Datos y Señales
Deterioro de la Transmisión
Atenuación:
● Pérdida de energía● Cuando una señal
viaja a través de un medio, pierde energía para vencer la resistencia del medio
● Parte de la energía se convierte en calor
● Para compensar estas pérdidas, se usan amplificadores
Decibelio
● El decibelio (dB) mide las potencias relativas de dos señales o de una señal en dos puntos distintos.
● El dB es negativo si la señal se ha atenuado y positivo si una señal se ha amplificado
Ejemplo:
Una señal pasa a través de un medio de transmisión y su potencia se reduce a la mitad. Esto significa que P2=(1/2)P1. En este caso la atenuación sería de -3dB
Ejercicio
Calcular la ganancia que experimenta una señal que pasa a través de un amplificador que la incrementa 10 veces.
dB=10Log10(P2
P1
)
Decibelio
● Los dB son muy utilizados, ya que una señal puede experimentar atenuaciones y amplificaciones en el trayecto de la transmisión, y para obtener el total sólo basta con sumar los dB de cada etapa.
dB=10Log10(P2
P1
)
Decibelio
● Los dB también se utilizan para medir la potencia de una señal en mW. En este caso se indica con dBm
Ejemplo:
La potencia de una señal de -30dBm es:
1e-3mW
Ejemplo:
La pérdida de un cable se define habitualmente en dB/km. Si la señal al principio del cable (-0.3dBm/km) tiene una potencia de 2mW. ¿Cuál es la potencia de la señal a los 5km?
pérdida=5x(-0.3)=1.5dB
P2=1.4mW
dB=10Log10(P2
P1
)
Razón Señal Ruido
● Es la razón entre lo que se quiere (señal) y lo que no se quiere (ruido)
● Una SNR alta indica que la señal está menos corrompida por ruido.
● Una SNR baja indica que la señal está muy corrompida por el ruido
● Es necesario considerar la potencia media de la señal y la del ruido porque la potencia puede cambiar con el tiempo
SNR=potenciamedia dela señalpotenciamediadel ruido
SNRdB=10Log10 SNR
Límites de la velocidad de datos
● La velocidad de los datos dependen de 3 factores:
● El ancho de banda disponible● Los niveles de la señal que se usan● La calidad del canal (en nivel de ruido)
● Se han desarrollado dos fórmulas teóricas para calcular la tasa de datos:
● Nyquist para un canal sin ruido● Shannon para un canal ruidoso
Canal sin ruido: Nyquist
● L es el número de niveles de señal usados para representar los datos y la tasa de datos es la velocidad de los datos en bps. El ancho de banda, es el ancho de banda del canal.
Tasade Bits=2x (anchodebanda) x log2 L
Canal sin ruido: Nyquist
Ejemplo:Considere un canal sin ruido con un ancho de banda de 3000 Hz transmitiendo una señal condos niveles (banda base). ¿Cuál es la velocidad máxima de datos?
Tasa de bits=2x3000xlog2(2)= 6000 bps
Ejercicio:Necesitamos enviar 256 kbps por un canal sin ruido con un ancho de banda de 20 kHz. ¿Cuántos niveles de señal son necesarios?
Canal con ruido: Shannon
● La capacidad del canal en bps, el ancho de banda del cana y la razón SNR
Capacidad=(Ancho debanda) xLog2(1+SNR )
Canal con ruido: Shannon
● Calcular la tasa de bits máxima para una línea telefónica regular. Una línea telefónica tiene regularmente un ancho de banda de 3000 Hz. La razón señal-ruido es habitualmente 3162 (35dB). La capacidad del canal será:
C=BxLog2(1+SNR)
C=3000xlog2(1+3162)=34860 bps
Transmisión analógica
Modulación de Amplitud (AM)● Es el proceso de cambiar la amplitud de una señal
portadora de frecuencia relativamente alta, en proporción con el valor instantáneo de la señal modulante o moduladora (información)
● El ancho de banda necesario para AM se puede determinar a partir del ancho de banda de una señal de audio BAM=2B
Transmisión analógica
Modulación de Amplitud (AM)● Para modular señales analógicas en amplitud,
matlab incluye la función ammod(). Ejemplo:– En matlab crear un nuevo script para ejecutar el siguiente
código
Transmisión analógica
Modulación de Amplitud (AM)● Para demodular (obtener la señal que contiene la
información) señales analógicas en amplitud, matlab incluye la función amdemod(). Ejemplo:
– En matlab añadir el siguiente código:
Transmisión analógica
Modulación de Amplitud (AM)● El código completo. (presionar cualquier tecla luego
que aparezca la primera figura para observar la señal demodulada)
Transmisión analógica
Modulación de Amplitud (AM)● Cambiar la frecuencia w_tono (incrementándola) y
comparar las diferencias entre la señal original y la reconstruida. Probar a reducir f_s, por ejemplo, un orden de magnitud.
● Reducir la frecuencia de la señal portadora a valores por debajo del que se requiere para que el proceso de modulación funcione correctamente, y comparar el resultado.
Transmisión analógica
Modulación de Frecuencia (FM)● Es el proceso de variar la frecuencia de una señal
portadora de amplitud constante en proporción directa a la amplitud de la señal moduladora (información), con una rapidez igual a la frecuencia de la señal moduladora
Transmisión analógica
Modulación de Amplitud (FM) y Fase (PM)● Para modular señales analógicas en frecuencia,
matlab incluye la función fmmod() y para fase pmmod(). Ejemplo:
– En matlab crear un nuevo script para ejecutar el siguiente código
Transmisión analógica
Modulación de Amplitud (FM) y Fase (PM)● Utilizar fmdemod() y pmdemod() para demodular
las señales del código anterior
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