Señales
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

Señales

el

  • 11,345 reproducciones

semana 1 ComunicacionII

semana 1 ComunicacionII

Estadísticas

reproducciones

reproducciones totales
11,345
reproducciones en SlideShare
11,344
reproducciones incrustadas
1

Actions

Me gusta
1
Descargas
221
Comentarios
0

1 insertado 1

https://drive.jolicloud.com 1

Accesibilidad

Categorias

Detalles de carga

Uploaded via as Microsoft Word

Derechos de uso

© Todos los derechos reservados

Report content

Marcada como inapropiada Marcar como inapropiada
Marcar como inapropiada

Seleccione la razón para marcar esta presentación como inapropiada.

Cancelar
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    ¿Está seguro?
    Tu mensaje aparecerá aquí
    Processing...
Publicar comentario
Edite su comentario

Señales Document Transcript

  • 1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA UNEFA NÚCLEO CARABOBO – EXTENSIÓN GUACARA AUTORES: TARAZONA JORGE CI.: 18.501.158 SARMIENTO KARLA C.I.: 17.679149 SECCIÓN: G-003-N ING. DE TELECOMUNICACIONES GUACARA, DE MAYO DE 2010
  • 2. Señales y sistemas digitales Primero que nada mencionaremos lo que es un sistema digital para hacernos una idea del tema. Un sistema digital no es más que es un conjunto de dispositivos destinados a la generación, transmisión, procesamiento o almacenamiento de señales digitales. También un sistema digital es una combinación de dispositivos diseñados para manipular cantidades físicas o información que estén representadas en forma digital; es decir, que sólo puedan tomar valores discretos. Un mensaje digital es una secuencia ordenada de símbolos producida por una fuente de información discreta. La fuente extrae principalmente de los alfabeto de 144 símbolos diferentes 2, y produce símbolos de salida en algún medio tasa r. Al utilizar lo más rápido que puedas, te conviertes en una información discreta fuente de producción de un mensaje digital a una velocidad de unos r = 5 símbolos por segundos. El mismo equipo trabaja con M = 2 sólo símbolos internos, representada por el LOW y HIGH estados eléctricos. Solemos asociar estos dos símbolos con los dígitos binarios 0 y 1, conocidos como bits, para abreviar. Datos tasas de transferencia dentro de una computadora podrá ser superior a r = LoS. La tarea de un sistema de comunicación digital es la transferencia de un mensaje digital a partir de la fuente al destino. Pero el ancho de banda de transmisión finita establece un límite superior a la velocidad de símbolo, y el ruido provoca errores que aparezcan en el mensaje de salida. Por lo tanto, velocidad de señalización y funciones que desempeñan probabilidad de error en la comunicación digital similar a las de ancho de banda y la relación señal-ruido en la comunicación analógica. Como preparación para el análisis de velocidad de señalización y probabilidad de error, lo primero que debe desarrollar la descripción y propiedades de las señales digitales. Señales PAM digitales La modulación por amplitud de pulsos (Pulse Amplitude-Modulation) es la más sencilla de las modulaciones digitales. Consiste en cambiar la amplitud de una señal, de frecuencia fija, en función del símbolo a transmitir. Esto puede conseguirse con un
  • 3. amplificador de ganancia variable o seleccionando la señal de un banco de osciladores. (incluir dibujo de un modulador con amplificador variable) (incluir dibujo de un banco de osciladores) Dichas amplitudes pueden ser reales o complejas. Si representamos las amplitudes en el plano complejo tenemos lo que se llaman constelaciones de señal (incluir dibujo). En función del número de símbolos o amplitudes posibles se llama a la modulación N-PAM. Así podemos tener 2PAM, 4PAM, 260PAM. De la correcta elección de los puntos de la constelación (amplitudes) depende la inmunidad a ruido (distancia entre puntos) o la energía por bit (distancia al origen). Códigos de línea La forma física concreta de la señal de información (señal eléctrica que soporta la información) recibe el nombre de código de línea. El código de línea no está modulado cuando se trata de una señal discreta formada por impulsos rectangulares que siguen un determinado patrón de codificación o conjunto de reglas de asignación de impulsos de tensión a los bits "0" y "1" de la información, o a conjuntos de estos. En este caso se trata de un código de línea en banda base Es un código utilizado en un sistema de comunicación para propósitos de transmisión. Los códigos en línea son frecuentemente usados para el transporte digital de datos. Estos códigos consisten en representar la señal digital transportada respecto a su amplitud respecto al tiempo. La señal está perfectamente sincronizada gracias a las propiedades específicas de la capa física. La representación de la onda se suele realizar mediante un número determinados impulsos. Estos impulsos representan los 1s y los 0s digitales. Los tipos más comunes de codificación en línea son el unipolar, polar, bipolar y Manchester. Limitaciones de transmisión: En 1927, Nyquist determinó que el número de pulsos independientes que podían pasar a través de un canal de telégrafo, por unidad de tiempo, estaba limitado a dos veces el ancho de banda del canal.
  • 4. donde fp es la frecuencia del pulso (en pulsos por segundo) y B es el ancho de banda (en hercios). La cantidad 2B se llamó, más adelante, tasa de Nyquist, y transmitiendo a esta tasa de pulsos límite de 2B pulsos por segundo se le denominó señalización a la tasa de Nyquist. Nyquist publicó sus resultados en 1928 como parte de su artículo "Certain topics in Telegraph Transmission Theory". • Señal transmitida por un sistema de comunicaciones digitales con modulacion 4- PAM y pulsos rectangulares • Transmisión de un pulso rectangular por un canal de banda limitada
  • 5. Transmisión de una señal 4-PAM con pulsos rectangulares a través de un canal de banda limitada Transmisión de un pulso rectangular por un canal de banda limitada Sistema de transmisión bandabase, El primer paso esencial en procesamiento digital de señales, formateo, hace a la señal origen o fuente compatible con el procesamiento digital. En el transmisor, el formateo es una transformación uno a uno de información fuente a símbolos digitales (en el receptor el formateo es una transformación inversa). La codificación fuente es un caso especial de formateo cuando existe reducción de redundancia en los datos
  • 6. (compresión). Nosotros trabajaremos en este capitulo con formateo y transmisión banda base y posteriormente, en el capitulo 6, con el caso especial de una descripción eficiente de la información fuente (codificación fuente). Una señal cuyo espectro se extiende a partir de cero (o cercano a cero) hasta un valor finito, usualmente menor que algunos megahertz, es llamada señal banda base o paso bajas. Tal denominación será tácita siempre que nos refiramos a la “información”, “mensaje” o “datos”, ya que las señales de la naturaleza son esencialmente banda base (voz, audio, video, datos, señales de transductores). Para la transmisión de señales en banda base en un sistema digital de comunicaciones, la información es formateada de manera que ésta sea representada por símbolos digitales. Después, se asignan formas de onda compatibles con el canal de comunicaciones que representan los símbolos. Entonces las formas de onda pueden transmitirse través de canales de comunicaciones banda base (par trenzado, cable coaxial o fibra óptica). El modelo de sistema de comunicación en banda base continua siendo el genérico que tenemos propuesto, pero con la particularidad de emplear ETCDs de banda base, tal como se indica en la figura El ETD-1 actúa como fuente de la señal de información digital x e1 (t), que es un tren de impulsos rectangulares, y el ETCD- 1 proporciona las funciones típicas de un. Entre estas funciones se incluyen los cambios en la señal que la transforman en otra x e2 (t) que resulta más adecuada para su correcta propagación por el medio y que, en este caso, también es digital; es decir, el ETCD-1 no realiza ningún proceso de modulación/desmodulación en transmisiones banda base. MODELO DE SISTEMA DE TRANSMISIÓN EN BANDA BASE. Interferencia intersimbólica Si encadenamos datos (bits) uno tras otro, se acabaran solapados. Se produciría el fenómeno conocido como interferencia intersimbólica (ISI).
  • 7. Usaremos este concepto como concepto genérico, y restringiremos la palabra distorsión para los efectos producidos por la amplificación distinta de los armónicos. La distorsión es un tipo partícula de interferencia intersimbólica, ya que provoca un ensanchamiento o solapamiento de los símbolos (bits) causando por el comportamiento frecuencial del sistema (medio de transmisión) Patrón o diagrama de ojos Diagrama de ojo para una señal PAM de 4 niveles En telecomunicaciones, un diagrama de ojo es la imagen característica en forma de ojo que aparece en la pantalla del osciloscopio cuando visualizamos en él varios periodos de símbolo superpuestos de una señal digital PAM (Pulse Amplitude Modulation). Para conseguir el diagrama de ojo, debemos conectar el osciloscopio a la señal PAM recibida (la secuencia de bits transmitidos debe ser seudoaleatoria para mezclar 0s y 1s) y luego seleccionar en la base de tiempos el doble del periodo de símbolo. La imagen resultante es el citado diagrama de ojo. En este diagrama se pueden ver algunos de los parámetros más importantes para determinar la calidad de la señal. Cuanto más abierto esté el ojo menor mejor funcionará la transmisión (menor probabilidad de error de transmisión habrá). Jitter “Jitter” es un término utilizado en el dominio digital, aún si sus causas y efectos resultantes sean muy parecidos a los de naturaleza análoga. La información binaria es transmitida como bits en un flujo de datos de unos y ceros aleatorios. De manera ideal estos bits estarán estrictamente a disposición en un cierto momento y estarán presentes exactamente para un periodo predeterminado. Comúnmente el Jitter es reconocido como una cantidad de alta frecuencia. El comportamiento del jitter a frecuencias por debajo de 10 Hz es llamado “wander” y “drift” aún a frecuencia más bajas. Término de Jitter descripción
  • 8. TJ Jitter Total JA Jitter Aleatorio JD Jitter Determinístico JP Jitter Periódico JDI Jitter Dependiente de la Información IES Interferencia Entre Símbolos DCT Distorsión de Ciclo de Trabajo JEC Jitter Eco Medición de Jitter: Diagrama de Ojo & BER Cómo medir los flujos de datos de alta velocidad y analizar la integridad de los flujos de datos transmitidas o recibidos? La manera común de llevar a cabo esta medición es determinando la tasa de error de bit (BER). Un flujo de bits (pseudo-) aleatorio es inyectado en el dispositivo bajo prueba (DBP). La salida del DBP es comparada con el patrón de datos conocido y se cuentan los posibles errores de bit: BER = NErr / NBits Ecuación 2 donde BER es la tasa de error de bit medida, NErr el número de bits errados y Nbits el número total de bits comparados. Esto requiere de un equipo de medición muy sofisticado que permita la comparación de la amplitud y tiempo de transición de cada bit y ofrezca una capacidad de ajuste del retardo de la Reporte de Wireless Telecom Group propagación de la señal vinculado al DBP. La condición ideal se usa como referencia para medidas de jitter y se llama intervalo unidad (IU):
  • 9. Figura 3. El diagrama de ojo presenta el comportamiento de flujos muy largos de datos en una ventana de 2IU. El flujo de datos completo está envuelto dentro de la ventana. El diagrama de ojo permite la determinación del cumplimiento de una señal con los requerimientos definidos por el estándar tercnológico. El eje X en los diagramas de ojo C y D está ensanchado en un factor de 2.5 para una mejor resolución. El tiempo de transición y la amplitud (diferencial) influyen en el resultado de las mediciones y determinana el valor binario de un bit en particular. Instrumentos de prueba de BER especiales u osciloscopios representan el flujo total de datos a través de un diagrama de ojo. Todos los bits medidos son mostrados al mismo tiempo. Mientras la tecnología de medición debe ser sofisticada debido a las altas velocidades de los datos y niveles de señal relativamente bajos, el principio de creación de un diagrama de ojo es muy simple (Fig. 3). En nuestro ejemplo, un flujo de datos (A) es cortado en incrementos iguales: I1 a I11 (B), cada uno del tamaño de un periodo de bit, lo que por definición significa 1 IU. Para permitir un análisis detallado de las partes más importantes de la señal – las transiciones – en incrementos de 2IU; se graban periodos de 0.5 IU para pre-transición, de 1IU para muestra de bit y de 0.5 IU para post- transición y se superponen en una ventana de 2IU de ancho. El resultado es el diagrama de ojo que se muestra en (Fig. 3 C). Espectro de potencia de señales PAM digitales.
  • 10. El espectro de potencia pulso P(f)=F[p(t)] proporciona algunas ideas sobre el espectro de potencia de una señal PAM digital por ejemplo, entonces P(f) en la ecuación implica que 0 para |f| > r/2. no obstante, un conocimiento detallado de proporciona información adicional valiosa relacionada con la transmsion digital. Esta expresión se cumple para cualquier señal PAM digital con espectro de pulsos P(f) cuando las no estan correlacionadas y tienen un valor medio cero. Si una señal PAM digital x(t) tiene el espectro de pulsos P(f) y auto correlacion de amplitudes , su espectro de potencia es Ruido y errores Ruido Se denomina ruido en la comunicación a toda señal no deseada que se mezcla con la señal útil que queremos transmitir. Es el resultado de diversos tipos de perturbación que tiende a enmascarar la información cuando se presenta en la banda de frecuencias del espectro de la señal, es decir, dentro de su ancho de banda. Para medir la influencia del ruido sobre la señal se utiliza la relación señal/ruido, que generalmente se maneja en decibelios(dB). Como potencia de la señal se adopta generalmente la potencia de un tono de pruebas que se inyecta en el canal. La potencia del ruido suele medirse a la entrada del receptor, cuando por él no se emite dicho tono. Cuando se transmiten señales digitales por un canal, el efecto del ruido se pone de manifiesto en el número de errores que comete el receptor. Se deduce inmediatamente que dicho número es tanto mayor cuanto más grande sea la probabilidad de error. La probabilidad de error depende del valor de la relación señal/ruido. Cuanto mayor sea esta relación, más destaca la señal sobre el ruido y, por tanto, menor es la
  • 11. probabilidad de error. Cuando el ruido se añade a una señal con distorsión, la probabilidad de error crece rápidamente. La distorsión que produce el ruido en una determinada comunicación depende de su potencia, de su distribución espectral respecto al ancho de banda de la señal, y de la propia naturaleza de la señal y de la información que transporta. El ruido afecta de diferente manera a la información que transportan las señales analógicas que a la codificada mediante señales digitales. Esta es la causa por la que se ha establecido una tipificación básica de los canales: los canales analógicos (con amplificación) y los canales digitales (con regeneración). Tipos de ruido Ruido de disparo El ruido de disparo es un ruido electromagnético no correlacionado, también llamado ruido de transistor, producido por la llegada aleatoria de componentes portadores (electrones y huecos) en el elemento de salida de un dispositivo, como ser un diodo, un transistor (de efecto de campo o bipolar) o un tubo de vacío. El ruido de disparo está yuxtapuesto a cualquier ruido presente, y se puede demostrar que es aditivo respecto al ruido térmico y a él mismo. Ruido de Johnson-Nyquist También conocido como ruido termal es el ruido generado por el equilibrio de las fluctuaciones de la corriente eléctrica dentro de un conductor eléctrico, el cual tiene lugar bajo cualquier voltaje, debido al movimiento térmico aleatorio de los electrones. Ruido de parpadeo Es una señal o proceso con una frecuencia de espectro que cae constantemente a altas frecuencias con un espectro rosa.
  • 12. Ruido a ráfagas Éste ruido consiste en una sucesiones de escalones en transiciones entre dos o más niveles (no Gaussianos), tan altos como varios cientos de milivoltios, en tiempos aleatorios e impredecibles. El ruido de tránsito Está producido por la agitación a la que se encuentra sometida la corriente de electrones desde que entra hasta que sale del dispositivo, lo que produce una variación aleatoria irregular de la energía con respuesta plana. El ruido de intermodulación Es la energía generada por las sumas y las diferencias creadas por la amplificación de dos o más frecuencias en un amplificador no lineal. Factor del ruido La magnitud del ruido generado por un dispositivo electrónico, por ejemplo un amplificador, se puede expresar mediante el denomnador factor del ruido (F), que es el resultado de dividir la relación señal/ruido en la entrada (S/R)ent por la relación señal/ruido en la salida (S/R)sal, cuando los valores del señal y el ruido se expresan en número simples: Por otro lado, con los valores de relación señal/ruido suelen expresarse en forma logarítimica, normalment en decibelios, el factor del ruido en decibelios será, por lo tanto, la diferencia entre las relaciones S/R en la entrada i en la salida del elemento bajo esta prueba: El factor del ruido se expresa en decibelios i se llama figura del ruido.
  • 13. El factor del ruido es un parámetro importante en los sistemas de transmisión, ya que mientras el ruido externo nunca se podrá eliminar totalmente, la reducción del ruido generado por los equipos dependen de su diseño. Error El circuito de comunicación tiene como objetivo facilitar el intercambio y la realimentación de información e ideas entre las personas, que obviamente se desempeñan como emisores/receptores de mensajes. Todo lo que entendemos de lo que nos dicen otros depende básicamente de un código y un referente. El referente es importante porque representa el contexto en que se realiza la comunicación, mientras que el código, más que un conjunto de signos y reglas, es importante porque es el origen del significante, de la sucesión de sonidos y/o morfología/sintaxis de signos, y del significado, el concepto, la idea o imagen que representamos en la mente. La dinámica de la transmisión puede alterarse por dos clases de errores que se generan durante la emisión/recepción, relacionados con el código y el referente: a).- Los errores involuntarios son aquellos que se evidencian como consecuencia de la utilización de códigos distintos entre el emisor y el receptor. No importa si el significante tiene buen, mal o regular orden, porque a pesar del referente el significado nunca se entenderá. Para darle una idea del tipo de error imaginese a un hombre malencarado que se arremanga la camisa y le habla a Usted, señalándolo: "kimi no kangaete iru koto wo shitte iru" b).- Los errores deliberados no se originan por distintos códigos, sino por distintos significados que se generan por el referente y el significante. En este caso, emisor y receptor utilizan el mismo código, pero el significante comunicara distintas cosas, dependiendo del referente. Imagine al mismo hombre malencarado que esta vez le dice: "¡Ya palpe tu onda!". En los ejemplos el significado es similar (Sé lo que piensas) o ¿Usted quiere darle otra interpretación al segundo ejemplo? En la publicidad se evitan los errores involuntarios
  • 14. pero se enfatiza en los errores deliberados, dado que tienen una mayor oportunidad de arraigarse en la mente de quien oye. Probabilidades de error binario Los códigos detectores de error y los códigos correctores de error, surgen como solución al problema de la transmisión de datos por medio de impulsos eléctricos. Existen diferentes factores que pueden provocar un cambio en la señal eléctrica en un instante determinado, por lo que, de producirse esto, los datos binarios que están siendo transferidos pueden verse alterados. El propósito de los códigos detectores de error es detectar posibles errores en los datos, mientras que los códigos detectores y correctores de error no sólo pretenden detectar errores, sino también corregirlos. Existen diferentes métodos de detección de errores, el más usado es, posiblemente, el método del bit de paridad. En cuanto a los códigos correctores, destacan algunos como el código de Hamming. . Repetidores regenerativos. Regeneradores El regenerador es un tipo de repetidor (dispositivo eléctrico) diseñado para las transmisiones digitales, que obtiene a la salida del mismo impulsos idénticos a los del emisor de la fuente, aunque en su entrada los impulsos estén distorsionados y contaminados por el ruido. Además, los regeneradores se utilizan, cuando la naturaleza de las señal que se transmite por el canal es digital. El principio de Regeneración, implica la detencción de la señal de línea que se recibe y la creación de una nueva señal con forma rectangular limpia para su transmisión(como se ve en la figura). Además, también es necesario extraer la señal de reloj de sincronismo a partir de la señal de línea emitida.
  • 15. La regeneración de las señales digitales, es todo lo que se necesita para restaurar la señal a su forma original, es decir, no es necesario amplificar, ecualizar, ni procesar en alguna otra forma. El hecho de que la señal se pueda regenerar perfectamente mediante este procedimiento, es la razón por la cual la transmisión digital produce señales de alta calidad. a relación señal ruido (S/N) a la salida de un regenerador es exactamente, la que había a la salida de un terminal de transmision(emisor de la fuente), o a la salida de regenerador anterior. El uso de estos dispositivos, intercalados en el canal, no degrada la relación (S/ N) por lo que su valor se mantiene constante a lo largo de todas las secciones de repetición. Por tanto, se concluye que un canal digital puede alcanzar cualquier distancia con tal de disponer de un número suficiente de regeneradores. El ruido, la distorsión y la atenuación de la señal recibida a la entrada de cada regenerador, es decir, la relación (S/N), depende entre otros factores, de la longitud de las secciones de regeneración. Las secciones demasiado largas tienen una mala relación (S/N) que se manifiesta porque se producen muchos errores. En cambio, si acortamos, las secciones se disminuye la atenuación y el ruido y en consecuencia se mejora la relación (S/N). Filtro acoplado Un filtro acoplado es un filtro lineal diseñado para proporcionar la máxima relación señal a ruido a su salida para una forma de onda transmitida
  • 16. En el filtro acoplado se deslizan dos funciones, pasando una sobre otra y se calcula una secuencia de correlaciones ecuación que representa la forma general de una señal lineal (una para cada paso en el deslizamiento). La figura 1 muestra todo el proceso para realizar la compresión del pulso de radar. En efecto, un filtro acoplado para el pulso emitido reconocerá los elementos de la señal distintiva y la retrasa sucesivamente para comprimir en un pulso corto con la intensidad proporcional a el eco recibido. Aunque un filtro acoplado puede parecer ser la solución perfecta, también hay que considerar las necesidades en la capacidad de resolución del sistema, la cual es determinada por la estrechez del lóbulo principal, pero: otro factor importante es la amplitud de los lóbulos lateral en la respuesta del filtro acoplado. Probabilidades de error M-ario. La señalización Binaria proporciona la mayor inmunidad al ruido para una S / N, ya que sólo tiene dos niveles de amplitud, y no se puede enviar información con menos de dos los niveles. La señalización M-ario de multiniveles requiere más potencia de la señal, pero menos ancho de banda de transmisión porque la tasa de señalización será menor que la tasa de bits de una señal binaria equivalente. En consecuencia, la señalización M- ario se adapta a usos tales como transmisión digital a través de canales de voz, donde el ancho de banda disponible es limitado y la razon señal-ruido es relativamente grande. A continuación se calcula las probabilidades de error M-ario es ruido gaussiano de media cero. Se tomara el caso más común de señalización polar con un número par de niveles equiespaciados en