2015-2-Telecomunicaciones I - TE - 13 (1)

7/24/2019 2015-2-Telecomunicaciones I - TE - 13 (1)

1/38

ESCUELA ACADMICA PROFESIONAL DEINGENIERA ELECTRNICA CON MENCIN

EN TELECOMUNICACIONES

S E S I N N 1 3

TRANSMISIN DIGITAL ENBANDA BASE


2/38

CONTENIDO

1. Codificacin de lnea.

2. Esquemas de codificacin de lnea.3. Caractersticas de la transmisin digital.

4. Capacidad de informacin de canal.

ING. CSAR F. HUAMAN AYALA 2

TRANSMISIN DIGITAL EN BANDA BASE


3/38

1.CODIFICACIN DE LNEA

Se puede transmitir una seal digital de 2 formas: en bandabase o en banda ancha (con modulacin digital).

Transmitir en banda base significa enviar una seal digital

sobre un canal sin modular. Los datos, en forma de texto, nmeros, imgenes grficas,

audio o voz, se almacenan en la memoria de un PC ensecuencia de bits, 0s y 1s. Estos nmeros binarios deben

convertirse a seales digitales, es decir a niveles de voltaje ocorriente (u otro tipo de smbolos) para su transmisin por lalnea. Este proceso se llama codificacin de lnea.



4/38

La codificacin de lnea es el proceso de convertirdatos digitalesenseales digitales.


CODIFICACIN DE LNEA


5/38

BITS Y SMBOLOS

Bit. En las comunicaciones de datos, el objetivo es enviarbitsde datos. Un bit es la entidad ms pequea que puederepresentar un elemento de informacin.

Smbolo. En una comunicacin de datos digitales, los bits sontransportados por smbolos (variaciones de voltaje). Unsmbolo es la unidad ms corta (en cuanto a tiempo) de unaseal digital.

En otras palabras, losbits son transportados; lossmbolos sonlos portadores.



6/38

BITS Y SMBOLOS



7/38

TASA DE BIT Y TASA DE BAUDIO

En este punto se debe distinguir entre tasa de bit ytasa de baudio.

Latasa de bit es el nmero de bits transmitidos por segundo (C).

La tasa de baudio es el nmero de smbolos transmitidos por

segundo. Por consiguiente, si se designa que S sea la tasa de baudio.

= = ,

= , =



8/38

TASA DE BIT Y TASA DE BAUDIO

Se utilizan diferentes terminologas en la literatura. La tasa de bit sedenomina en algunas ocasiones tasa de datos. La tasa de smbolos sedenomina tambin tasa de seal, tasa de pulsos, tasa de modulacin o tasade baudio.

Un objetivo en la comunicacin de datos es incrementar la tasa de bit, almismo tiempo que se reduce la tasa de smbolos. Si se incrementa la tasa de

bit, se incrementa la velocidad de transmisin. Si se reduce la tasa desmbolos, se reducen los requisitos de ancho de banda



9/38

EJEMPLO: TASA DE BAUDIO

Un modulador transmite smbolos, cada uno de los cuales tiene64 estados posibles diferentes, 10000 veces por segundo,Calcule la tasa de baudio y la tasa de bits.



10/38

RESPUESTA

La tasa de baudio es la tasa de smbolos, S = 10 kBd. Por lo tantoC = 60 kbps.



11/38

RELACIN ENTRE LA TASA DE BIT Y DESMBOLOS

La relacin depende del nmero de bits que son transportadosporcada smbolo.

Una analoga puede ayudar: suponga que un bit es una persona

y un smbolo es un vehculo. Un vehculo puede transportar una o ms personas. Tambin sepuede dar el caso de que una persona conduzca un vehculo yremolque otro.



12/38



13/38

2. ESQUEMAS DE CODIFICACIN DELNEA

Los 1 y 0 binarios, como aquellos en la sealizacin PCM,pueden representarse en varios formatos de sealizacin serialde bit llamados cdigos de lnea. Algunos de los cdigos de

lnea de mayor popularidad se muestran en la figura 9.

Existen dos principales categoras:

Con retorno a cero (RZ): la forma de onda regresa a un nivel

de cero volts para una porcin y,Sin retorno a cero (NRZ).

Ing. Csar Huaman Ayala 13


14/38

CODIFICACIN DE LNEA BINARIA


Figura 9


15/38

CODIFICACIN DE LNEA BINARIA

Las formas de onda para los cdigos de lnea pueden clasificarsean ms de acuerdo a la regla empleada para asignar niveles devoltaje para representar los datos binarios.

Algunos ejemplos se presentan a continuacin.



16/38

SEALIZACIN UNIPOLAR

En la sealizacin unipolar de lgica positiva el 1 binario estrepresentado para un alto nivel (+ A volts) y el 0 binario por unnivel de cero. Este tipo de sealizacin tambin se conoce como

modulacin de encendido-apagado.



17/38

SEALIZACIN BIPOLAR

Los 1 binarios estn representados por valores alternadamentepositivos y negativos. El 0 binario est representado por un nivelde cero. El trmino seudoternario se refiere al uso de tres niveles

de seal codificados para representar datos de dos niveles(binarios). Esto se conoce como sealizacin de inversinalterna de marca (AMI, por sus siglas en ingls).



18/38

SEALIZACIN MANCHESTER

Cada 1 binario est representado por un medio periodo de pulsode bit positivo seguido de uno negativo. De la misma manera, un0 binario est representado por un medio periodo de pulso de bit

negativo seguido de uno positivo. A este tipo de sealizacintambin se le conoce como codificacin por fase dividida.



19/38

ESPECTROS DE POTENCIA DE CDIGOSDE LNEAS BINARIOS

La PSD puede evaluarse con una tcnica determinista o con unaestocstica.

A continuacin se muestran los espectros de potencia de cdigos

de lneas para frecuencias positivas.



20/38



Figura 10


21/38



Figura 11


22/38

ESPECTROS DE POTENCIA DE CDIGOS DELNEAS BINARIOS


Figura 12


23/38



Figura 13


24/38



Figura 14


25/38

CODIFICACIN DIFERENCIAL


Cuando datos seriales se pasan a travs de muchos circuitos a lolargo de un canal de comunicaciones, la forma de onda amenudo se invierte sin intencin (es decir, los datos soncomplementados).

Para minimizar este problema, con frecuencia se emplea unacodificacin diferencial, como se ilustra en la figura 15. Losdatos diferenciales codificados se generan por:

= 1Donde es un sumador de mdulo 2. (14)


26/38

SISTEMA DE CODIFICACIN DIFERENCIAL


Figura 15


27/38

CODIFICACIN DIFERENCIAL


Cada dgito en la secuencia codificada se obtiene al comparar albit de entrada en el presente con el bit codificado en el pasado.Un 1 binario se codifica si el bit de entrada en el presente y el bitcodificado en el pasado son de un estado opuesto, y un 0 binariose codifica si los estados son iguales.


28/38

3. CARACTERSTICAS DE LA TRANSMISINDIGITAL

1. Inmunidad al ruido. La seal se regenera en el receptor con un Trigger oun amplificador operacional.

2. Deteccin de errores y correccin. Se han desarrollado tcnicas paraencontrar errores y corregirlos.

3. Compatibilidad con TDM. Permite transmitir varias seales por el mismocanal.

4. Procesamiento digital de seales. El procesador DSPpermite comprimirlos datos para incrementar la velocidad de transmisin y almacenarlos,adems de muchos otros procesamientos no disponibles en tcnicas

analgicas.5. Otra caracterstica de la transmisin en banda base es que se requiere un

medio con un BW incluso 10 veces mayor que el que se requiere conmtodos analgicos.



29/38

4. CAPACIDAD DE INFORMACIN DE CANAL



30/38

LMITES EN LA TASA DE TRANSMISIN

Una consideracin importante en la transmisin de sealesdigitales es lo rpido que se pueden enviar por un canal, enbps.Depende de 3 factores:

Elancho de banda disponible. Losniveles de seal que se usan. La calidad del canal (el nivel de ruido).

Se han desarrollado 2 frmulas tericas para calcular la tasa debits: la deNyquistpara un canal sin ruido y la de Shannonparaun canal ruidoso.



31/38

CANAL SIN RUIDOTASA DE BITS DENYQUIST

Nyquist define la mxima capacidad de transmisin terica para un canal sin ruido.

= = , = , =

Se podra pensar que, dado un B especfico, se puede conseguir cualquiervelocidad incrementando los nivelesM de la seal. La idea es correcta, en la

prctica existe unlmite.

Si se incrementan los niveles de la seal, se impone una carga en el receptor. Silos niveles son slo 2, el receptor distingue fcilmente entre 0 y 1. Si losniveles son 64, el receptor debe ser muy sofisticado para distinguirlos. En otras

palabras, incrementar los niveles de la seal reduce la fiabilidad del sistema.



32/38

CANAL CON RUIDOCAPACIDAD DESHANNON

Desafortunadamente, la capacidad de informacin de un canalno aumenta ilimitadamente al incrementar el nmero nivelesde seal, ya que el ruido dificulta distinguirlos, y un canal realsiempre tiene ruido.

En 1944, Shannon desarroll la frmula denominadaCapacidad de Shannon, para determinar la mxima tasa de bitsterica de un canal.



33/38

CANAL CON RUIDOCAPACIDAD DESHANNON

= +

= , = , = ( )

En esta frmula, no hay indicacin del nivel de seal, lo quesignifica que, sin importar los niveles que se tengan, no se puedeconseguir una velocidad mayor que la capacidad del canal . Enotras palabras, la frmula define la caracterstica del canal, no elmtodo de transmisin.



34/38

USANDO AMBOS LMITES

En la prctica, es necesario usar ambos mtodos para encontrarlos lmitesy los nivelesde la seal.

Lacapacidad de Shannon da el lmite superior. La tasa de bits de Nyquist dice cuntos niveles de seal son

necesarios.



35/38

EJEMPLO: VELOCIDAD DE TRANSMISINMXIMA

Un canal de radio tiene un ancho de banda de 10 kHz y unarelacin seal a ruido de 15 dB. Cul es la tasa mxima de datosque puede transmitirse:

a) Utilizando cualquier sistema?b) Por medio de un cdigo con 4 estados o niveles posibles?



36/38

RESPUESTA

a) A partir de la frmula de Shannon se calcula la tasa mximade datos terica para este canal.C = 50.3kbps.

b) Se utiliza la frmula de Nyquist para hallar la tasa de bits

mxima posible dados el cdigo especificado y el ancho debanda. C = 40 kbps.

Se tiene que comparar este resultado con la tasa mxima dedatos tericapara este canal.

Puesto que es menor, debe ser posible transmitir con unesquema de 4 niveles, a 40 kbps.

Se podra transmitir por medio de un cdigo de 5 niveles?



37/38

TAREA GRUPAL

1. Investigue como se fundamenta el cdigo de lnea HDB3 ysus aplicaciones en la actualidad. Luego llevar a cdigo delnea HDB3 la palabra 10000101000000110 y explicar

brevemente el procedimiento

2. Investigue como se fundamenta el cdigo de lneaDuobinario y sus aplicaciones en la actualidad. Luego llevara cdigo de lnea Duobinario la palabra 11100100010100110y explicar brevemente el procedimiento.

Fecha de presentacin: 23 de noviembre de 2015 (ExamenFinal)Formato: Paper IEEE (Ver formato en intranet)



38/38

ING CSAR F HUAMAN AYALA

GRACIAS POR SU ATENCIN

2015-2-Telecomunicaciones I - TE - 13 (1)

Documents

Transcript of 2015-2-Telecomunicaciones I - TE - 13 (1)