Telecomunicaciones I
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unas diapositivas muy útiles
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Telecomunicaciones ITelecomunicaciones I
Analisis y Diseño de Sistemas Analisis y Diseño de Sistemas de Comunicaciónde Comunicación
Un ingeniero de sistemas de comunicación tiene que desarrollar las siguientes tareas:– Analisis de un sistema de Comunicación– Diseño de un sistema de Comunicación.
Pero ¿qué se entiende por Pero ¿qué se entiende por analisis o diseño de SC?analisis o diseño de SC?
El análisis consiste en evaluar la performance de un sistema de comunicación dado.
Diseño consiste en llegar a los detalles de un sistema para ejecutar una tarea satisfactoriamente.
Nosostros estamos seguros que debemos primero aprender como se analiza un sistema de comunicación antes de aprender a diseñarlo.
¿Cómo se Analiza un SC?¿Cómo se Analiza un SC? El sistema de Comunicación es una interconexión
de varios subsistemas. Cada subsistema ejecuta una tarea especifica de
procesamiento de señal. La transmisión de Información es lograda a traves
de una serie de transformaciones de señal. Entonces, para analizar el sistema, nosotros
necesitamos descripciones matematicas de las señal y sus transformaciones.
¿Cómo se Analiza un SC?¿Cómo se Analiza un SC?
La herramienta matematica mas conveniente es el analisis de Fourier o la representación de señales y sistemas en el Dominio de la Frecuencia.
Nuestro estudio entonces empieza con una revision de la teoria de señales y sistemas lineales.
Enfatizaremos en la representación el dominio de la frecuencia y en los conceptos de Densidad espectral de Potencia y Ancho de Banda.
¿Cómo se Analiza un SC?¿Cómo se Analiza un SC?
Nos enfocaremos entonces en el analisis de subsistemas ( o bloques funcionales).
Para cada bloque funcional, definiremos los requirimientos de entrada/salida y la lista de parametros que tenemos a nuestra disposición.
Se derivara relaciones entre el desempeño funcional y sus parametros (Función de Transferencia) y usaremos estas relaciones para optimizar el funcionamiento de estos bloques funcionales.
¿Cómo se diseña un SC?¿Cómo se diseña un SC?
Cuando planeamos un sistema de comunicación el diseñador debe decidirse por un tipo particular de sistema de comunicación para una situación dada.
El sistema propuesto debera especificar un conjunto de parametros de funcionamiento (calidad y confiabilidad de sistema).
Para señales analogicas, la calidad del sistema es especificado como la relación de potencia promedio de señal a potencia promedio de ruido en el punto de destino.
¿Cómo se diseña un SC?¿Cómo se diseña un SC?
Para señales discretas, la probalidad de decodificar incorrectamente un simbolo en el receptor es usada como medida de la calidad.
Cuando diseñamos sistemas de Comunicación se encontraran varias limitaciones.– Limitación de tiempo- Ancho de Banda– Limitación del Ruido– Limitacion de Equipos (Costo)
Limitación de Tiempo-Ancho de BandaLimitación de Tiempo-Ancho de Banda
Para utilización eficiente de un sistema de comunicación, es necesario enviar la mayor cantidad de información en el espacio de tiempo mas corto.
Una medida conveniente de la velocidad de la señal es su Ancho de Banda.
Cuando la tx de la señal es en tiempo real sobre un canal de comunicación , deberemos de asegurarnos que el ancho de Banda de la señal sea menor o igual que el ancho de banda de el canal.
Limitación de Tiempo-Ancho de BandaLimitación de Tiempo-Ancho de Banda
Si esto no se cumple, sera necesario entonces a disminuir la velocidad de la señal y por consiguiente incrementar el tiempo de transmisión.
Las frecuencias de los canales sus anchos de banda son regulados por el gobierno para los canales públicos y por regulaciones impuestas por compañias privadas si el canal es alquilado.
En general, grandes anchos de banda seran disponibles con altas portadoras de frecuencia.
Espectro ElectromagneticoEspectro ElectromagneticoFrecuencia
Longitud de onda
Designacion Medio de Tx/ Propagacion
Aplicaciones
3Hz – 30KHz
108 – 104 m
VLF Par de alambres
Radio Onda larga
Audio, Telefonia, terminales de datos, navegacion de rango amplio, comunicaciones submanrinas
30Khz – 300KHz
104 – 103 m
LF Par de alambres
Radio de Onda larga
Ayuda de Navegación, comunicaciones Industriales (lineas de Potencia)
300KHz – 3MHz
103 – 102 m
MF Cable Coaxial
Radio de Onda larga
Radiodifusión AM, defensa civil, radio amateur.
3MHz – 30MHz
102 – 10 m HF Cable coaxial
Radio de Onda corta
Radio Amateur, radio telefono, comunicaciones militares
30MHz – 300MHz
10 – 1 m VHF Cable Coaxial
Radio de Onda corta
Television VHF, Radio FM, control de trafico aereo, policia, ayudas de navegacion
Espectro Electromagnetico...Espectro Electromagnetico...Frecuencia
Longitud de onda
Designacion Medio de Tx/ Propagacion
Aplicaciones
300MHz – 3GHz
100-10cm UHF Radio de onda Corta, guias de onda, enlaces de Microondas
Televison UHF, telemetria espacial, radar.
3GHz- 30GHz
10 – 1 cm SHF Guias de Onda, Enlaces de Microonda
Radar, satelite y comunicaciones espaciales, etc
30GHz – 300GHz
10 – 1mm EHF Guias de Onda, Enlaces de Microndas
Radio Astronomia, sistemas experimentales
1014 – 1016 Hz
?? Ultravioleta FO Comunicaicones opticas
Limitación de RuidoLimitación de Ruido Ruido: Señal no deseada, a menudo impredecible,
interfiere la señal mensaje. Ruido interno: Ruido generado por los
componentes dentro de un sistema de comunicación.
Ruido externo: Ruido de fuentes externas. Ruido no se puede evitar en sistemas de
comunicación. El ruido limita la habilidad de decodificar
correctamente el mensje enviado y por consiguiente limita la transmisión de información.
Limitación de RuidoLimitación de Ruido Variaciones típicas del ruido son medidas en
Microvoltios. En muchos sistemas practicos el efecto del ruido
es despreciable, sin embargo en comunicaciones a grandes distancias, operando con una cantidad limitada de potencia de señal, la señal puede ser mucho mas pequeña que el ruido. Entonces no se puede transmitir información.
Posteriormente veremos que es posible diseñar esquemas de modulación que usan grandes anchos de banda para reducir el efecto del ruido.
Limitacion de EquipoLimitacion de Equipo
Las limitaciones de Tiempo- Ancho de Banda y Ruido, me dan los limites de lo que se puede lograr en un sistema de comunicación.
Estos limites teoricos, en la practica no se pueden alcanzar debido a las limitaciones en los equipos.
Por ejemplo, teoricamente puedo “pensar” en un filtro con un Q de 100 a una frecuencia central de 1KHz, tal filtro no puede ser realizado en la practica.
Resumen:Resumen: Las limitaciones de Tiempo-Ancho de Banda, y
ruido limitan la maxima velocidad a la cual la información se tranfiere en un sistema de comunicación.
Ademas de esta limitación el diseñador tiene la limitación adicional de costo y complejidad de los equipos.
El diseñador elijira un esquema de modulación que ofresca el mejor compromiso entre tiempo de transmisión, potencia transmitida, ancho de banda de transmisión y complejidad de equipo mientras mantenga un aceptable nivel de calidad.
Sistema de Comunicación BasicoSistema de Comunicación Basico
Fuente de Información y Transductor de Entrada
Transmisor
Canal de
Comunicación
Electrico
ReceptorTransductor de Salida
Sistema de Comunicación
Señal de Entrada
Señal de Salida
Señal Electrica
Señal Electrica
La fuente de MensajeLa fuente de Mensaje
La voz humana, imagenes, cambios de presion, variaciones de temperatura.
Todas estas son magnitudes fisicas.El transductor de entrada convierte estos
“mensajes” en señales electricas, que se conoce como Señal de banda Base, señal Mensaje
El transmisor El transmisor
Modifica la señal de banda base para una eficiente transmisión.
El transmisor realiza la operaciónes de amplificación , filtrado y Modulacion que sirve para acoplar las caracteristicas de la señal a las caracteristicas del canal, para reducir los efectos del ruido e interferencia, para simultaneamente transmitir varias señales por el mismo canal y para superar algunas limitaciones de los equipos.
Pero ¿qué es Modulación?
El transmisorEl transmisor
Modulación:Es la variacion sistematica de algún atributo de la portadora, tal como amplitud (AM), fase (PM), o frecuencia (FM), de acuerdo con la señal mensaje.
El éxito de la comunicación depende en gran parte de la modulación.
Existen dos tipos de modulacion:• Modulación de Onda Continua. • Modualción de Pulsos.
El canalEl canal
Proporciona la conexión electrica entre la fuente de información y el destinatario.
El canal tiene diferentes formas:– Un par de almbres.– Un cable coaxial.– Una guia de ondas.– Un cable de F.O.– Un enlace de Radio...etc..
El canalEl canal Sin importar su tipo el canal “degrada” la señal
tranmitida. La degradación es el resultado de la distorsión de
la señal debido a la respuesta imperfecta del canal y debido a las señales indenseables (ruido) e interferencia.
Ruido y distorisión son dos problemas básicos de los SC.
El TX y el RX son cuidadosmente diseñados para evitar la distorsión de la señal y minimizar los efectos del ruido en el receptor.
El canalEl canal
Canal
El receptorEl receptor
La función principal del receptor es extraer el mensaje de entrada de la version degradada de la señal transmitida entrante desde el canal.
El receptor ejecuta la operación de Demodulación. Por la presencia de ruido y otras degradaciones de
la señal el receptor podria no recuperar la señal mensaje perfectamente.
Adicionalmente a la Demodulación, el receptor usualmente proporciona amplificación y filtrado.
Señal electrica de baja Frecuencia
Portadora de Alta frecuencia
Modulador Filtro
Amplificador
Medio
De
Transmisiónr
Amplificador
Demodulador Amplificador Transductor de Salida
Tipos de Sistemas de ComunicaciônTipos de Sistemas de Comunicaciôn
Basado el tipo de equema de modulaciôn usada y la naturaleza de la salida de la fuente de información, se puede dividir los SC en tres categorias:– Sistemas de Comunicaciones Analogicos– Sistemas de Comunicación digitales.– Sistemas de Comunicación hibridos.
Sistema de Comunicaciones Sistema de Comunicaciones AnalogicosAnalogicos
Portadora Mensaje
Sistemas de Comunicación DigitalesSistemas de Comunicación Digitales
Portadora Mensaje
Sistemas de Comunicación HibridoSistemas de Comunicación Hibrido
