcnicas de modulacin permiten un mejor aprovechamiento del canal

de comunicacin lo que posibilita transmitir ms informacin en forma

simultnea, protegindola de posibles interferencias y ruidos.

10.- http://primero.webege.com/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=67

Parmetros


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Existen varias razones para modular, entre ellas:

Facilita la propagacin de la seal de informacin por cable o por el aire.Ordena el radioespectro, distribuyendo canales a cada informacin

distinta.

Disminuye dimensiones de antenas.

Optimiza el ancho de banda de cada canal.

Evita interferencia entre canales.

Protege a la informacin de las degradaciones por ruido.

Define la calidad de la informacin transmitida.

Existen bsicamente dos tipos de modulacin:

La modulacin analgica, que se realiza a partir de seales analgicas de

informacin, por ejemplo la voz humana, audio y video en su forma elctrica

y la modulacin digital, que se lleva a cabo a partir de seales generadas por

fuentes digitales, por ejemplo una computadora. [11]

La informacin debe ser transformada en seales antes de poder ser

transportada a travs de un medio de comunicacin. Evidentemente, una

seal slo se puede transmitir por un canal que permita la propagacin de

ese tipo de seales. As, una seal elctrica se propaga principalmente por

medio de alambres conductores, una seal acstica generalmente se

propaga mejor por el aire.



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Cmo transformar la informacin depende de su formato original y del

formato usado por el hardware de comunicaciones.Una seal simple no transporta informacin de la misma forma que una lnea

recta no hace referencia a ninguna palabra. La seal debe ser manipulada,

introduciendo cambios identificables que puedan ser reconocidos en el

emisor y el receptor como representativos de la informacin transmitida.

Primero la informacin debe ser traducida a patrones acordados de ceros y

unos, por ejemplo usando el American Standard Code for Information

Interchange (ASCII).

Sin embargo, no basta con esta adecuacin en la naturaleza de la seal y del

canal. Adems, la seal debe tener unos parmetros adecuados. Un canal

transmite bien las seales de una determinada frecuencia y mal otras. El

canal ideal es aqul que presenta una respuesta lineal para todas las

seales, es decir, que transmite por igual todas las frecuencias.

La modulacin intenta conseguir esta adecuacin entre seal y canal, de

modo que en las transmisiones utilicemos aquellas frecuencias en las que el

canal proporciona la mejor respuesta.

Se denomina modulacin al proceso de colocar la informacin contenida en

una seal, generalmente de baja frecuencia, sobre una seal de alta

frecuencia.

A la seal resultante de este proceso se le denomina seal modulada y sta

es la seal que se transmite.


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Es necesario modular las seales por diferentes razones:

1) Si todos los usuarios transmiten a la frecuencia de la seal original o

moduladora, no ser posible reconocer la informacin contenida en dicha

seal, debido a la interferencia entre las seales transmitidas por diferentes

usuarios.

2) A altas frecuencias se tiene mayor eficiencia en la transmisin, de

acuerdo al medio que se emplee.

3) Se aprovecha mejor el espectro electromagntico, ya que permite la

multiplexacin (multicanalizacin) por frecuencias.

4) En caso de transmisin inalmbrica, las antenas tienen medidas ms

razonables.

En resumen, la modulacin permite aprovechar mejor el canal de

comunicacin ya que posibilita transmitir ms informacin en forma

simultnea por un mismo canal y/o proteger la informacin de posibles

interferencias y ruidos.

Se llama demodulacin al proceso mediante el cual es posible recuperar la

seal de datos de una seal modulada.

Figura. 2.1.21 Modulacin.


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Figura. 2.1.22 Demodulacin.

El Mdem es un dispositivo de transmisin que contiene un modulador y un

demodulador.

Los datos se almacenan en una computadora en forma de ceros y unos.

Habitualmente, para transportarlos de un lugar a otro (dentro o fuera de la

computadora), es necesario convertirlos en seales digitales. Esto es lo que

se denomina conversin digital a digital o codificacin de los datos digitales

dentro de una seal digital o simplemente modulacin en banda base.

A veces es necesario convertir una seal analgica (como la voz en una

conversacin telefnica) en una seal digital por distintas razones, como

reducir el efecto del ruido. Esto es lo que se denomina conversin analgica

a digital o digitalizacin de una seal analgica. Otras veces, se requiere

enviar una seal digital que sale de una computadora a travs de un medio

diseado para transmitir seales analgicas. Por ejemplo, para enviar datos

de un lugar a otro usando la red pblica de telefona, sera necesario

convertir la seal digital producida por la computadora en una seal

analgica. Esto es lo que se denomina conversin digital a analgica o

modulacin de una seal digital.


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Amenudo se desea enviar una seal analgica a larga distancia utilizando

medios analgicos. Por ejemplo, la voz o la msica de una estacin de radio,que naturalmente emite una seal analgica, se transmiten a travs del aire.

Sin embargo, la frecuencia de la msica o la voz no es apropiada para este

tipo de transmisin. La seal debera ser transportada mediante una seal de

alta frecuencia. Esto es lo que se denomina conversin de analgico a

analgico o modulacin de una seal analgica.

Las seales de informacin corresponden a la portadora, mientras que las

seales de datos corresponden a la seal base o moduladora. De acuerdo al

sistema de transmisin, se pueden tener los siguientes casos.

2.2 TCNICAS DE MODULACIN ANALGICA

La amplia naturaleza de las seales analgicas es evidente, cualquier forma

de onda est disponible con toda seguridad en el mbito analgico, nos

encontramos con una onda original y una distorsin de la que tenemos que

identificar la onda original de la distorsionada.

SealModuladora Seal Portadora Tcnica

(Base)Analgica Analgica Modulacin analgica

Analgica Digital Conversin analgico a digital

Digital Digital Modulacin en banda base

Digital Analgica Modulacin digital

Tabla 2.1.6 Tipos de modulacin[12]

12.-https://www.itescam.edu.mx/principal/webalumnos


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PCM, MODULACIN POR CODIFICACIN DE PULSOS

Se basa como la anterior en el teorema de muestreo: Si una seal f(t) semuestrea a intervalos regulares de tiempo con una frecuencia mayor que el

doble de la frecuencia significativa ms alta de la seal, entonces las

muestras as obtenidas contienen toda la informacin de la seal original.

En el receptor, este proceso se invierte, pero por supuesto se ha perdido

algo de informacin al codificar, por lo que la seal obtenida no es

exactamente igual que la original (se le ha introducido ruido de cuantizacin).

Codificacin AnalgicaDigital. Este tipo de codificacin es la

representacin de informacin analgica en una seal digital. Por ejemplo

para grabar la voz de un cantante sobre un CD se usan significados digitales

para grabar la informacin analgica. Para hacerlos, se debe de reducir el n

infinito potencial posible de valores en un mensaje analgico de modo que

puedan ser representados como una cadena digital con un mnimo de

informacin.

Codificacin analgica-digital. En la codificacin analgica-digital, estamos

representando la informacin contenida a partir de una serie de pulsos

digitales (1s 0s).

MODULACIN DE AMPLITUD DE PULSO (PAM)

El primer paso en la codificacin analgica - digital se llama PAM. Esta

tcnica recoge informacin anloga, la muestra ( la prueba), y genera una

serie de pulsos basados en los resultados de la prueba.


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En PAM, la seal original se muestra a intervalos iguales, PAM usa una

tcnica llamada probada y tomada. En un momento dado el nivel de la seales ledo y retenido brevemente. PAM sea ineficaz en comunicaciones, es

porque aunque traduzca la forma actual de la onda a una serie de pulsos,

siguen teniendo amplitud, todava seal analgica y no digital. Para hacerlos

digitales, se deben de modificar usando modulacin de cdigo de pulso

(PCM).

Modulacin PCM modifica los pulsos creados por PAM para crear una seal

completamente digital. Para hacerlo, PCM, en primer lugar, cuantifica los

pulsos de PAM. La cuantificacin es un mtodo de asignacin de los valores

ntegros a un rango.

Los dgitos binarios son transformados en una seal digital usando una de

las tcnicas de codage digital-digital. PCM se construye actualmente a travs

de 4 procesos separados: PAM, cuantificacin, codage digital-digital.

La modulacin analgica es la representacin de informacin analgica

mediante una seal analgica. La radio es un ejemplo de una comunicacin

de analgico a analgico. La Tabla 2.1 muestra la relacin entre la

informacin analgica, el conversor hardware de analgico a analgico y la

seal analgica resultante.

La modulacin analgica a analgica se puede conseguir bsicamente de

dos formas: modulacin en amplitud (AM), modulacin en frecuencia (FM).


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2.2.1 MODULACIN EN AMPLITUD (AM).

Los mtodos utilizados es la amplitud modulada que como su nombre loindica consiste en variar la amplitud de la onda de radio. La onda de

radiofrecuencia modulada es transmitida a alta potencia los receptores

reciben la seal con baja potencia. Esta seal se debe amplificar.

Supongamos una seal de entrada (E0) se amplifica con una ganancia

constante (g) la salida (SM) es el producto SM=E.g. Si g es variable en

el tiempo entre 0 y un mximo, volviendo a cero.[13]

En transmisin AM (Amplitud de Modulacin), la seal portadora se modula

de forma que su amplitud vare con los cambios de amplitud de la seal

modulada.

La frecuencia y la fase de la portadora son siempre las mismas; solamente la

amplitud cambia para seguir las variaciones en la informacin. Las figura

2.2.1.23 muestra las relaciones de la seal moduladora, la seal portadora y

la seal AM resultante.

Un modulador AM es un dispositivo con dos seales de entrada, una seal

portadora de amplitud y frecuencia constante, y la seal de informacin o

moduladora. El parmetro de la seal portadora que es modificado por la

seal moduladora es la amplitud.


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La seal modulada tendr una amplitud que ser igual al valor pico de la

seal portadora ms el valor instantneo de la seal modulada. Debido a que

en general una seal analgica moduladora no es senosoidal pura, sino que

tiene una forma cualquiera, a la misma la podemos desarrollar en serie de

Fourier y ello da lugar a que dicha seal est compuesta por la suma de

seales de diferentes frecuencias. De acuerdo a ello, al modular no

tendremos dos frecuencias laterales, sino que tendremos dos conjuntos a los

que se denomina banda lateral inferior y banda lateral superior.

Como la informacin est contenida en la seal moduladora, se observa que

en la transmisin dicha informacin se encontrar contenida en las bandas

laterales, ello hace que sea necesario determinado ancho de banda para la

transmisin de la informacin.

Figura 2.2.1.23 Seal modulada en amplitud (AM).


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2.2.1.1 ANCHO DE BANDA EN AM.

El ancho de banda de una seal AM es igual al doble del ancho de banda dela seal modulada y cubre un rango centrado alrededor de la frecuencia de la

portadora (vase la figura 2.2.1.1.24). La porcin sombreada del grfico es el

espectro de frecuencia de la seal.

BWm= Ancho de banda de la seal moduladora (audio)

B W/ = Ancho de banda total (radio) JeFrecuencia de la portadora

El ancho de banda de una seal de audio (voz y msica) es habitualmente 5

KHz. Por tanto, una estacin de radio AM necesita un ancho de banda

mnimo de 10 KHz. De hecho, la Comisin Federal de Telecomunicaciones

(Cofetel) permite 10 KHz para cada estacin AM.

Las estaciones AM pueden tener frecuencia de portadora en el espectro de

la banda entre 530 y 1,700 KHz (1.7 MHz). Sin embargo, la frecuencia de la

portadora de cada estacin debe estar separada de las de sus lados por al

menos 10 KHz (un ancho de banda AM) para evitar interferencias. Si una

estacin usa una frecuencia portadora de 1,100 KHz, la frecuencia de la

portadora de la siguiente estacin no puede ser menor de 1,110 KHz (vase

la figura 2.2.1.1.24).

Figura 2.2.1.1.24 Asignacin de banda en AM.


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El ancho de banda total necesario para AM se puede determinar a partir del

ancho de banda de una seal de audio: Ejemplo:

Si se tiene una seal de audio con un ancho de banda (Band Width BW) de 4

KHz. y se quiere modular en AM se necesita dos veces el ancho de banda de

la seal original: Solucin:

2.2.2 MODULACIN EN FRECUENCIA (FM).

En la transmisin FM (Frecuencia de Modulacin), se modula la frecuencia

de la seal portadora para seguir los cambios en los niveles de voltaje

(amplitud) de la seal modulada. La amplitud pico y la fase de la seal

portadora permanecen constantes, pero a medida que la amplitud de la seal

de informacin cambia, la frecuencia de la portadora cambiaproporcionalmente. La figura 2.2.2.25 muestra las relaciones de la seal

moduladora, la seal portadora y la seal FM resultante.

De acuerdo a lo dicho anteriormente, la frecuencia de la seal modulada

variar alrededor de la frecuencia de la seal portadora de acuerdo a la

siguiente expresin:

(fp = frecuencia de portadora y fm = frecuencia moduladora).

Por lo tanto la expresin matemtica de la seal modulada resulta:


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Donde es la desviacin de frecuencia y es el mximo cambio de

frecuencia que puede experimentar la frecuencia de la seal portadora.

A la variacin total de frecuencia desde la ms baja hasta la ms alta, se la

conoce como oscilacin de portadora. De esta forma, una seal moduladora

que tiene picos positivos y negativos, tal como una seal senosoidal pura,

provocara una oscilacin de portadora igual a 2 veces la desviacin de

frecuencia. Al analizar el espectro de frecuencias de una seal modulada en

frecuencia, observamos que se tienen infinitas frecuencias laterales,

espaciadas en fm, alrededor de la frecuencia de la seal portadora fp; sin

embargo la mayor parte de las frecuencias laterales tienen poca amplitud, lo

que indica que no contienen cantidades significativas de potencia. El anlisis

de Fourier indica que el nmero de frecuencias laterales que contienen

cantidades significativas de potencia, depende del ndice de modulacin dela seal modulada, y por lo tanto el ancho de banda efectivo tambin

depender de dicho ndice.

Figura 2.2.2.25 Seal modulada en frecuencia (FM).


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El ancho de banda de una seal de audio (voz y msica) en estreo es casi

15 KHz. Cada estacin de radio FM necesita, por tanto, un ancho de bandamnimo de 150 KHz. La Cofetel asigna 200 KHz (0.2 MHz) para cada

estacin, de forma que haya espacio para las bandas de seguridad.

Las estaciones FM pueden tener frecuencias portadoras en una banda entre

los 88 y los 108 MHz. Las estaciones deben estar separadas por al menos

200 KHz para evitar que sus anchos de banda se solapen. Para que haya

ms privacidad, la Cofetel exige que en un rea determinada solamente se

puedan utilizar asignaciones de anchos de banda alternativos. Las restantes

permanecen sin usar para prevenir cualquier posibilidad de interferencias

entre dos estaciones cualquiera. Dada la banda de 88 a 108 MHz de rango,

hay 100 anchos de banda FM potenciales en un rea, de los cuales 50

pueden operar en cualquier momento.

Por ejemplo, si se tiene una seal de audio con un ancho de banda de 4

MHz. y considerando que una seal FM requiere 10 veces el ancho de banda

de la seal original:

[14]

14.-http://primero.webege.com/index.php?option=com_content&view=article&id=60&Itemid=71


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2.3 CONVERSIN ANALGICA A DIGITAL.

Para realizar esa tarea, el conversor ADC (Analog-to-Digital Converter,Conversor Analgico Digital) tiene que efectuar los siguientes procesos:

1.- Muestreo de la seal analgica.

2.- Cuantizacin de la propia seal

3.- Codificacin del resultado de la cuantizacin, en cdigo binario.

Figura 2.3.26 Muestreo de la seal analgica.

Representacin grfica de medio ciclo positivo (+), correspondiente a una

seal elctrica analgica de < sonido, con sus correspondientes armnicos.

Como se podr observar, los valores de variacin de la < tensin o voltaje en

esta sinusoide pueden variar en una escala que va de 0 a 7 volt.

Para convertir una seal analgica en digital, el primer paso consiste en

realizar un muestreo (sampling) de sta, o lo que es igual, tomar diferentes

muestras de tensiones o voltajes en diferentes puntos de la onda senoidal.

La frecuencia a la que se realiza el muestreo se denomina razn, tasa o

tambin frecuencia de muestreo y se mide en kilohertz (kHz).


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En el caso de una grabacin digital de audio, a mayor cantidad de muestras

tomadas, mayor calidad y fidelidad tendr la seal digital resultante.Durante el proceso de muestreo se asignan valores numricos equivalentes

a la tensin o voltaje existente en diferentes puntos de la sinusoide, con la

finalidad de realizar a continuacin el proceso de cuantizacin.

Las tasas o frecuencias de muestreo ms utilizadas para audio digital son las

siguientes:

24 000 muestras por segundo (24 kHz).


44 100 muestras por segundo (44,1 kHz) (Calidad de CD).


Figura 2.3.27 Tasa de Muestreo Sampling.

Para realizar el muestreo (sampling) de una seal elctrica analgica y

convertirla despus en digital, el primer paso consiste en tomar valores

discretos de tensin o voltaje a intervalos regulares en diferentes puntos de

la onda.


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CUANTIZACIN DE LA SEAL ANALGICA.


Proceso de cuantizacin (quantization) de la seal elctrica analgica para

su conversin en seal digital.

CODIFICACIN DE LA SEAL EN CDIGO BINARIO.

Despus de realizada la cuantizacin, los valores de las tomas de voltajes se

representan numricamente por medio de cdigos y estndares previamente

establecidos. Lo ms comn es codificar la seal digital en cdigo numrico

binario.



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La codificacin permite asignarle valores numricos binarios equivalentes a

los valores de tensiones o voltajes que conforman la seal elctricaanalgica original.[15]

A veces es necesario digitalizar una seal analgica. Por ejemplo, para

enviar la voz humana a larga distancia, es necesario digitalizarla puesto que

las seales digitales son menos vulnerables al ruido. Esto se denomina

conversin de analgico a digital o digitalizacin de una seal analgica.

Para llevarla a cabo, es necesario efectuar una reduccin del nmero de

valores, potencialmente infinitos en un mensaje analgico, de forma que

puedan ser representados como un flujo digital con una prdida mnima de

informacin. Hay varios mtodos para efectuar la conversin de analgico a

digital. La figura 2.3.30 muestra un conversor de analgico a digital,

denominado uncodec (codificador-decodificador).

Figura 2.3.30 Conversin Analgico a Digital.

En la conversin de analgico a digital, se representa la informacin

contenida en una onda continua como una serie de pulsos digitales (unos o

ceros). La conversin de analgico a digital puede hacer uso de cualquiera

de las seales digitales.[16]

15.- http://primero.webege.com/index.php?option=com_content&view=article&id=61&Itemid=7216.- http://www.rhernando.net/modules/tutorials/doc/redes/modem.html


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2.3.1 TEOREMA DE MUESTREO (NYQUIST).

El ingeniero sueco Harry Nyquist formul el siguiente teorema para obteneruna grabacin digital de calidad: La frecuencia de muestreo mnima

requerida para realizar una grabacin digital de calidad, debe ser igual

al doble de la frecuencia de audio de la seal analgica que se pretenda

digitalizar y grabar.

Este teorema recibe tambin el nombre de Condicin de Nyquist.

Es decir, que la tasa de muestreo se debe realizar, al menos, al doble de la

frecuencia de los sonidos ms agudos que puede captar el odo humano que

son 20 mil hertz por segundo (20 kHz). Por ese motivo se escogi la

frecuencia de 44,1 kHz como tasa de muestreo para obtener calidad de CD,

pues al ser un poco ms del doble de 20 kHz, incluye las frecuencias ms

altas que el sentido del odo puede captar.

El teorema trata con el muestreo, que no debe ser confundido o asociado

con la cuantificacin, proceso que sigue al de muestreo en la digitalizacin

de una seal y que, al contrario del muestreo, no es reversible (se produce

una prdida de informacin en el proceso de cuantificacin, incluso en el

caso ideal terico, que se traduce en una distorsin conocida como error o

ruido de cuantificacin y que establece un lmite terico superior a la relacin

seal-ruido). Dicho de otro modo, desde el punto de vista del teorema, las

muestras discretas de una seal son valores exactos que an no han sufrido

redondeo o truncamiento alguno sobre una precisin determinada, estas an


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no han sido cuantificadas. El teorema demuestra que la reconstruccin

exacta de una seal peridica continua en banda base a partir de susmuestras es matemticamente posible si la seal est limitada en banda y la

tasa de muestreo es superior al doble de su ancho de banda. [17]

Figura 2.3.1.31 Teorema de Nyquist.

Si el criterio no es satisfecho, existirn frecuencias cuyo muestreo coincide

con otras, fenmeno conocido como "alias" (En ingls "aliasing").

Muestreo de una seal senosoidal.

Cuando se obtienen muestras peridicas de una seal senosoidal, puede

ocurrir que se obtengan las mismas muestras que se obtendran de una

seal senosoidal igualmente pero con frecuencia ms baja. Especficamente,

si una senosoidal de frecuenciafHz es muestreadamveces por segundo, y

m < f / 2,entonces las muestras resultantes tambin sern compatibles con

una sinusoide de frecuenciaf - 2m.

Cada una de las senosoidales se convierte en un "alias" para la otra. Ver

figura 2.3.1.32



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Por tanto, si se muestrea a la frecuenciamuna seal analgica que contiene

las dos frecuencias, la seal no podr ser reconstruida.

Criterio de Nyquist.

Est demostrado rigurosamente que para evitar el "aliasing" es necesario

asegurarse de que en la seal analgica a muestrear con una frecuencia m,

no existen componentes sinusoidales de frecuencia mayor a 2m. Esta

condicin es llamada el criterio de Nyquist, y es equivalente a decir que la

frecuencia de muestreomdebe ser al menos dos veces mayor que el ancho

de banda de la seal.

El Teorema de Nyquist indica que la frecuencia de muestreo mnima que

tenemos que utilizar debe ser mayor que 2-fmax, donde fmax es la

frecuencia mxima de la seal compleja. Si utilizamos esa frecuencia de

muestreo, podremos reproducir posteriormente la seal a partir de las

muestras tomadas. Si utilizramos una frecuencia ms alta de la que nos

dice Nyquist obtendramos una representacin ms exacta de la seal de

entrada.

Figura 2.3.1.32 Teorema de Nyquist.


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Por tanto, si se quiere muestrear voz telefnica con una frecuencia mxima

de 4,000 Hz, es necesario muestrear a una tasa de muestreo de 8,000muestras por segundo.

Una tasa de muestreo del doble de la frecuencia de x Hz indica que la seal

se debe muestrear cada l/2x segundos. Usando el ejemplo de la transmisin

de voz sobre una lnea de telfono, esto significa que hay que muestrear una

vez cada 1/8,000 segundos.

Otro ejemplo

Se tiene una seal con un ancho de banda de 10.000 Hz (1.000 al 11.000

Hz) y si la tasa de muestreo debe ser dos veces la frecuencia ms alta en la

seal:

Tasa de muestreo igual = 2 x 11,000 = 22,000 muestras / segundo.

Cuntos bits por muestra?

Despus de que se haya encontrado la tasa de muestreo, es necesario

determinar el nmero de bits que se van a transmitir con cada muestra. Esto

depende del nivel de precisin que sea necesario. El nmero de bits se elige

de forma que la seal original se pueda reproducir con la precisin deseada

en amplitud.

Si cuando est muestreando una seal, cada muestra necesita al menos 12

niveles de precisin (+0 a +5 y -0 a -5), se necesitan cuatro bits; un bit para

el signo y tres bits para el valor. Un valor de tres bits permite representar 2 3=

8 niveles (000 a 111), lo que es ms de lo que se necesita. Un valor con dos


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bits no es suficiente puesto que 22= 4. Un valor de cuatro bits es demasiado

porque 2

4

=16.Tasa de bits.

Despus de hallar el nmero de bits por muestra, se puede calcular la tasa

de bits usando la frmula siguiente:

Tasa de bits = Tasa de muestreo x Nmero de bits por muestra.

Ejemplo:

Para digitalizar la voz humana que normalmente contiene frecuencias entre

los 0 y los 4,000 Hz la tasa de muestreo es:

Tasa de muestreo = 4.000 x 2 = 8,000 muestras / segundo

La tasa de bits se puede calcular como: Tasa de bits = Tasa de muestreo x

Nmero de bits por muestra.

Tasa de bits = 8.000 x 8 = 64.000 bits/s =64 Kbps.

2.4 MODULACIN EN BANDA BASE.

La codificacin o conversin digital a digital, es la representacin de la

informacin digital mediante una seal digital. Por ejemplo, cuando se

transmiten datos desde una computadora a una impresora o desde una

computadora a otra computadora, tanto los datos originales como los datos

transmitidos son digitales. En este tipo de codificacin, los unos y ceros

binarios generados por una computadora se traduce a una secuencia de

pulsos de voltaje que se pueden propagar por un cable.

Se denomina banda base al conjunto de seales que no sufren ningn

proceso de modulacin a la salida de la fuente que las origina, es decir son


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seales que son transmitidas en su frecuencia original. Dichas seales se

pueden codificar y ello da lugar a los cdigos de banda base.De todos los mecanismos usados para la codificacin digital a digital, los ms

tiles para la transmisin de datos se pueden agrupar en tres amplias

categoras: Unipolar, Polar y Bipolar (Ver figura 2.4.33).

Figura 2.4.33 Tipos de codificacin Digital-Digital.

Unipolar, usa un nico valor de nivel positivo o negativo, que generalmente

representa el '1' y el '0' mantiene la seal a 0. No tiene variantes. Ver figura

2.4.34.

.

Figura 2.4.34 Codificacin Unipolar.

Polar, usa dos niveles de amplitud. Hay varias opciones de codificacin:

NRZ, RZ, Bifsica, Manchester y Manchester diferencial. Ver figura 2.4.35.

CodificacinDigital-Digital

Unipolar Polar Bipolar


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Figura 2.4.35 Codificacin Polar.

Bipolar, usa tres niveles: positivo, cero y negativo. Opciones: Bipolar con

Inversin de marca alternada (AMI), Bipolar con sustitucin de 8 ceros

(B8ZS) y Bipolar 3 de alta densidad (HDB3). Ver figura 2.4.36.

Figura 2.4.36 Codificacin Bipolar.[18]

2.4.1 CODIFICACIN UNIPOLAR (AMPLITUD).

Se denomina modulacin en amplitud, a aquella en que el parmetro de la

seal de la portadora que se va a variar, es la amplitud.

Cuando la seal moduladora es de origen digital, la modulacin de la

portadora est representada por corrientes de amplitudes distintas y se

denomina modulacin por desplazamiento de amplitud (ASK).

Existen dos tipos de modulacin en amplitud:

Por variacin de nivel de la onda portadora.

Por supresin de onda portadora.[19]

18.-http://www.rhernando.net/modules/tutorials/doc/redes/modem.html19.- http://primero.webege.com/index.php?option=com_content&view=article&id=64&Itemid=75


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Figura 2.4.1.37 Codificacin Unipolar.

La codificacin Unipolar o Codificacin Amplitud es muy sencilla y muy

primitiva. Aunque actualmente est casi obsoleta, su sencillez proporciona

una forma fcil de presentar los conceptos usados con los sistemas de

codificacin ms complejos y permite examinar los tipos de problemas que

se deben resolver en los sistemas de transmisin digital.

El sistema de transmisin digital funciona enviando pulsos de voltaje por un

medio de enlace, habitualmente un cable o un hilo. En la mayora de los tipos

de codificacin, hay un nivel de voltaje para el 0 binario y otro nivel de voltaje

para el 1. La polaridad del impulso indica si es positivo o negativo. La

codificacin unipolar se denomina as porque usa nicamente una polaridad.

Esta polaridad se asigna a uno de los dos estados binarios, habitualmente el

1. El otro estado, habitualmente el 0, se representa por el voltaje 0.

La Figura 2.4.1.37 muestra la idea de la codificacin unipolar. En este

ejemplo, los unos se codifican con un valor positivo o negativo y los ceros se

codifican como el valor cero. Adems de ser muy sencilla, la codificacin

unipolar admite una implementacin barata. Sin embargo, la codificacin


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unipolar tiene al menos dos problemas que la hacen poco deseable: una

componente DC y la sincronizacin.Componente DC.

La amplitud media de una seal con codificacin unipolar no es cero. Esto

crea lo que se llama una componente de corriente continua (DC) (un

componente con frecuencia cero). Cuando una seal contiene una

componente DC, no puede viajar a travs de medios que no pueden

gestionar este tipo de componentes.

Sincronizacin.

Cuando una seal no vara, el receptor no puede determinar el principio y el

final de cada bit. Por tanto, en la codificacin unipolar puede haber

problemas de sincronizacin siempre que el flujo de datos contenga largas

series continuas de ceros y unos. Los esquemas de codificacin digital usan

cambios en el nivel de voltaje para indicar cambios en el tipo de bit. Un

cambio de seal indica tambin que un bit ha terminado y que ha comenzado

un nuevo bit. Sin embargo, en la codificacin unipolar, una serie del mismo

tipo de bit, digamos siete unos, no generar cambios de voltaje, existiendo

solamente una lnea de voltaje positivo o negativo que dura siete veces ms

que la de un nico bit. Puesto que no hay cambio de seal para indicar el

comienzo de la siguiente secuencia de bits, el receptor tiene que confiar en

un temporizador.


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Dada una tasa de bit esperada de 1,000 bps, si el receptor detecta un voltaje

positivo que dura 0.005 segundos, interpreta que recibe un 1 cada 0.001segundo, es decir, cinco unos.

Por desgracia, la falta de sincronizacin entre los relojes del emisor y el

receptor distorsiona la temporizacin de la seal de forma que, por ejemplo,

cinco unos pueden ser enviados en 0.006 segundos, originando la recepcin

de un bit 1 extra en el receptor. Este bit extra en el flujo de datos hace que

todo lo que llegue detrs se decodifique errneamente. Para controlar la

sincronizacin de los medios de transmisin unipolar se ha desarrollado una

solucin consistente en usar una lnea distinta que, en paralelo, lleva un

pulso de reloj y que permite al dispositivo de recepcin re-sincronizar su

temporizador con el de la seal. Pero doblar el nmero de lneas usadas

para la transmisin incrementa el costo y da como resultado soluciones poco

econmicas.

2.4.2 CODIFICACIN POLAR: NRZ, NRZ-L, AMPLITUD Y AMPLITUD

DIFERENCIAL.

En este caso la seal tomar valores positivos para un 1 lgico y negativos

para un 0 lgico pero nunca toma el valor 0.

La codificacin polar usa dos niveles de voltaje: uno positivo y uno negativo.

Gracias al uso de dos niveles, en la mayora de los mtodos de codificacin

polar se reduce el nivel de voltaje medio de la lnea y se alivia el problema de

la componente DC existente en la codificacin unipolar. En las codificaciones


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Manchester y Manchester diferencial, cada bit se define mediante voltajes

positivos y negativos, de tal forma que la componente DC queda totalmenteeliminada. La Figura 2.4.2.38 muestra los tipos de codificacin polar.

Figura 2.4.2.38 Tipos de codificacin polar.

De las muchas variantes existentes de la codificacin polar, se examinarn

solamente las tres ms populares: sin retorno a cero (NRZ), con retorno a

cero (RZ) y bifsica. La codificacin NRZ incluye dos mtodos: sin retorno al

nivel cero, nivel (NRZ-L) y sin retorno a cero invertido (NRZ-I). El mtodo

bifsico tambin tiene dos variantes.

El primero, el Manchester, es el mtodo usado en las LAN de tipo Ethernet.

El segundo, Manchester diferencial, es el mtodo usado en las LAN de tipo

Token Ring.

A) SIN RETORNO A CERO (NRZ)En la codificacin NRZ, el nivel de la seal es siempre positivo o negativo. A

continuacin se muestran los dos mtodos ms populares de transmisin

NRZ.

Polar

NRZ

NRZ-L NRZ-I

RZ Bifsica

ManchesterManchesterDiferencial


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CODIFICACIN NRZ-L.

En la codificacin NRZ-L, el nivel de la seal depende del tipo de bit querepresenta. Habitualmente, un valor de voltaje positivo indica que el bit es un

0 y un valor de voltaje negativo significa que el bit es u

sistemas computacionales jprc

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