Señales digitales

1. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
Transmisión de Datos
en Banda Base
TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL DIGITAL
Ing. Msc. Fernando Velez Varela
Departamento de Ingeniería y Tecnología

2. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
¿Son buenas las modulaciones que
conocemos?
Preguntemos a este señor
(Claude Shannon)

3. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
Datos Analógicos, Señales Digitales. Antecedente
• Porque las Técnicas Digitales en las
comunicaciones?
– Los repetidores son usados en vez de amplificadores,
no hay ruido aditivo.
– La Multiplexación por División de Tiempo (TDM) es
usada para señales en vez de la Multiplexación por
División de Frecuencia (FDM) usada para señales
analógicas, con TDM, no hay ruido de inter-
modulación, considerando que esto se tiene como
una preocupación para FDM.
– La conversión a señales digitales permite que se haga
un uso más eficiente de las técnicas de conmutación
digitales, además de lo que suceda con el BW.

4. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
¿Son buenas las modulaciones que ya
conocemos?
• El Teorema de Shannon de la capacidad del canal
gaussiano (C. Shannon, 1948) nos proporciona el
término de comparación. Este teorema dice que si
 
n
s
W
R
R 

 1
log2
0
entonces existen modulaciones que nos permiten
conseguir probabilidades de error arbitrariamente
bajas.
(R: bits/s, W: Ancho de banda, s: potencia de señal,
n: potencia de ruido)

5. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
Para PE=10-9 las modulaciones sencillas nos dan esta
gráfica
)
(
/ 0 dB
N
Eb
PAM/QAM
FSK
PSK
BFSK
Límite de Shannon:
R/W=log2(1+(Eb/N0)(R/W))
 
W
R/
log2

6. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
)
(
/ 0 dB
N
Eb
 
W
R/
log2
Del teorema de Shannon
se deduce que podemos
ahorrar toda esta energía.
Ahorro de 10 dB =
Utilización de la décima
parte de la energía.
Límite de Shannon:
R/W=log2(1+(Eb/N0)(R/W))
Para PE=10-9 las modulaciones sencillas nos dan esta
gráfica

7. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
¿Cómo nos acercamos al límite de Shannon?
Se va a ver diseñar buenas modulaciones
equivale a empaquetar bien esferas. Y las
esferas se empaquetan mejor cuanto mayor sea
la dimensionalidad del espacio.
De las modulaciones que se van a conocer:
• PAM: Dimensionalidad 1 (la más baja posible)
• QAM y PSK: Dimensionalidad 2 mal utilizada
(esferas muy mal empaquetadas)
• FSK: Dimensionalidad alta mal aprovechada
(sólo una señal por dimensión).

8. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
Diseño de modulaciones eficaces
• Como se va a ver la teoría de la
transmisión digital se basa en conceptos
geométricos:
• Las señales se ven como puntos en un
espacio de cierta dimensión.
• La eficacia de las modulaciones depende
de las distancias entre señales.
• Pero esto es una ventaja conceptual: los
puntos son mucho más fáciles de manejar
que las señales.

9. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
Sistema de
Comunicaciones Digitales
Codificador de
fuente
Codificador de
canal
Modulador
digital
Descodificador
de fuente
Decodificador
de canal
Demodulador
digital
Tratamiento Digital
de la Voz
Televisión Digital
Transmisión de
Datos
Comunicaciones
Digitales, Transmisión
Digital
Voz
Vídeo
Bits Más
bits Señales
físicas
Transmisor
Receptor

10. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
fuente de
información
Transductor
de entrada
Codificador
de Fuente
Modulador
Digital
Codificador
de Canal
Canal
Transductor
de salida
Decodificador
de Fuente
Demdulador
Digital
Decodificador
de Canal
información
de salida
Transmisor
Receptor
Transmisión de Datos I

11. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
Canal
información
digital
binaria
ruido, atenuación, retardo
CONVERTIDOR DE
VALORES LÓGICOS A
SEÑAL ELÉCTRICA
información
digital
binaria
TX
REGENERACIÓN DE
SEÑAL ELÉCTRICA Y
CONVERSIÓN A
VALORES LÓGICOS
RX
Transmisión en Banda Base:
el canal permite la transmisión
directa de la señal eléctrica que
representa los datos
señal
eléctrica
Transmisión de Datos II

12. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
ruido, atenuación,
retardo, restricción de
ancho de banda, rango
de frecuencias diferente
a la señal digital
Transmisión en canal Pasa Banda:
el canal no permite la transmisión directa de la señal
eléctrica que representa los datos, usualmente presenta
un rango de frecuencias diferente a la señal digital y/o
una restricción del ancho de banda disponible
señal
eléctrica
modulada
información
digital
binaria
MODULADOR
(ADECÚA LA
DENSIDAD ESPECTRAL
DE LA SEÑAL DIGITAL)
CONVERTIDOR DE
VALORES LÓGICOS A
SEÑAL ELÉCTRICA
RX
DEMODULADOR
(REGRESA AL ORIGEN LA
DENSIDAD ESPECTRAL
DE LA SEÑAL DIGITAL) señal
eléctrica
modulada
REGENERACIÓN DE
SEÑAL ELÉCTRICA Y
CONVERSIÓN A
VALORES LÓGICOS
PROCESAMIENTO
PARA EFICIENTAR LA
TRANSMISIÓN
PROCESAMIENTO
INVERSO
PARA EFICIENTAR LA
TRANSMISIÓN
Canal
información
digital
binaria
TX
señal
eléctrica
señal
eléctrica
Transmisión de Datos III

13. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
Canal
CONVERTIDOR DE
VALORES LÓGICOS A
SEÑAL ELÉCTRICA
(CODIFICACIÓN DE
LÍNEA)
información
digital
binaria
TX
1 1 0 1 0 0 1
REGENERACIÓN DE
SEÑAL ELÉCTRICA Y
CONVERSIÓN A
VALORES LÓGICOS
información
digital
binaria
RX
1 1 0 1 0 0 1
Transmisión de Datos en Banda Base I

14. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
1 1 0 1 0 0 1
t
t
t
información
digital binaria
señal eléctrica
transmitida
señal recibida
t
señal de sincronización
para muestrear
la señal recibida
valores
obtenidos
b
T
b
T
b
T
b
V 1

Tiempo de duración de un bit Velocidad de la información digital
(bits por segundo, bps)
t
señal recibida
filtrada
d
f Velocidad de los datos expresada en herz
Transmisión de Datos en Banda Base II

15. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
RECUPERACIÓN
DE SINCRONÍA
TOMA DE
MUESTRA
ASIGNACIÓN
DEL VALOR
Regeneración de la Señal Eléctrica

16. Universidad de Montemorelos
Ing. Jorge Manrique © 2007
GRACIAS POR SU
ATENCIÓN!!!
PREGUNTAS???