Telecomunicaciones_Digitales_2

ndice Unidad 1 Familiarizacin con el tablero de circuitos ..............................................................1

Ejercicio 1 Introduccin al tablero de circuitos .......................................................................9 Ejercicio 2 Modelo de sistemas de comunicaciones ..............................................................11

Unidad 2 Codificacin de lnea ................................................................................................13

Ejercicio 1 Codificacin.........................................................................................................18 Ejercicio 2 Decodificacin .....................................................................................................20

Unidad 3 Conmutacin FSK (desplazamiento de frecuencia) ..............................................23

Ejercicio 1 Generacin de la seal FSK.................................................................................29 Ejercicio 2 Deteccin asincrnica FSK..................................................................................31 Ejercicio 3 Deteccin sincrnica FSK ...................................................................................33

Unidad 4 Conmutacin PSK (desplazamiento de fase) .........................................................35

Ejercicio 1 Generacin de seal PSK.....................................................................................39 Ejercicio 2 Deteccin sincrnica............................................................................................41

Unidad 5 Conmutacin ASK (desplazamiento de amplitud) ................................................43

Ejercicio 1 Generacin de seal ASK ....................................................................................47 Ejercicio 2 Deteccin de seal ASK ......................................................................................49

Unidad 6 Efectos del ruido .......................................................................................................51

Ejercicio 1 Simulador de canal ..............................................................................................59 Ejercicio 2 Los efectos del ruido en ASK/PSK .....................................................................61 Ejercicio 3 Los efectos del ruido en FSK...............................................................................63

Unidad 7 Mdem.......................................................................................................................65

Ejercicio 1 Mdem de FSK....................................................................................................75 Ejercicio 2 Mdem de DPSK .................................................................................................77

Apndice A Seguridad ........................................................................................................... A-1

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Introduccin Este cuaderno de ejercicios del estudiante brinda un esquema unidad por unidad del currculo de Circuitos de fallas asistidas para la enseanza tcnica de la electrnica FACET (de las siglas en ingls Fault Assisted Circuits for Electronics Training, FACET).

La seccin del curso incluye la siguiente informacin y espacio para tomar notas a medida que usted avanza a lo largo del currculo.

el objetivo de la unidad fundamentos de la unidad una lista de los nuevos trminos y palabras para la unidad el equipo requerido en la unidad los objetivos del ejercicio la discusin del ejercicio notas del ejercicio

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 1 Familiarizacin con el tablero de circuitos UNIDAD 1 FAMILIARIZACIN CON EL TABLERO DE CIRCUITOS

OBJETIVO DE LA UNIDAD Al completar esta unidad, usted ser capaz de explicar y demostrar los principios de la modulacin y la demodulacin digitales y los bloques de circuitos en su tablero de circuitos TELECOMUNICACIONES DIGITALES 2.

FUNDAMENTOS DE LA UNIDAD

En el actual mercado tecnolgico del manejo rpido de informacin, aparecen nuevos dispositivos electrnicos, casi a diario, para el entretenimiento de los consumidores, el manejo de negocios, el control de la industria y el procesamiento de informacin. Con el fin de expandir y mejorar la operacin, versatilidad y utilidad de estos dispositivos, pueden ser vinculados entre s y clasificados como dispositivos para telecomunicaciones digitales.

Generalmente, la comunicacin involucra un intercambio de informacin entre dos personas o dos dispositivos. Este intercambio puede tomar varias formas, desde la conversacin cara a cara entre dos personas, hasta la transferencia distante de datos cientficos entre una estacin terrestre y un satlite espacial.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 1 Familiarizacin con el tablero de circuitos La telecomunicacin digital es la transmisin electrnica de informacin codificada o datos de un punto a otro. El aprendizaje de la telecomunicacin digital involucra la comprensin de sus elementos, incluyendo la codificacin, la decodificacin, la modulacin, la demodulacin y el medio de transmisin.

La figura de arriba muestra cmo una seal digital (DIGITAL SIGNAL) de entrada es procesada para la transmisin y recepcin. En el extremo transmisor la seal de entrada controla un codificador (ENCODER), el cual cambia los datos en forma apropiada para la transmisin. La seal codificada (ENCODED SIGNAL) es luego procesada por un modulador (MODULATOR), el cual prepara la informacin para la transmisin. La seal modulada (MODULATED SIGNAL) es transmitida sobre un medio de transmisin (TRANSMISIN MEDIUM) o canal (CHANNEL). Generalmente, el medio de transmisin incluye las ondas areas, los cables y las fibras pticas.

La seal de salida del demodulador (DEMODULATOR) es idntica a la seal codificada, antes de ser modulada en la seccin del transmisor. La seal digital recuperada (RECOVERED DIGITAL SIGNAL) es idntica a la seal de entrada original.

Existen diversos mtodos de transformacin o de codificacin; la informacin transferida dentro de un formato binario se muestra aqu. Las tres tcnicas ms comunes para codificar son NRZ (sin regreso a cero), RZ (regreso a cero) y MAN (Manchester). La eleccin del mtodo depende de varios criterios de transmisin, los cuales sern explicados en las siguientes unidades.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 1 Familiarizacin con el tablero de circuitos Esta figura muestra los diversos tipos de modulacin digital, usados en la transmisin y su relacin con una seal codificada NRZ. FSK (Conmutacin por desplazamiento de frecuencia), PSK (Conmutacin por desplazamiento de fase), as como ASK (Conmutacin por desplazamiento de amplitud) son los 3 diferentes tipos de modulacin. Note que las seales moduladas cambian para algunos de los tiempos del bit (los intervalos sealados del 1 al 5). Examinar los tres tipos de modulacin, con detalle, en las unidades posteriores.

Los tres tipos bsicos de comunicacin son: simplex (SIMPLEX), semidplex (HALF DUPLEX) y dplex completo (FULL DUPLEX), como se muestra aqu. El simplex implica a la comunicacin en un sentido de un dispositivo a otro. El semidplex es la comunicacin bidireccional mediante un canal simple. Como un canal es empleado, los 2 dispositivos deben compartir el tiempo. En otras palabras, cada computadora puede transmitir a la otra, pero no simultneamente. El dplex completo utiliza dos canales por separado para permitir la transmisin y la recepcin simultneas por los dos dispositivos.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 1 Familiarizacin con el tablero de circuitos Esta figura muestra un sistema de comunicacin digital tpico entre dos computadoras. Cada computadora est conectada a un mdem(modulador-demodulador). El mdem modula las seales salientes (SIGNALS OUT) para la transmisin y demodula las seales entrantes (SIGNALS IN) para la recepcin. En este ejemplo, la informacin es transferida a travs de lneas de telfono. La seal transportada por medio del canal es una seal analgica, modulada con los datos digitales codificados. La transmisin que emplea tcnicas de modulacin como en el ejemplo mostrado, se llama transmisin de ancho de banda.

Tambin es posible para dos dispositivos con una interconexin directa comunicarse sin modulacin. sta es llamada transmisin de banda base. Una seal transmitida directamente sin ser modulada, es llamada una seal de banda base. La transmisin de banda base limita el ancho de banda de la transmisin y la distancia entre los dispositivos de transmisin y de recepcin.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 1 Familiarizacin con el tablero de circuitos Dependiendo de la tcnica de modulacin y del medio de transmisin, los errores pueden ocurrir en la transmisin de datos. Para minimizar tales errores, los dispositivos de transmisin y de recepcin deben ajustarse a ciertas las reglas y procedimientos de comunicacin, conocidos como protocolos. Los errores en la comunicacin digital son los cambios en los modelos de bit de los datos, los cuales pueden ser causados por interferencia, ruido o mal funcionamiento del equipo. Los protocolos son empleados para detectar y corregir los errores de transmisin.

Una funcin de los protocolos es asegurar que la transmisin de datos ocurre ordenadamente. Esto puede ser efectuado en cualquier comunicacin sincrnica o asincrnica. La comunicacin asincrnica generalmente usa un bit de inicio (START BIT) al principio de cada palabra y uno o ms bits de parada (STOP BIT) al final de ella. Cuando la informacin no est siendo transmitida el canal est por lo regular, en el estado alto lgico.

El bit de inicio es un pulso bajo de partida que seala el principio de la palabra para ser transmitida. El bit de inicio es seguido por 8 bits de datos consecutivos. Despus del ltimo bit de datos, el bit o los bits de parada seala(n) el fin de la transmisin para esta palabra.

En la transmisin de datos a alta velocidad o en alto volumen, los bits extras asociados con cada palabra pueden ser una desventaja, debido al tiempo de transmisin adicional requerido. Esta desventaja se elimina, mediante el uso de la comunicacin sincrnica.

En la comunicacin sincrnica, los caracteres de control especial son distribuidos al principio y fin de un bloque de datos amplio. En el ejemplo mostrado, la transmisin comienza con dos caracteres de sincronizacin de 8 bits (SYN). Los datos luego son transmitidos en un bloque, el cual puede constar de cientos o miles de bytes continuos. Despus del ltimo byte, el caracter (ETX) al final de la transmisin termina la transferencia.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 1 Familiarizacin con el tablero de circuitos NUEVOS TRMINOS Y PALABRAS mdem - es un dispositivo de conversin de una seal que contiene un modulador y un demodulador. banda ancha - se relaciona a la transmisin de las seales a travs de un rango de frecuencias producidas por un sistema de portadora modulada. banda base - la banda de frecuencias asociada con una seal original de una fuente modulada; una seal de mensaje codificada pero sin modular. protocolos - son las reglas de la operacin de comunicacin que deben ser respetadas. sincrona - es la relacin de eventos que ocurren al mismo tiempo o que dependen de la ocurrencia de una seal temporizadora comn; es la operacin en la misma frecuencia o en la frecuencia derivada del sistema. asincrona - es la relacin de eventos que ocurre sin una relacin de tiempo predecible o regular para un evento especfico; es la operacin en frecuencias diferentes. bit de inicio - es un bit que precede a los bits de datos en una transmisin y seala el principio de la misma. bits de parada son los bits que sigues a los bits de datos en una transmisin y seala el fin de la transmisin. Tambin proporcionan el espacio entre las transmisiones. bloque de datos - un grupo de bits de datos transmitidos como una unidad. porcentaje de error de bit (BER) - es la cantidad de datos incorrectos recibidos en una transmisin digital en un perodo de tiempo especfico. conmutacin on/off (OOK) - es una forma de modulacin ASK en la cual la amplitud ms pequea es 0V.

Ejercicio 1 Introduccin al tablero de circuitos

OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de explicar y demostrar las funciones de los bloques de circuitos en el tablero de circuitos TELECOMUNICACIONES DIGITALES 2.

DISCUSIN DEL EJERCICIO Los bloques de circuitos tienen puntos de prueba y diagramas de bloques en modo

esquemtico del circuito apropiado. El sistema de circuitos por s mismo est contenido en el rea de componentes en el centro

del tablero de circuitos. Siempre utilice el terminal de tierra ms cercano para medir el punto de mejor inmunidad al

ruido. Los pares de terminales tienen una lnea punteada entre ellos, indicando que tiene la opcin

de usar un conector de dos postes. Algunas seales comnmente usadas aparecen en ms de un punto en el tablero de circuitos. El bloque codificador codifica el byte de datos para ser transmitido en tres formatos de

codificacin: RZ (regreso a cero), NRZ (sin regreso a cero), y MAN (Manchester). La seal CLK generada por el tablero de circuitos pulsa una vez por cada intervalo de bit. La seal SINC se genera cada vez que un byte completo es generado.

Los circuitos XOR, flip flop-D, y decodificador sincrnico son proporcionados. El tablero de circuitos puede generar las seales moduladas FSK, PSK, y ASK. Los detectores asincrnico y sincrnico son proporcionados para recuperar datos de las

seales moduladas FSK, PSK, y ASK. El bloque de circuitos simulador de canal permite la simulacin de las condiciones de ruido. El contador BER (porcentaje de error de bit) muestra el nmero de bits incorrectos recibidos

durante su perodo de prueba. Ejercicio 2 Modelo de sistemas de comunicaciones

OBJETIVO DEL EJERCICIO En este ejercicio, usted emplear el tablero de circuitos TELECOMUNICACIONES DIGITALES 2 para demostrar la operacin de un sistema de comunicacin etapa por etapa.

DISCUSIN DEL EJERCICIO El tablero de circuitos TELECOMUNICACIONES DIGITALES 2 tiene bloques de circuitos

que desarrollan las funciones de todos los elementos del modelo de comunicaciones El bloque codificador genera las seales que son codificadas con datos digitales. En el bloque de circuitos moduladores, las seales codificadas modulan una seal portadora. El bloque de circuitos simulador de canal, simula el medio de transmisin sobre el cual la

seal modulada es portada. La demodulacin es realizada usando los detectores. El bloque decodificador MAN SINC recupera las seales NRZ y de reloj.

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 2 Codificacin en lnea

UNIDAD 2 CODIFICACIN DE LNEA

OBJETIVO DE LA UNIDAD Al completar esta unidad, usted ser capaz de describir los mtodos de codificacin y decodificacin para los cdigos de datos comunes. Usar el bloque de circuitos CODIFICACIN en el tablero de circuitos TELECOMUNICACIONES DIGITALES 2.


En la transmisin de datos de banda base, la seal de mensaje contiene el dato transmitido directamente a travs del canal de transmisin (TRANSMISSION CHANNEL).

El dato (DATA) binario es frecuentemente codificado en una serie de pulsos. El sistema de circuitos digital de una computadora, con frecuencia usa +5V para un estado 1 (marca) y 0V (espacio) para un estado 0. Cuando las comunicaciones de datos conciernen a la transmisin de datos de un lugar a otro, los datos estn comnmente codificados.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 2 Codificacin en lnea Hay varios tipos de cdigos de lnea en uso tal como AMI, RZ, NRZ y Manchester. La seleccin de un cdigo de lnea se ajusta a los requisitos de la respuesta de frecuencia, el ancho de banda, el capacidad de sincronizar relojes y el desarrollo de CC a la deriva.

Un cdigo de lnea que es usado en el sistema de transmisin digital T1 se llama inversin de marca alterna o AMI (Alternate Mark Inversion). Una marca o 1, es representada por un pulso simtrico positivo o negativo alrededor de 0V. Aprecie cmo las marcas alternas estn invertidas y tienen un valor caracterstico de +3V o -3V.

La seal codificada no puede ser transferida de un lugar a otro sin una sincronizacin de seal entre las dos posiciones. En un sistema de sincrona, los relojes del transmisor (TRANSMITTER) y receptor (RECEIVER) deben ser sincronizados.

En la prctica, la seal de reloj del transmisor puede ser enviada usando una lnea de reloj (CLOCK) separada.

Muchos tipos de seales codificadas transmitidas contiene informacin del reloj parcial o completa. Esto permite al receptor extraer la informacin de reloj de las seales transmitidas.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 2 Codificacin en lnea Cuando la informacin del reloj se extrae de algunos tipos de seales codificadas, es frecuentemente dependiente de la informacin de mensaje que es transmitida.

Esquemas de codificacin de lnea especiales son usados con seales AMI para proporcionar recuperacin de reloj apropiada cuando series largas de ceros son transmitidas.

En el esquema de Substitucin binaria de 8-ceros (B8ZS), las series de 8 ceros son detectadas en los transmisores y substituidas con patrones de cdigo, conteniendo unos. En el receptor estos patrones de cdigo substituidos son usados para recuperar el reloj y despus regresar cambiado al cdigo correcto de 8 ceros.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 2 Codificacin en lnea NUEVOS TRMINOS Y PALABRAS transmisin de datos de banda base - cuando una seal se transmite sin modificacin; no hay seal portadora. codificacin de lnea - son las tcnicas de codificacin usadas para la transmisin de datos. espectro de frecuencia - es la distribucin de la amplitud (energa) de una seal como una funcin de frecuencia. seales unipolares - las seales que tienen una polaridad (negativa o positiva) con respecto al comn del circuito (cero). seal polar - son las seales que poseen polaridad negativa o positiva con respecto al comn del circuito (cero). baudio - es una unidad de velocidad de transmisin de seales igual al recproco de la duracin del elemento ms corto, medido en segundos. codificacin - tcnica para expresar informacin en trminos de un cdigo.

decodificacin tcnica para reproducir informacin clara de datos previamente codificados. bps (bits por segundo) es la velocidad con la cual los bits o dgitos binarios son transmitidos.

Ejercicio 1 Codificacin OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de describir tres tcnicas comunes de codificacin de datos, utilizadas dentro de las telecomunicaciones digitales y explicar los beneficios de cada una. Verificar sus resultados, empleando los diagramas de temporizacin y un osciloscopio.

DISCUSIN DEL EJERCICIO Cuando se estn transmitiendo datos, las caractersticas de la seal de mensaje deben

adaptarse a las del canal de transmisin. Las diferentes tcnicas de codificacin de seal ofrecen un intercambio completo entre el

ancho de banda, el contenido de informacion de reloj y el desarrollo de CC. Los niveles binarios de los datos NRZ permanecen fijos por la duracin de un intervalo de bit

determinado. En la codificacin RZ, los niveles binarios son representados durante la primera mitad del

intervalo de bit y la segunda mitad siempre es cero. Los unos y los ceros en los datos codificados Manchester son representados en la

primera mitad del intervalo de bit y la segunda mitad del intervalo de bit est siempre en el nivel opuesto.

Los cdigos RZ y Manchester combinan la informacin de reloj con los datos. Cuando el Manchester es usado, la informacin de reloj puede ser recuperada independiente

del patrn de datos. Las seales unipolares comnmente cambian entre 0 y +5V. Las seales polares cambian entre un voltaje negativo y positivo (-5 y +5V). Muchos canales de comunicacin son de acople CA y por lo tanto, actan como un filtro

paso banda. La codificacin Manchester puede necesitar mayor ancho de banda, la cual iguala la

capacidad de un canal de acople CA.

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 2 Codificacin en lnea Ejercicio 2 Decodificacin

OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de describir tres mtodos comunes utilizados para descodificar seales RZ y Manchester a seales NRZ. Verificar sus resultados, empleando diagramas de tiempo y un osciloscopio.

DISCUSIN DEL EJERCICIO Algunas veces las seales de datos y de reloj son enviadas en lneas separadas. Los datos codificados con seales RZ y Manchester pueden ser decodificados usando un flip

flop tipo D. Una compuerta XOR puede ser usada para descodificar un dato codificado Manchester.

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 3 Conmutacin FSK (Desplazamiento de frecuencia) UNIDAD 3 CONMUTACIN FSK (DESPLAZAMIENTO DE FRECUENCIA)

OBJETIVO DE LA UNIDAD Al completar esta unidad, usted ser capaz de describir la conmutacin por desplazamiento de frecuencia (FSK) y utilizar los circuitos en el tablero de circuitos TELECOMUNICACIONES DIGITALES 2 para generar y detectar seales FSK.


La mayora de los canales analgicos tienen un ancho de banda que es inadecuado para transportar las seales digitales de banda base. La seal recibida ya no contiene los datos transmitidos.

Las limitaciones de ancho de banda del canal distorsionan las seales que contienen frecuencias fuera de la banda de paso del canal (CHANNEL`S PASSBAND). Note que la mayora de los componentes de la frecuencia de banda base estn por debajo de la banda de paso del canal.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 3 Conmutacin FSK (Desplazamiento de frecuencia) Con la suma de un modulador y un demodulador, una seal portadora puede ser usada a fin de que sea compatible con la banda de paso del canal. El modulador para la conmutacin por desplazamiento de frecuencia (FSK) transmite una seal portadora que representa la seal de banda base.

La seal portadora modulada permanece dentro de la banda de paso del canal y es atenuada. El demodulador recibe la seal portadora del canal y recupera la seal digital de banda base.

FSK es un tipo de modulacin de frecuencia (FM). El modulador FSK genera una seal portadora que cambia en frecuencia. La seal de modulacin controla la frecuencia de salida. A diferencia de la FM analgica, la FSK utiliza una seal de modulacin digital. La seal portadora de FSK es conmutada entre 2 frecuencias especficas, por la seal de modulacin digital.

Las frecuencias portadoras utilizadas para representar los estados digitales son seleccionadas para que sean compatibles con la banda de paso del canal deseado. Las transmisiones va satlite generalmente usan seales portadoras de microondas en frecuencias arriba de 1 gigahertz. La transmisin telefnica utiliza seales portadoras de audio en frecuencias entre 300 Hz y 3 kHz.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 3 Conmutacin FSK (Desplazamiento de frecuencia) Si la banda de paso del canal es suficientemente ancha, dos seales portadoras pueden ser utilizadas para proporcionar operacin dplex completa. La norma BELL 103 define un mdem

FSK dplex completo de 300 baudios, empleando dos seales portadoras de audio. La estacin que origina la llamada transmite 1070 Hz para un bajo lgico y 1270 Hz para un lgico alto. La

estacin que responde la llamada transmite 2025 Hz para un bajo lgico y 2225 Hz para un lgico alto. Cada cambio en la seal de banda base genera un cambio en la frecuencia portadora FSK de BELL 103 de 300 baudios.

Los demoduladores FSK estn dentro de dos categoras bsicas: sincrnicos y asincrnicos. Los demoduladores asincrnicos filtran la seal portadora antes de usar un detector de envolvente para recuperar la seal de banda base. Los demoduladores sincrnicos sincronizan una seal de referencia con una seal portadora para detectar cambios en la frecuencia de la portadora y recuperar la seal de la banda base.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 3 Conmutacin FSK (Desplazamiento de frecuencia) NUEVOS TRMINOS Y PALABRAS canales analgicos - son las vas de comunicacin destinadas para las seales de mensaje analgicas. Estos canales estn caracterizados por un ancho de banda limitado y una respuesta de frecuencia baja de mala calidad. ancho de banda - es la diferencia entre las frecuencias de corte superior e inferior de un circuito. banda base - es la banda de frecuencias asociada con una seal original de una fuente pero sin modular. Una seal de mensaje codificada pero no modulada. banda de paso - es el rango de frecuencias que pasa a travs de un circuito. modulador - es un circuito que usa un mensaje para variar algunas caractersticas de una seal portadora. demodulador - es un circuito que recupera la seal de mensaje, detectando algunas caractersticas de variacin de la seal portadora. seal portadora - es una seal que puede ser modulada por una seal de mensaje. atenuada - reducida en amplitud. modulacin de frecuencia (FM) - el proceso de combinacin de la seal de mensaje con la seal portadora para variar la frecuencia de la seal portadora. sincrnico - es la relacin de eventos que ocurren al mismo tiempo o que dependen de la ocurrencia de una seal temporizada comn. Es la operacin en la misma frecuencia o en una frecuencia derivada del sistema. asincrnico- es la relacin de eventos que ocurre sin una relacin de tiempo predecible o regular. Opera en frecuencias independientes. detector de envolvente - es un circuito que detecta cambios en la amplitud de una seal. Es un circuito que contiene un rectificador y un filtro, los que utiliza para desarrollar demodulacin. bucle de enganche de fase (PLL) - es un circuito que compara su salida con una seal de entrada para producir una salida alineada en fase. acoplado en directo - es un circuito electrnico o componente que es usado para enviar la seal portadora al canal. oscilador controlado por voltaje (VCO) - es un oscilador que utiliza un voltaje de entrada para controlar su frecuencia de salida. multiplexor analgico (MUX) - es un circuito que pasa una de varias seales analgicas seleccionadas por seales de control. interruptores analgicos - son interruptores controlados electrnicamente, destinados para usar con seales analgicas. discontinuidades - son las porciones de una forma de onda que no son continuas. Son cambios abruptos en el voltaje de la seal.

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 3 Conmutacin FSK (Desplazamiento de frecuencia) Ejercicio 1 Generacin de la seal FSK

OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de:

describir la relacin entre FSK y la seal de modulacin digital de banda base describir cmo un multiplexor analgico puede ser usado como un modulador de FSK describir el espectro de frecuencia de una seal FSK

DISCUSIN DEL EJERCICIO FSK es una tcnica simple de modulacin de bajo costo. El modulador FSK puede ser acoplado acsticamente o en directo. Un VCO puede ser usado como un modulador FSK. El tablero de circuitos utiliza en multiplexor analgico como un modulador FSK.

Ejercicio 2 Deteccin asincrnica FSK

OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de:

recuperar la seal NRZ de banda base desde la seal del tablero de circuitos demostrar cmo un filtro puede convertir una seal FSK en cambios de amplitud que

representen la seal de banda base demostrar cmo opera el detector de envolvente asincrnico

DISCUSIN DEL EJERCICIO El demodulador FSK recupera la seal digital de banda base detectando los cambios de

frecuencia en la seal portadora FSK. Una seal FSK consta de dos seales de conmutacin on/off (OOK). Un filtro paso banda puede ser usado para pasar una de las seales portadoras OOK, mientras

atena la otra. La salida del filtro cambiar en amplitud conforme la FSK cambia la frecuencia. Los cambios de amplitud son detectados por un detector de envolvente.

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 3 Conmutacin FSK (Desplazamiento de frecuencia) Ejercicio 3 Deteccin sincrnica FSK

OBJETIVO DEL EJERCICIO Al completar este ejercicio, usted ser capaz de:

recuperar la seal digital de una seal FSK, usando un detector sincrnico demostrar cmo un bucle de enganche de fase puede ser usado para detectar la seal digital

de banda base en una seal portadora FSK describir la operacin de un bucle de enganche de fase configurado como un convertidor de

frecuencia a voltaje

DISCUSIN DEL EJERCICIO El demodulador FSK recupera la seal digital de banda base, detectando los cambios de

frecuencia en la seal portadora FSK.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 4 Conmutacin PSK (Desplazamiento de fase) UNIDAD 4 CONMUTACIN PSK (DESPLAZAMIENTO DE FASE)

OBJETIVO DE LA UNIDAD Al completar esta unidad, usted ser capaz de explicar y demostrar los principios de la generacin de la seal PSK, la sincronizacin de la portadora y la deteccin sincrnica.


La conmutacin por desplazamiento de fase (PSK = PHASE-SHIFT KEYING) es una forma de modulacin en la que la fase de la seal portadora (CARRIER SIGNAL) se desplaza cada vez que la seal inteligente digital cambia de estado. La figura muestra cmo justo despus de que la seal NRZ (NRZ SIGNAL) cambia de alto a bajo, la seal PSK (PSK SIGNAL) est en 0 y en fase con la seal portadora.

Con relacin a la seal portadora, sucede que el desplazamiento de la fase de la seal PSK es 0 para estados NRZ bajos y 180 para los estados NRZ altos.

Esta figura muestra cmo la seal inteligente es modulada en PSK en su tablero de circuitos. La seal de entrada digital tiene niveles lgicos de 0V y +5V. Un desplazador de nivel (LEVEL SHIFTER) cambia los niveles lgicos a -5V y +5V. La seal con desbalance CC (SIGNAL WITH DC OFFSET) se multiplica luego por la seal portadora en un modulador balanceado (BALANCED MODULATOR) para producir la seal PSK.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 4 Conmutacin PSK (Desplazamiento de fase) Las seales PSK deben ser detectadas sincrnicamente, puesto que la deteccin asincrnica no reconoce los desplazamientos de fase. En una demodulacin de seal PSK, es indispensable regenerar la seal portadora en el extremo receptor. Esto se realiza por derivacin de la seal portadora de la seal PSK recibida con un sincronizador de portadora (CARRIER SYNCHRONIZER), el cual consta de un doblador de frecuencia (FREQUENCY DOUBLER), PLL, un divisor por 2 y un sistema de circuitos con 90 de desplazamiento de fase.

La seal portadora regenerada es luego combinada con la seal PSK en un detector de producto (PRODUCT DETECTOR). La salida del detector de producto es filtrada en paso bajo (LOW- PASS FILTER) y los pulsos resultantes son formados por un comparador de voltaje (VOLT COMP) para recuperar la seal inteligente digital original de la seal recibida.

NUEVOS TRMINOS Y PALABRAS Ningunos

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 4 Conmutacin PSK (Desplazamiento de fase)

Ejercicio 1 Generacin de seal PSK

OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de explicar y demostrar cmo la generacin de la seal PSK es efectuada en su tablero de circuitos.

DISCUSIN DEL EJERCICIO La seal original se desplaza de los niveles lgicos de 0 y +5V a los niveles lgicos polares

de 5V y +5V. La seal digital polar es entonces multiplicada con la seal portadora en un modulador

balanceado. Multiplicando por un voltaje positivo produce un desplazamiento de 0. Multiplicando por un voltaje negativo produce un desplazamiento de 180. PSK puede ser usada con cualquier tipo de codificacin.

Ejercicio 2 Deteccin sincrnica

OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de explicar y demostrar la deteccin sincrnica de una seal PSK. Verificar sus resultados con un osciloscopio.

DISCUSIN DEL EJERCICIO La sincronizacin de la portadora regenera una seal portadora de la seal PSK recibida. La frecuencia de salida del VCO en un bucle de enganche de fase (PLL) debe duplicar

tambin la frecuencia de seal PSK. El doblador es un rectificador de onda completa y un filtro paso banda, los cuales remueven

la inteligencia de la PSK y duplica su frecuencia. La etapa final divide la frecuencia de salida del VCO entre 2 y la desplaza por 90, para

producir la seal portadora regenerada. La seal portadora regenerada es mezclada con la PSK para demodular la seal. El filtro paso bajo y el comparador de voltaje llevan a cabo la formacin final de los pulsos.

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 5 Conmutacin ASK (Desplazamiento de amplitud)

UNIDAD 5 CONMUTACIN ASK (DESPLAZAMIENTO DE AMPLITUD)

OBJETIVO DE LA UNIDAD Cuando haya completado esta unidad, usted ser capaz de explicar y demostrar los principios de la generacin y deteccin de la seal ASK.


La mayora de los canales analgicos tienen un ancho de banda limitado que es insuficiente para la transmisin de seales digitales de banda base. Para transmitir las seales digitales de banda base sobre los canales analgicos, es necesario primero emplear alguna forma de modulacin.

La modulacin mezcla las seales digitales de banda base con una seal portadora que es compatible con la banda de paso del canal. El modulador de conmutacin por desplazamiento de amplitud (ASK = AMPLITUDE-SHIFT KEYING) produce cambios de amplitud en la seal modulada (MODULATED SIGNAL) para representar la seal de banda base. El demodulador recibe la portadora de ASK del canal.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 5 Conmutacin ASK (Desplazamiento de amplitud) Un interruptor electrnico unipolar de doble vano (SPDT Single-Pole Double-Throw), controlado por la seal de modulacin digital puede ser utilizado para ilustrar la modulacin ASK. La portadora mayor (LARGE CARRIER) se conecta (por el interruptor superior) a la salida para un 1 binario. La portadora menor (SMALL CARRIER) se conecta (por el interruptor inferior) a la salida para un 0 binario.

Un interruptor electrnico unipolar y univanal (SPST = Single-Pole Single-Throw) puede ser usado para ilustrar un tipo ms simple de modulacin ASK. La portadora se conecta (interruptor cerrado) a la salida para un 1 binario.

La portadora se desconecta (interruptor abierto) para la salida de un 0 binario. Esta tcnica especial de modulacin de amplitud se llama conmutacin on/off (OOK = ON-OFF KEYING). Los cambios abruptos de "on" y "off", entre elementos de sealizacin, requieren un ancho de banda de canal mayor que la ASK estndar.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 5 Conmutacin ASK (Desplazamiento de amplitud)

Los demoduladores ASK (detectores) pueden ser ya sea sincrnicos o asincrnicos. Un detector asincrnico no utiliza una portadora de referencia para recuperar los cambios de amplitud ASK. Un detector sincrnico recupera los cambios de amplitud ASK, usando una portadora de referencia que concuerde en frecuencia y en fase con la seal portadora de ASK original.

NUEVOS TRMINOS Y PALABRAS conmutacin on/off (OOK) - es una forma de ASK en la cual la portadora est activada para transmitir un 1 binario y desactivada para transmitir un 0 binario. sumador escalador - es un amplificador operacional de inversin que permite escalar cada entrada antes su adicin. filtro paso-bajo con capacitor conmutado - es un filtro activo cuyo elemento resistivo es reemplazado por un capacitor conmutado que permite una frecuencia de corte que es sintonizable por un reloj de sincronizacin.

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 5 Conmutacin ASK (Desplazamiento de amplitud) Ejercicio 1 Generacin de seal ASK

OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, ser capaz de explicar y demostrar cmo la generacin de ASK se efecta en su tablero de circuitos.

DISCUSIN DEL EJERCICIO En la conmutacin por deslazamiento de amplitud (ASK), la amplitud de una portadora es

cambiada entre dos niveles en respuesta a la seal binaria de modulacin. El primer paso desarrollado por el tablero de circuitos de TELECOMUNICACIONES

DIGITALES 2 es un desplazamiento o desbalance de la seal NRZ. El sumador aade un voltaje CC positivo para la seal NRZ. En la salida del sumador, el bajo lgico de la seal NRZ est arriba del nivel de 0V. El modulador balanceado funciona como un modulador de conmutacin por desplazamiento

de amplitud. La seal de salida del modulador balanceado desplaza la seal portadora entre dos niveles en

respuesta a los niveles lgicos NRZ. Cuando la seal NRZ es un 1 lgico, la ganancia del modulador balanceado es fija. Como puede observar, un 1 lgico aparece como la porcin mayor de la seal ASK. Cuando la seal NRZ es 0 lgico, la ganancia del modulador balanceado es una funcin de

las amplitudes de la seal portadora y de la NRZ. Como resultado, un 0 lgico aparece como la porcin de amplitud menor de la seal de salida

ASK. Como el voltaje de desnivel se reduce, un 0 lgico aparece en la seal ASK como una

amplitud de portadora ms pequea. Cuando el desnivel se ajusta a 0VCC, el nivel de la portadora de amplitud mxima del

modulador balanceado representa un 1 lgico; la ausencia de portadora representa un 0 lgico.

Este caso especial de modulacin de amplitud se llama conmutacin on/off (OOK). La modulacin ASK puede ser usada con otros tipos de codificadores, como un RZ y un

Manchester.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 5 Conmutacin ASK (Desplazamiento de amplitud) Ejercicio 2 Deteccin de seal ASK

OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de explicar y demostrar cmo la deteccin ASK se efecta en su tablero de circuitos.

DISCUSIN DEL EJERCICIO La deteccin o demodulacin, es el proceso de recuperacin de la parte de inteligencia digital

transmitida de una seal modulada. Los cambios de amplitud en la seal de entrada ASK son detectados para recuperar la seal

NRZ original. Las seales ASK pueden ser demoduladas asincrnica o sincrnicamente. La demodulacin asincrnica no recupera la portadora no modulada original. Un circuito detector asincrnico utiliza un rectificador de onda completa para rectificar la

seal ASK, un filtro paso bajo para filtrar la salida del rectificador y un comparador de voltaje para restaurar la seal de salida NRZ del filtro paso bajo a los niveles lgicos apropiados.

Un detector sincrnico recupera la parte de inteligencia digital transmitida usando una portadora de referencia que concuerda en frecuencia y fase con la seal portadora ASK original.

Un detector sincrnico reproduce una copia de la seal portadora original. La seal portadora regenerada y la seal modulada ASK son introducidas al mezclador. La salida del mezclador tiene picos positivos variables, dos veces la frecuencia portadora,

que siguen a las variaciones de amplitud de la seal ASK. Los dos ltimos bloques de circuitos, filtro paso bajo y comparador de voltaje, son los

mismos que en el circuito detector asincrnico. El filtro paso bajo filtra la salida del mezclador. El comparador de voltaje restaura la seal de salida NRZ del filtro paso bajo a niveles lgicos

apropiados.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 6 Efectos del ruido UNIDAD 6 EFECTOS DEL RUIDO

OBJETIVO DE LA UNIDAD Al completar esta unidad, usted conseguir explicar y demostrar los efectos del ruido en la recepcin de una seal digital.


El ruido es una energa elctrica aleatoria indeseable que puede interferir con el mensaje transmitido en un sistema de telecomunicacin.

El ruido externo (fuera del sistema) puede ser artificial o puede ocurrir naturalmente y puede entrar al sistema a travs del canal.

El ruido interno (dentro de un circuito o componente) puede ser producido en el transmisor o receptor.

Existen algunas fuentes posibles de ruido externo. Los disturbios atmosfricos como un relmpago pueden causar esttica. Varios tipos de radiacin emitida por el sol y otras estrellas pueden interferir con las comunicaciones.

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 6 Efectos del ruido Las fuentes de ruido artificial que generan problemas incluyen: lneas de potencia, sistemas de encendido automotriz

motores elctricos y lmparas fluorescentes.

Algunos componentes electrnicos generan ruido interno debido a la agitacin trmica de los tomos. Puesto que el nivel de ruido est relacionado con la temperatura, se llama ruido trmico. El ruido trmico es una forma de ruido blanco, el cual tiene la misma cantidad de energa sobre un rango amplio de frecuencias.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 6 Efectos del ruido Otro tipo de ruido es el ruido de disparo, el cual es un ruido aleatorio producido por la corriente a travs de la unin de un semiconductor. El nivel de ruido de disparo es proporcional a la corriente de polarizacin de la unin.

El ruido de paso bajo (LOW-PASS NOISE) tiene un rango desde CC hasta una frecuencia de corte fija. En este ejemplo, la frecuencia de corte est cercana a 300 kHz.

El ruido de paso banda (BANDPASS NOISE) ocurre sobre una banda de frecuencias especficas, pero no fuera de stas.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 6 Efectos del ruido En las telecomunicaciones analgicas, donde la seal inteligente puede ser voz o msica, se pueden detectar efectos de ruido como esttica o distorsin de audio.

En las telecomunicaciones digitales, el ruido (NOISE) excesivo puede cambiar el valor de los bits de datos individuales, dando como resultado la recepcin de datos errneos o invlidos.

La mayora de las seales incluyen tambin algo de ruido. El ruido excesivo puede ocasionar que se pierda parcial o totalmente la informacin de seal. Para minimizar los efectos del ruido, su nivel debera conservarse pequeo en relacin a la seal actual.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 6 Efectos del ruido La seal superior en esta figura muestra un pulso digital tpico. La seal de abajo es el mismo pulso con el ruido agregado. El ruido casi oculta la seal original.

Por esta razn es importante mantener una relacin seal-ruido (SNR = Signal-to-Noise Ratio) favorable. La SNR es la relacin de la amplitud de seal vlida, usualmente empleando valores rms:

SNR = Vrms (seal) / Vrms (ruido)

La SNR frecuentemente se expresa en decibeles del siguiente modo:

SNR (dB) = 20 x log[Vrms(seal)/Vrms(ruido)].

Idealmente, la relacin seal-ruido ms alta posible debe ser mantenida para asegurar la deteccin de la seal error-libre en un receptor.

El ruido puede afectar la amplitud o la fase de una seal. El ruido de fase es debido a retardos inherentes a los circuitos y componentes.

El ruido de amplitud puede ser medido, determinando el porcentaje de error de bit (BER).

Hay varias formas de medir el BER. Este diagrama de bloques muestra el mtodo usado por el bloque CONTADOR BER en su tablero de circuitos.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 6 Efectos del ruido Los datos transmitidos y recibidos son comparados bit por bit.

Si los bits no concuerdan, un pulso de error se genera.

Los errores son totalizados en un contador sobre un perodo de tiempo fijo generado por un circuito monoestable (ONE-SHOT CIRCUIT).

Una pantalla indica cuntos errores ocurren en el intervalo de tiempo.

NUEVOS TRMINOS Y PALABRAS ruido - es una energa elctrica aleatoria indeseable que puede interferir con el mensaje transmitido en un sistema de comunicaciones. ruido externo - ruido originado fuera de un sistema de comunicaciones que se puede introducir al sistema a travs del canal. ruido interno - ruido originado dentro de un circuito o componente en un transmisor o receptor. ruido trmico - es el ruido interno generado por la agitacin trmica de los tomos. ruido blanco - es un tipo de ruido que tiene la misma cantidad de energa sobre un amplio rango de frecuencias. ruido de disparo - es el ruido introducido aleatoriamente por el flujo de corriente en una unin semiconductora. ruido de paso-bajo - es el ruido que tiene un rango de CC hasta cierta frecuencia de corte. ruido de paso-banda - es el ruido que ocurre dentro una banda de frecuencias, pero no fuera de estas frecuencias. relacin seal-ruido - es la relacin de la amplitud de seal con la amplitud de ruido. porcentaje de error de bit (BER) - es el nmero de bits incorrectos recibidos en relacin al nmero total de bits transmitidos.

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 6 Efectos del ruido Ejercicio 1 Simulador de canal

OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de demostrar los efectos del ruido externo en un canal de telecomunicaciones digital. Verificar sus resultados con un osciloscopio y con el bloque de circuitos SIMULADOR DE CANAL en su tablero de circuitos.

DISCUSIN DEL EJERCICIO El bloque CANAL en su tablero de circuitos simula el medio de transmisin sobre el cual

una telecomunicacin digital tiene lugar. Un circuito generador de ruido, dentro de este bloque, le permite inyectar una cantidad

variable de ruido dentro de la seal de entrada y ver los resultados en la terminal receptor. La cantidad de ruido inyectado est controlada por el potencimetro RUIDO. La amplitud de los pulsos del bloque de circuitos CANAL es controlada por el potencimetro

RUIDO. El amplificador sumador U16A agrega la seal de ruido a la seal de entrada. La salida

resultante impulsa al op amp U16B, el cual es configurado como un filtro paso bajo. La salida del filtro es amplificada por el U17A antes de ser enviada a uno de los circuitos

demoduladores. Los tres circuitos amplificador operacional funcionan juntos como un filtro paso banda con

un rango de frecuencia de alrededor de 160 Hz a 70 kHz. Las seales de ruido dentro de la banda de paso pueden provocar errores de recepcin. Las seales de ruido fuera de la banda de paso del canal no presentan un problema. El generador de ruido en su tablero de circuitos tiene frecuencias en el rango de los 75 Hz a

los 600 Hz, la cual puede causar errores de datos en su sistema de telecomunicacin. En el bloque de circuitos CONTADOR BER, las seales transmitidas y recibidas se

establecen como entradas de la compuerta XOR. La salida de la compuerta XOR conmuta a alto slo cuando los datos transmitidos y recibidos

son diferentes. Una compuerta XOR se usa porque un error puede ser definido como una condicin donde

los datos recibidos no son los mismos que los datos transmitidos. Cada vez que presiona y suelta el botn de presin REPOS, el circuito de control

simultneamente reinicializa el contador y genera un disparo a 106 ms. En su circuito, 106 ms es el tiempo requerido para 128 bits de datos.

Los pulsos de error de la compuerta XOR son totalizados por un contador solamente durante la ventana 106 ms.

Si presiona y suelta REPOS por segunda ocasin, solamente el nmero de pulsos de error en el segundo intervalo se visualiza.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 6 Efectos del ruido Ejercicio 2 Los efectos del ruido en ASK/PSK

OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de explicar y de demostrar los efectos del ruido en las seales moduladas ASK y PSK.

DISCUSIN DEL EJERCICIO El ruido puede causar errores en la transmisin digital, ocasionando que los niveles lgicos

sean ledos incorrectamente. Una amplitud de cero voltios es mucho ms pequea que la amplitud de una seal ASK

normal, de manera que el ruido no es suficiente para afectar a la seal digital recuperada. La condicin de amplitud baja del estado cero permite una mayor inmunidad de ruido. Puesto que la seal PSK tiene una amplitud constante, no es sensible al ruido de amplitud. La inteligencia en una seal PSK est en funcin de la fase, la cual se afecta muy poco por el

ruido de amplitud. La seal digital recuperada, por lo tanto, tiene menos errores que los recuperados de una seal ASK.

Algunos de los ruidos pueden ser filtrados de un sistema de comunicacin, dependiendo de las frecuencias de ruido y el tipo de circuitos de deteccin empleados.

En su tablero de circuitos, el rango de las frecuencias de ruido es 75-600 Hz. El detector asincrnico es frecuentemente precedido por un filtro paso banda para la

modulacin ASK y PSK. El filtro en su tablero tiene una banda de paso de 1.2 kHz a 4.6 kHz.

El filtro paso banda est diseado para atenuar el ruido y dejar pasar la portadora. Las entradas al mezclador del bloque de circuitos DETECTOR SINCRNICO son la

portadora original y una portadora regenerada de la misma frecuencia. Las salidas del mezclador son la suma (el doble de la frecuencia de portadora) y la diferencia (cero) de las dos frecuencias.

Si las frecuencias de ruido de 75-600 Hz estn presentes en la entrada, las frecuencias de ruido de 150-1200 Hz estn en la salida del mezclador.

Si una seal de ruido de 600 Hz est presente, las salidas del mezclador tambin emiten la suma y la diferencia de la frecuencia de ruido y portadora de 2400 Hz.

El rango de frecuencia de una seal en la salida del mezclador es 1800-3000 Hz.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 6 Efectos del ruido Ejercicio 3 Los efectos del ruido en FSK

OBJETIVO DEL EJERCICIO Luego de haber completado este ejercicio, usted ser capaz de explicar y de demostrar los efectos del ruido en las seales moduladas FSK.

DISCUSIN DEL EJERCICIO El ruido puede cambiar la amplitud de una seal FSK, la cual tambin afecta a la amplitud de

la salida del filtro paso banda. Los cambios de amplitud pasan en el detector de envolvente, el cual da como resultado

errores en la seal digital recuperada. Las seales FSK pueden detectarse sincrnicamente o asincrnicamente. La deteccin sincrnica proporciona la mejor respuesta de ruido de amplitud ya que el

comparador de fase percibe cambios de fase independientes de la amplitud de seal. En el caso de la deteccin asincrnica, la respuesta de ruido es mejorada por el filtro de paso

banda. Cualquier frecuencia de ruido fuera de la banda de paso es atenuada por el filtro. Las frecuencias de ruido arriba de la frecuencia de corte ms alta y debajo de la frecuencia de

corte ms baja sern rechazadas por el canal. Los circuitos de telfono estn diseados para pasar un ancho de banda limitado entre 300 y

3000 Hz, que incluye las frecuencias portadoras FSK alta y baja. Cualquier frecuencia fuera de la banda de paso es atenuada.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 7 Mdem UNIDAD 7 MDEM

OBJETIVO DE LA UNIDAD Cuando haya completado esta unidad, usted ser capaz de explicar y demostrar la operacin de un mdem.


La vasta red de lneas telefnicas a lo largo del mundo se ha convertido en el medio ms conveniente y econmico para la comunicacin masiva. Aunque la voz es la primera seal portada por el sistema telefnico, esta red es ahora ampliamente usada para transportar tambin informacin digital.

Cuando es necesario que dos computadoras se comuniquen, las lneas telefnicas (TELEPHONE LINES) de voz pueden servir como medio de comunicacin. En cada extremo del enlace de comunicacin, los mdems son utilizados para convertir las seales digitales de banda base a las seales analgicas requeridas para la transmisin telefnica.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 7 Mdem El mdem es un dispositivo que acta ya sea como un receptor o como un transmisor; contiene tanto circuitos de modulacin como de demodulacin. Los mdems pueden ser ajustados para operar en el modo de origen (ORIGINATE MODEM) o en modo de respuesta (ANSWER MODEM), dependiendo de cul de ellos inicia o recibe la llamada, respectivamente.

En la terminologa de comunicaciones, los mdems son denominados DCE (equipo de comunicacin de datos). Los dispositivos con los cuales los mdems se comunican, como las computadoras, son llamados DTE (equipo terminal de datos).

La comunicacin entre DCE y DTE es frecuentemente regulada por una norma llamada RS232 de la Asociacin de Industrias Electrnicas (EIA).

Esta figura muestra las seales bsicas en una interfaz RS232. Aqu tambin podran estar incluidas algunas otras seales, dependiendo de la aplicacin. El DTE enva datos por medio de su salida TXD (transmisin de datos) (TX TRANSMIT DATA) y los recibe a travs de su entrada RXD (recepcin de datos) (RXD RECEIVE DATA). Las siguientes 5 lneas son seales de control digital que permiten la transferencia de datos eficiente. El DTE emite una seal DTR (terminal de datos lista) (DTE DATA TERMINAL READY) cuando se enciende y est listo para operar.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 7 Mdem

De modo similar, el DTE recibe una seal DSR (equipo de datos listo) (DATA SET READY) cuando DCE se enciende y est listo para operar. El DTE emite una seal RTS (solicitar para enviar) (RTS REQUEST TO SEND) cuando est listo para el intercambio de datos. Cuando una respuesta CTS (listo para enviar) (CTS CLEAR TO SEND) es recibida del DCE, el DTE empieza a transmitir sus datos. La seal DCD (detector de portadora de datos) (DATA CARRIER DETECT) es empleada por el DCE para informarle al DTE cundo una seal portadora vlida est presente.

Estas figuras muestran los voltajes del nivel lgico, especificados por la norma RS232 para las seales de salida (figura superior) y de entrada (figura de abajo). Una salida de 0 lgico (espacio) requiere un voltaje en el rango de los +5 a los +15V. Una salida de 1 lgico (marca) requiere un voltaje en el rango de los -5 a -15V. El rango de los -5 a los +5V es una regin de transicin (TRANSITION REGION) para la cual un nivel lgico no est definido.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 7 Mdem El mdem debe ser capaz de transferir datos en proporciones eficientes, dentro de las limitaciones del ancho de banda telefnico, el cual est alrededor de los 300 a los 3000 Hz. Esta figura ilustra una tcnica FSK, utilizando cuatro frecuencias separadas para la operacin dplex completa (transmisin simultnea en ambas direcciones).

Hay dos sub-bandas asignadas dentro de la banda de paso del telfono: el canal de origen y el canal de respuesta. El mdem de origen enva una frecuencia de 1070 Hz para poder representar un 0 lgico y de 1270 Hz para representar un 1 lgico.

Las frecuencias de origen estn suficientemente apartadas de las frecuencias de respuesta, para ser seleccionadas por filtracin.

Este diagrama de bloques muestra cmo las cuatro frecuencias son manejadas por dos mdems. El mdem A transmite los tonos de 1070 y 1270 Hz a travs del canal al mdem B. Un filtro paso banda deja pasar estas frecuencias a travs del demodulador del mdem B.

Si el mdem B transmite, sus tonos 2025 y 2225 Hz son filtrados por otro filtro paso banda en el mdem A. Para poder simplificar el diagrama, slo un filtro paso banda se muestra para cada mdem.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 7 Mdem Dependiendo del estado de origen y respuesta, cada mdem selecciona 1 de 2 filtros paso banda, si el mdem B ha originado la llamada al mdem A, entonces el mdem A debe seleccionar el filtro paso banda de 1000-1350 Hz y el mdem B debe seleccionar el filtro paso banda de 1950- 2300 Hz.

PSK es otro tipo de modulacin usado con los mdems. En la unidad 4, demostr el mtodo PSK de dos fases, mostrado aqu. Esta es una forma absoluta de PSK, puesto que el estado de cada bit de datos determina si el desplazamiento de fase es 0 (bit = 1) o 180 (bit = 0).

En la DPSK (conmutacin por desplazamiento de fase diferencial), el cambio de fase para cualquier bit dado depende de la fase del bit previo. El tipo de DPSK empleado por el mdem en su tablero de circuitos, con una velocidad de bit ms alta, se llama DPSK dibit.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 7 Mdem En la DPSK dibit, dos bits de datos (un dibit) son empleados para especificar uno de los cuatro cambios de paso que observa en la tabla. Codificando ms de un bit por cada cambio de fase, la DPSK dibit permite aumentar la velocidad de datos binarios sin aumentar el ancho de banda.

Una operacin de mdem debe concordar con una de las varias normas industriales, para poder asegurar la compatibilidad con otros dispositivos. El mdem CI TS7515 en su tablero de circuitos puede operar de acuerdo a las normas Bell 103 o 212A, tan bien como con la recomendacin V.22 del comit de telecomunicaciones internacional conocido como CCITT (Comit Consultivo Internacional de Telegrafa y Telefona).

Esta tabla muestra una comparacin bsica entre las dos normas que observar en los siguientes ejercicios. Cada norma tiene a la vez una velocidad de transferencia de datos alto y bajo. La alta velocidad para ambas normas es de 1200 bps y las dos utilizan modulacin DPSK dibit en esta velocidad. La velocidad baja para V.22 es de 600 bps y la modulacin DPSK de dos fases se emplea. La norma 212A posee una velocidad baja de 300 bps, con un tipo de modulacin FSK.

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 7 Mdem

Esta figura muestra cmo un mdem comunica entre DTE y la red telefnica. El mdem tiene tres secciones bsicas, todas con su propio ajuste de las seales de entrada y salida. La seccin de transmitir (TRANSMIT) recibe comandos y datos de DTE y emite una seal ATO (transmisin analgica de datos) a la red telefnica.

La seccin de recibir (RECEIVE) ingresa una seal RAI (recepcin entrada analgica) de la red telefnica y enva los datos y comandos a DTE. La seccin de control (CONTROL) permite que configure el mdem por varios modos de operacin y parmetros requeridos para diferentes aplicaciones.

Las seales de entrada y de salida sern explicadas en los siguientes ejercicios as como la aplicacin de las operaciones FSK (ejercicio 1) y DPSK dibit (ejercicio 2).

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 7 Mdem NUEVOS TRMINOS Y PALABRAS modo de origen - es un modo de operacin asignado a un mdem que inicia una solicitud de conexin (marcaciones del telfono). modo de respuesta - modo de operacin asignado a un mdem que responda a una solicitud de conexin (contestar el telfono). DTE (equipo terminal de datos) (Data Terminating Equipment) es un dispositivo, tal como una computadora o terminal, que intercambia datos de banda base con un mdem. RS232 - es un estndar industrial que controla las conexiones, las seales y temporiza un tipo de sistema de comunicacin serial. DPSK (conmutacin por desplazamiento de fase diferencial) - es una forma de PSK cuyo dato se recupera, midiendo la diferencia de fase de un estado lgico al siguiente. DPSK dibit - es una forma de DPSK en la cual una de cuatro fases es representada por un valor binario de dos bits (un dibit). dibit - un grupo de dos bits. CCITT (Comit Consultivo Internacional de Telegrafa y Telefona) es un comit internacional establecido por las Naciones Unidas para recomendar a las telecomunicaciones internacionales los estndares de transmisin con la Unin Internacional de Telecomunicaciones. QAM (modulacin de amplitud en cuadratura) (Quadrature Amplitude Modulation) es una forma de modulacin en la cual la amplitud y la fase de la seal portadora pueden variar con el dato de banda base. diagrama de constelacin - una representacin grfica de la relacin entre los datos de banda base y la fase y/o la amplitud de la seal modulada. encriptador- un circuito en la seccin del transmisor de un mdem que convierte las series continuas de bits idnticos a un patrn de bits que se alternan.

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 7 Mdem Ejercicio 1 Mdem de FSK

OBJETIVO DEL EJERCICIO Despus de haber completado este ejercicio, usted ser capaz de describir y demostrar la operacin de un mdem de FSK.

DISCUSIN DEL EJERCICIO Para la seccin de transmisin del mdem CI, cuando est configurado para operacin FSK: La entrada TXD acepta informacin digital de DTE. Los datos son modulados y filtrados para la transmisin y luego salen de ATO. Los circuitos de control y de seleccin de modo tienen diferentes entradas externas, usadas

para configurar el mdem. Cuatro entradas estn conectadas a interruptores MC para control externo. Estas entradas se

llevan a alto por las resistencias (pull-up) externas y son puestas a tierra por las MC. MC 4 es un interruptor normalmente cerrado, mientras los otros son normalmente abiertos.

MC 17 permite seleccionar el modo respuesta o el modo de origen (A /O). Con MC 19, puede elegir el modo de operacin CCITT o Bell (C/B). La entrada TL (bucle de prueba) permite seleccionar uno de varios modos de bucle de prueba

para verificar la operacin del mdem. El bucle de prueba escogido depende del tipo de modulacin (FSK o DPSK), la norma

(CCITT o Bell) y los estados de entrada BRS y A/O. BRS (seleccin de velocidad binaria) ajusta el mdem para velocidad alta de 1200 bps

(BRS = 1) o velocidad baja de 300 600 bps (BRS = 0). Una seal de reloj de bit del DTE se aplica a un bucle de enganche de fase (PLL), a travs de

la entrada TCLK; sta sincroniza el reloj de transmisin interno del circuito integrado. Un circuito interno de reloj, en conjunto con un cristal externo, propicia toda la

sincronizacin requerida por el sistema de circuitos interno y externo. Para la seccin recibir del mdem CI, cuando est configurado para operacin FSK:

o La seal analgica modulada entra a RAI. o La seal se filtra internamente y luego sale de RFO. o Una conexin externa enlaza la seal filtrada a RDI. o Despus de la amplificacin y demodulacin, la seal resultante sale del terminal RXD. o Un circuito de Deteccin de portadora emite una seal digital en DCD que indica si est o

no presente una seal portadora vlida en RAI. o Las seales Control y Seleccin de modo son las mismas para la seccin transmitir. o Un circuito recuperador de reloj deriva la seal RCLK de RDI. o En modo sincrnico, la frecuencia RCLK es igual al rango de bit. o En modo asincrnico, la frecuencia RCLK es igual a 16 veces el rango de bit. [NOTA: La

operacin FSK es slo asincrnica.]

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Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 7 Mdem Ejercicio 2 Mdem de DPSK

OBJETIVO DEL EJERCICIO Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de describir y demostrar la operacin de un mdem DPSK de dos fases y un mdem DPSK dibit.

DISCUSIN DEL EJERCICIO El mtodo PSK de dos fases, demostrado en la Unidad 4, es una forma absoluta de PSK, ya

que cada bit describe un desplazamiento de fase especfico. Cuando un bit es 1, el desplazamiento de fase es siempre 0. Cuando un bit es 0, el desplazamiento de fase es siempre 180. En la PSK diferencial de dos fases (DPSK de dos fases), la fase es medida en dos tiempos del

bit sucesivos, con el fin de determinar la fase diferencial o cambio de fase, de un intervalo de bit al siguiente.

El cambio de fase est siempre en 90 o 270, lo cual determina el valor de bit. Asuma que una seal modulada tiene cierta fase en algn punto de referencia. Si la fase del

siguiente intervalo de bit cambia a 90, entonces el bit de datos es 0. Si la fase del siguiente intervalo de bit cambia a 270, entonces el bit es 1.

En el caso del dibit DPSK, cuatro cambios de fase son utilizados. Un bit extra se suma para definir los cuatro estados lgicos posibles.

En DPSK de dos fases, la velocidad baudio es igual a la velocidad de bit. En DPSK dibit, se duplican los bits transmitidos en el mismo periodo de tiempo. Por lo cual, en DPSK dibit, la velocidad baudio es igual al doble de la velocidad de bit.

Sumando un tercer bit al cdigo binario DPSK dibit, el nmero de estados se duplica nuevamente a ocho. Este mtodo se llama QAM (modulacin de amplitud en cuadratura).

En QAM, la fase y la amplitud de la seal son moduladas. Los primeros dos bits (un dibit) representan una de cuatro fases y el tercer bit representa una

de dos amplitudes. La relacin dibit/fase puede ser mostrada grficamente dentro de un diagrama de

constelacin, de manera que las fases son asignadas a los ejes horizontal y vertical y las amplitudes son representadas por la distancia a lo largo de un eje.

El nmero de estados posibles pueden ser aumentados, agregando ms fases o ms amplitudes.

En la seccin de transmisin del mdem, cuando est configurado para la operacin del dibit DPSK, los datos DTE introducen en la entrada TXD e impulsan un convertidor de asincrona a sincrona.

La salida del convertidor impulsa un circuito encriptador que asegura la transmisin de un patrn de bit cambiante continuamente, cuando series continuas de unos o ceros son introducidos.

La seal de control SEI puede ser utilizada para activar o desactivar el encriptador. Cuando est desactivado, el circuito encriptador es desviado.

La siguiente etapa modula la seal en un formato DPSK dibit. La seal modulada se filtra antes, siendo emitida del ATO al canal. En la seccin receptora del mdem, cuando es configurado para operacin DPSK dibit, la

seal modulada del canal entra en RAI. La seal se filtra y sale de RFO.

Telecomunicaciones digitales 2 Unidad 7 Mdem La seal filtrada reingresa al mdem en RDI a travs de una conexin externa. La seal modulada se amplifica y la portadora y los datos son recuperados. Una seal de reloj se recupera y sale en RCLK. Cuando SEI se activa, la salida del decodificador receptor es desencriptada, alimenta un

convertidor de sincrona a asincrona y se emite para el terminal RXD. Cuando SEI es inhabilitado, el dato del decodificador receptor se emite directamente al

terminal TEST para propsitos de diagnstico. En este caso, el dato RXD no es desencriptado y por lo tanto no es vlido.

Como en la configuracin FSK, un circuito de deteccin de portadora emite una seal DCD para indicar la presencia o ausencia de una seal portadora vlida.

El mdem en su tablero de circuitos emplea una onda coseno como la portadora. La onda coseno es una onda senoidal desplazada por 90.

Telecomunicaciones_Digitales_2

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