Untecs telecom ii_clase_6

INGENIERÍA ELECTRÓNICA
Y TELECOMUNICACIONES

Ruido en Sistema de Comunicación

rpaucar@inictel-uni.edu.pe


Elementos de un Sistema de Comunicación
• Un sistema de comunicación en forma general, está
constituido por los siguientes elementos básicos:

CANAL
FUENTE Tx Rx DESTINATARIO
TRANSMISOR RECEPTOR

RUIDO/INTERFERENCIAS



Elementos de un Sistema de Comunicación
• Ejemplo de un Sistema de Comunicación



Señales, Espectros y Filtros
Señales:
• En forma muy general, se puede decir, que una señal es un
estímulo externo que condiciona el comportamiento de un
sistema.

ESTIMULO SISTEMA RESPUESTA

• Desde un punto de vista más matemático, se puede decir que
una señal se define como una función univaluada del tiempo;
es decir, a cada instante de tiempo asignado (definida como
variable independiente) corresponde un único valor de la
función (variable dependiente).



Espectro de Frecuencia:
• La descripción de una señal v(t) usualmente existe en el dominio del
tiempo, donde la variable independiente es “t”. Pero, para el trabajo de
comunicaciones electronicas, a menudo es más conveniente describir las
señales en el dominio de la frecuencia, donde la variable independiente es
“f”. El análisis espectral está basado en el uso de las herramientas series y
transformadas de Fourier.



Filtros Electronicos:
• Un filtro electrónico, es un elemento que discrimina una
determinada frecuencia o gama de frecuencias de una señal
eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar tanto su
amplitud como su fase.



Alteraciones en las transmisiones
• En todo sistema de comunicaciones real la señal que
se recibe en el receptor no es la misma que emitió el
transmisor.



• Señal analógica: degradación de la calidad de la señal

• Señal digital: se producen bits erróneos



Atenuación:

• La energía de la señal disminuye con la distancia
• Medios guiados: disminución logarítmica con la distancia, por
ello es una dependencia lineal si se expresa en decibelios
(dB/Km)
• Medios no guiados:
L(pérdida) = 10 log (4πd/λ)2 (dB)
– Repetidores más separados que en los medios guiados
– Crece con la frecuencia (menor atenuación en digital)



Desvanecimiento (fading)

• En las transmisiones de radio, la señal desaparece de
forma transitoria
• Generalmente se restablece en el Rx con un control
automático de ganancia, a menos que la relación sea tan
pequeña que no se pueda restablecer la señal
• Es causada por condiciones atmosféricas



Ruido
• Una señal indeseable que se insertan en algún punto
entre el emisor y receptor, y que tiene un efecto
directo en las prestaciones de un sistema de
comunicación.

Ruido

Receptor
Transmisor



Ruido
• El ruido es una señal formada por una mezcla aleatoria de
longitudes de onda.
• En sistemas de comunicaciones el término ruido designa
una señal que no contiene información.
• Cualquier voltaje o corriente “no deseada” que
eventualmente aparece en un receptor de comunicaciones
es considerado como ruido.
• El ruido es aditivo, afecta directamente a la señal
transmitida.
• Generalmente el ruido es una señal muy pequeña (uV), sin
embargo es un problema debido a que el receptor es un
equipo sensitivo que amplifica la señal recibida para así
procesarla, por tanto también amplifica el ruido.



Ruido
• Ruido Artificial
Está producido por perturbaciones eléctricas debidas al
hombre
– Arranque y parada de motores eléctricos
– Vibraciones mecánicas --> vibraciones eléctricas
– Fluorescentes
– Diafonía
– Conmutación de circuitos



Ruido
• Ruido Natural

–El ruido natural puede clasificarse en dos grandes
grupos: el producido por los propios componentes
electrónicos de un circuito o sistema (receptor) y el
producido por fuentes externas a él.
–En el primer caso pueden citarse el ruido térmico, el
de granalla, el de partición y el ruido por defecto. En el
segundo caso, el ruido atmosférico y el ruido cósmico.



Ruido
• Dentro del ruido natural, se clasifica en:
– Ruido Externo: producido por el medio de
transmisión.
• Se genera en un punto del sistema como
consecuencia de acoplamiento eléctrico o magnético
con otro punto del propio sistema, o con otros
sistemas.
• Puede ser periódico, intermitente, o aleatorio.
• Ejemplo: Ruido atmosférico y el ruido cósmico

– Ruido Interno: producido exclusivamente por el
receptor.
• Se genera en los dispositivos electrónicos como
consecuencia de su naturaleza física.
• Es de naturaleza aleatoria
• Ejemplo: Ruido térmico



Ruido térmico
• Es la causa de ruido más importante en los circuitos
eléctricos y, por consecuencia, está presente en
todos los componentes de los sistemas de
comunicaciones que incluyen circuitos eléctricos o
electrónicos, particularmente en los receptores en
que los niveles de señal pueden ser comparables a
los de ruido térmico generado en los circuitos del
propio receptor.
• Su origen es el movimiento aleatorio de los
electrones libres en los conductores y
semiconductores.



Ruido térmico
• Se debe a la agitación Térmica de los electrones asociados a
los átomos del material del dispositivo o a la línea de
transmisión.
• Este movimiento es causado por la temperatura y puede
interpretarse como que, en un instante dado, el número de
electrones que se mueven en una dirección es mayor que el
de los que se mueven en dirección opuesta, sin que en un
período largo de tiempo predomine el movimiento en
ninguna de las dos direcciones, es decir, su valor medio es
cero



Ruido Térmico

• La cantidad de ruido térmico en un ancho de banda
de 1Hz en cualquier conductor es:

No=KT( W/Hz)
Donde:
No = densidad de potencia del ruido, en watts /1Hz
K = constante de Boltzmann = 1.3803x10 J/K°
T = temperatura absoluta en grados Kelvin



Ruido Térmico
• El ruido térmico presente en un ancho de banda “ B”
es:

N = KTB

Expresado en dB sería:
10 log N = 10 log K+ 10 log T +10 log B
Donde:
10 log K = -228.6 dB
T en °K=°C+273.15



Ruido Térmico
Ejemplo:
• ¿Cuál sería el ruido térmico presente en un
conductor, a temperatura ambiente de 17 °C ?

T= 17°C + 273.15= 290.15 °K

• La densidad de potencia del ruido térmico No es :

No=KT= 1.383x10 J/°K x 290.15 °K=4X10 W/Hz= -204 dB



Modelamiento del Ruido
• En todo sistema de comunicación, una vez que
transmitimos la señal modulada e ingresa al canal, este
distorsiona dicha señal mediante la adición de una
perturbación.
• Para modelar un canal que presenta ruido se formula dos
modelos:
– Modelo de canal: supone un canal banda base que no
distorsiona pero solo perturba una señal aleatoria
denominada RUIDO BLANCO GAUSSIANO ADITIVO
(AWGN).
– Modelo de receptor: supone un receptor que esta
compuesto por un filtro pasabanda al que le sigue un
demodulador. El uso del filtro pasabanda es para minimizar
el efecto del ruido de canal.



Razón de señal a Ruido

• Se define como relación señal a ruido, S/N o SNR
(Signal to Noise Ratio) al cociente de la potencia de
la señal entre la potencia de ruido en un punto dado
de un sistema, es decir:

S
N




• O expresada en dB:

S
N



• La relación S/N proporciona una medida de la calidad de
una señal en un sistema determinado y depende, tanto
del nivel de señal recibida como del ruido total, es decir,
la suma del ruido procedente de fuentes externas y el
ruido inherente al sistema.
• En el diseño de sistemas, se desea que la relación señal a
ruido tenga un valor tan elevado como sea posible.
• Sin embargo, el significado de “tan elevado como sea
posible”, debe entenderse en el contexto de cada
aplicación particular, ya que por lo general, el obtener
altos valores de S/N conlleva un aumento, a veces
considerable, en el costo de implementación del sistema.



• En los sistemas digitales de comunicaciones suele
utilizarse el concepto de tasa de errores (BER, Bit Error
Rate), equivalente, en cierta medida a la relación señal a
ruido, más empleado en los sistemas analógicos.

BER = nº de bits erroneos / nº de bits totales transmitidos

– Nos da la probabilidad de que se cometa un error al
transmitir un bit
– Interesa que tenga valores muy bajos
– A medida que el SNR aumenta, el BER disminuye y
viceversa



Cómo se puede evitar el ruido

Mediante métodos que
tratan de reducir el ruido
en sus fuentes y en su
propagación, como son las
técnicas de cableado,
blindaje, o diseño de
dispositivos de bajo ruido.

Mediante métodos de filtrado y
promediado de la señal, para
amortiguar el nivel de ruido frente a la
señal que se procesa.


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