1. Modulación y Transmisión de Pulsos en Banda Base_parte2
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MODULACIN Y
TRANSMISIN DE
PULSOS EN BANDA
BASE
MsC. Ciro D. Radicelli G.
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NDICE
EL PROCESO DE LA MODULACIN
MODULACIN POR CODIFICACIN DE PULSOS (PCM)
MODULACIN DELTA
FILTROS, TASAS DE ERRORES E INTERFERENCIA
MODULACIN POR AMPLITUD DE PULSOS
CODIFICACIN Y TRANSMISIN PAM, M-ARIA
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EL PROCESO DE LA MODULACIN
El proceso de la modulacin - Conceptos
Objetivo: entregar una seal (mensaje) desde una
fuente de informacin en una forma reconocible por el
usuario de destino.
Mtodo: el transmisor modifica la seal mensaje en
una forma adecuada para su transmisin a lo largo del
canal. (modulacin).
La modulacin implica modificar algn parmetro de
la onda portadora de acuerdo con la seal mensaje
(moduladora).
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EL PROCESO DE LA MODULACIN
El proceso de la modulacin - Conceptos
El proceso de recuperacin de la seal mensaje a partir de la
seal modulada se denomina demodulacin.
Tipos de modulacin:
Modulacin de onda continua (CW): AM,FM,PM
Modulacin por pulsos:
anloga: PAM, Pulse-Duration (PDM), Pulse-Position (PPM)
digital: Pulse-Code Modulation (PCM )
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NDICE
EL PROCESO DE LA MODULACIN
MODULACIN POR CODIFICACIN DE PULSOS (PCM)
MODULACIN DELTA
FILTROS, TASAS DE ERRORES E INTERFERENCIA
MODULACIN POR AMPLITUD DE PULSOS
CODIFICACIN Y TRANSMISIN PAM, M-ARIA
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QU ES PCM? Es el mtodo de conversin de seales analgicas a digitales.
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CARACTERSTICAS DE LA MODULACIN
DIGITAL - PCM
El proceso de la modulacin - Conceptos
Es robusta al ruido
Permite una operacin flexible
Permite la integracin de diversas fuentes en un nico
formato.
Posibilita una transmisin segura de extremo a extremo.
La modulacin tambin permite la multiplexacin de seales
(FDM, TDM).
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TRANSMISIN EN BANDA BASE:
REPRESENTACIN DE DGITOS BINARIOS Es necesario representar los dgitos binarios PCM por pulsos
elctricos para transmitirlos a travs de un canal en banda
base.
Las formas de onda PCM que se utilizan con mayor
frecuencia se clasifican en los siguientes grupos, o con las
siguientes codificaciones:
No Retorno a Cero (NRZ)
Retorno a Cero (RZ)
Fase Codificada
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TRANSMISIN EN BANDA BASE:
REPRESENTACIN DE DGITOS BINARIOS Seales No Retorno a Cero (NRZ):
NRZ.- el voltaje no vuelve a cero entre bits consecutivos de valor
uno.
NRZ-L (Nivel) Niveles diferentes para cero y uno. Ej: LgicaDigital
NRZ-M/I (Marca/Invertido) o codificacin diferencial: El uno serepresenta por un cambio de nivel. Ej: Almacenamiento en cintas
magnticas.
NRZ-S (Espacio): El cero se representa por un cambio de nivel.
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ACTIVIDAD EN CLASE
Seales las ventajas y desventajas de las
tcnicas de codificacin NRZ.
Represente mediante las diferentes opciones de
la codificacin NRZ la siguiente cadena de bits:
11011100010.
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TRANSMISIN EN BANDA BASE:
REPRESENTACIN DE DGITOS BINARIOS Seales Retorno a Cero (RZ): se caracterizan porque el
pulso de seal ocupa nicamente la mitad de la duracin del
bit. Se usa en transmisin de datos en banda base y en
almacenamiento magntico.
Unipolar RZ: El uno se representa por un pulso de duracinigual a la mitad del bit, y cero por ausencia de pulso.
Bipolar RZ: El uno y el cero se representan por pulsos depolaridad opuesta de duracin igual a la mitad del bit.
RZ-AMI (Alternate Mark Inversion): Cada uno serepresenta por una inversin en la polaridad del pulso, y stos
duran la mitad del bit. El cero se representa por ausencia depulso. Aplicaciones en telemetra.
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ACTIVIDAD EN CLASE
Seales las ventajas y desventajas de las
tcnicas de codificacin RZ.
Represente mediante las diferentes opciones de
la codificacin RZ la siguiente cadena de bits:
10110001101.
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TRANSMISIN EN BANDA BASE:
REPRESENTACIN DE DGITOS BINARIOS Seales de Fase Codificada: representa un conjunto de tcnica de
codificacin para mejorar las dificultades de los cdigos NRZ.
Existen dos cdigos.
Manchester: Tiene transicin en la mitad del intervalo de duracin del
bit. Transicin sirve como procedimiento de sincronizacin y de
transmisin de datos. Utilizado por IEEE 802.3 (LAN Ethernet con bus
CSMA/CD)
1: Transicin de alto a bajo en mitad del intervalo.
0: Transicin de bajo a alto en mitad del intervalo.
Manchester Diferencial: Tiene transicin en la mitad del intervalo
del bit, pero dicha transicin es slo para proporcionar sincronizacin.
Utilizado por IEEE 802.5 (LAN paso de testigo en anillo Token ring)
0: Transicin al principio del intervalo del bit.
1: Ausencia de transicin al principio del intervalo del bit.
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ACTIVIDAD EN CLASE
Seales las ventajas y desventajas de las
tcnicas de codificacin Manchester y
Manchester Diferencial.
Represente mediante las diferentes opciones de
la codificacin Manchester y Manchester
Diferencial la siguiente cadena de bits:
10011001100.
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TRANSMISIN EN BANDA BASE:
REPRESENTACIN DE DGITOS BINARIOS
Por qu tantos cdigos? Qu examinar?
Cada cdigo dispone de caractersticas diferentes que
lo hacen ms adecuado para ciertas aplicaciones en
desmedro de otras.
Componente DC.
Capacidades inherentes de sincronizacin y de
proporcionar seal de reloj.
Deteccin de Errores.
Compresin de Ancho de Banda.
Codificacin Diferencial.
Inmunidad al Ruido.
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ACTIVIDAD EN CASA
Consulte sobre las siguientes tcnicas de
codificacin:
Cdigos 5B6B
Cdigos pseudoternarios
Cdigos 4B3T
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS
DIGITALES SOBRE LOS ANALGICOS
VENTAJAS.-
Mayor facilidad de regeneracin de seales digitales.
Circuitos digitales sujetos a menos distorsin e interferencia.
Tasas de error extremadamente bajas son posibles,
produciendo alta fidelidad en la seal a travs del uso de
tcnicas digitales de deteccin y correccin de errores.
Mayor confiabilidad y menor costo de produccin de circuitos
digitales.
Facilidad en la combinacin de seales usando
multiplexacin por divisin en el tiempo.
DESVENTAJS.-
La deteccin digital requiere sincronizacin de sistema.
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MODELO DE UN SISTEMA DE
COMUNICACIONES
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PROCESOS EN UN SISTEMA DIGITAL DE
COMUNICACIONES
Adems de la codificacin de la fuente y la codificacin de
canal, existen otros procesos en un sistema digital de
comunicaciones, como por ejemplo:
Encriptacin.- evita que el mensaje sea entendido por
usuarios no autorizados y previene que se introduzcan falsos
mensajes. Para lo cual se puede usar cifrado simtrico o
asimtrico.
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PROCESOS EN UN SISTEMA DIGITAL DE
COMUNICACIONES
Multiplexacin.- combinan seales que pueden tener
diferentes caractersticas o proceder de distintas fuentes de
forma que puedan compartir una porcin de los recursos de
comunicacin.
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PROCESOS EN UN SISTEMA DIGITAL DE
COMUNICACIONES
Ensanchamiento frecuencial.- puede producir una seal
que es menos vulnerable a la interferencia, y que puede
utilizarse para ampliar la privacidad de las comunicaciones.
El ancho de banda de transmisin est determinado por una
funcin o cdigo que es independiente del mensaje y que es
conocida por el transmisor (secuencia pseudoaleatoria).
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PROCESOS EN UN SISTEMA DIGITAL DE
COMUNICACIONES
Esquema bsico de un sistema de espectro
ensanchado.-
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PROCESOS EN UN SISTEMA DIGITAL DE
COMUNICACIONES
Ensanchamiento frecuencial.- puede producir una seal
que es menos vulnerable a la interferencia, y que puede
utilizarse para ampliar la privacidad de las comunicaciones.
El ancho de banda de transmisin est determinado por una
funcin o cdigo que es independiente del mensaje y que es
conocida por el transmisor (secuencia pseudoaleatoria).
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NDICE
EL PROCESO DE LA MODULACIN
MODULACIN POR CODIFICACIN DE PULSOS (PCM)
MODULACIN DELTA
FILTROS, TASAS DE ERRORES E INTERFERENCIA
MODULACIN POR AMPLITUD DE PULSOS
CODIFICACIN Y TRANSMISIN PAM, M-ARIA
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MUESTREO El mtodo ms comn para realizar la transformacin de la
seal anloga a su versin muestreada se denomina
muestreo y retencin (sampling and hold).
Teorema del muestreo.- Una seal limitada en banda que
no tiene componentes espectrales sobre fm Hz puede
determinarse nicamente por valores muestreados a
intervalos regulares de Ts segundos, donde Ts1/(2fm).
fs=1/Ts se denomina frecuencia de muestreo
fs=2fm se denomina frecuencia de Nyquist.
Ts=1/fs se denomina intervalo de Nyquist.
El criterio de Nyquist es tericamente una condicin
suficiente para que una seal anloga pueda reconstruirse
completamente a partir de un conjunto de muestras
uniformemente espaciadas en tiempos discretos.
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MODULACIN DELTA Aparece en los aos 40 para aplicaciones en telefona, otro
nombre actual que recibe es Modulacin de anchura de pulso
(PWM).
La modulacin Delta se define como una alternativa vlida
para sistema con Modulacin de impulsos codificados PCM,
en la misma se sobremuestrea la seal mensaje
intencionalmente para permitir el uso de una estrategia de
cuantificacin simple, para la construccin de la seal
codificada.
El sobremuestreo consiste en utilizar una frecuencia de muestreo
mayor (generalmente sustancialmente mayor) que la frecuencia de
Nyquist.
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MODULACIN DELTA PRINCIPIO DEFUNCIONAMIENTO
La modulacin Delta, cuantifica de forma diferencial, teniendo en
cuenta la muestra anterior. Para ello se compara el valor de la
seal en el instante de muestreo actual con el valor cuantificado en
el instante de muestreo anterior. Si la seal en el instante de
muestreo actual es mayor que el valor cuantificado en el instante
de muestreo anterior ser por que la seal est creciendo y, por lo
tanto, el valor cuantificado actual ser el valor anterior ms un
valor . Si ocurre lo contrario, ser el valor anterior menos .
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REPRESENTACIN MATEMTICA PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Donde:
e[n]: Seal de error, representa la diferencia entre la seal
muestreada m[n] y la ltima aproximacin mq[n-1]
eq[n]: Versin cuantificada de e[n]
Sgn: Funcin signo
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MODULADOR DELTA
El modulador Delta se genera a partir de la aplicacin
directa de la versin muestreada de la seal mensaje al
modulador, que involucra las funciones de comparador,
cuantificador y acumulador.
Comparador: Calcula la diferencia entre las dos entradas
separadas en el tiempo Ts.
Cuantificador: Es un limitador simple con relacin de 1 slo
escaln de entrada / salida, afectado por la funcin signo.
Acumulador: Produce el siguiente resultado.
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DEMODULADOR DELTA /DELTA
ADAPTATIVO
La escalera aproximada mq[n], es reconstruida, pasando la
secuencia de pulsos producidos a la salida del decodificador a
travs de un acumulador. El ruido de cuantificacin fuera de
banda es rechazado por el filtro pasa bajos. El DM tiene dos
tipos de error de cuantificacin:
Sobrecarga de pendiente: Se da cuando la velocidad de cambio
es muy grande, se reduce aumentando la altura de los escalones.
Ruido granular: Es por la utilizacin de un escaln muy alto
grande en tramos donde la seal tiene poca variacin. Se reduce
disminuyendo la altura de los escalones.
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA
MODULACIN DELTAVENTAJAS.-
Sustituye tanto a la cuantificacin como a la codificacin
tradicional. Se utiliza sobre la seal muestreada, es decir, no
hay que cuantificar previamente.
Esta modulacin permite seguir seales de cualquier
amplitud. Adems el equipo transmisor y el receptor son
muy sencillos.
Es simple de implementar.
Es una alternativa vlida para sistemas PCM.
DESVENTAJAS.-
Presenta ruido granular, sobrecarga de pendiente.
Necesita una frecuencia de muestreo varias veces superior a
la de Nyquist,esto es para que la prediccin del valor
anterior sea apropiada.
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PREGUNTAS?