comunicacion digital unidad 3 ittg

1. Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez
Introducción a las telecomunicaciones
Unidad 3: Comunicación digital
Julio Damián Santos Guillen
Carlos Antonio López Méndez
Luis Enrique Sarmiento Vázquez

2. ÍNDICE
3 Modulación digital.
3.1.2 Teorema de Shannon.
3.1.3 Modulación digital ASK.
3.1.4 Modulación digital FSK.
3.1.3 Modulación digital PSK.
3.1.4 Modulación digital QAM.
3.2 Comunicación de datos.
3.2.1 Transmisión digital de datos.
3.2.2 Detección de errores.
3.2.3 Conversión de datos.
3.2.4 Transmisión en paralelo y serial.
3.2.5 Modulación por codificación de pulsos (PCM)
3.2.6 Modulación delta.

3. 3.2.7 Modulación por pulsos (PAM, PWM, PPM).
3.2.8 Interfaz seriales.
3.3 Multiplexado y demultiplexado.
3.3.1 Principios de multiplexado.
3.3.2 Multiplexado por división de frecuencia.
3.3.3 Multiplexado por división de tiempo.
3.3.4 Multiplexado por división de código.
3.3.5 Circuitos multiplexores y demultiplexores.

4.  Se denomina modulación, a la operación mediante
la cual ciertas características de una onda
denominada portadora, se modifican en función de
otra denominada moduladora, que contiene
información, para que esta última pueda ser
transmitida.
MODULACIÓN

5. 3 Modulación Digital
Es un proceso mediante el cual se trasforman los
símbolos digitales en forma de onda adecuadas para
la transmisión sobre un canal de comunicación.

6.  Ventajas de la modulación digital.
- Inmunidad frente al ruido.
- Fácil de multiplicar.
- Codificado, encriptación.
- Modulación-Demodulación con DSPs.
(El procesamiento digital de señales o DSP es la
manipulación matemática de una señal de información
para modificarla o mejorarla en algún sentido.)

7. 3.1.2 TEOREMA DE SHANNON
Shannon estudia el caso general de un sistema de
comunicación, compuesto por un emisor, un receptor, un canal
de transmisión y una fuente de ruido, que en todo sistema real
de transmisión existe en mayor o menor medida.

8. 3.1.3 MODULACIÓN DIGITAL ASK
(MODULACIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE AMPLITUD)
La forma más simple y común de ASK funciona como un interruptor
que apaga/enciende la portadora, de tal forma que la presencia de
portadora indica un 1 binario y su ausencia un 0. Este tipo de
modulación por desplazamiento on-off es el utilizado para la
transmisión de código Morse por radiofrecuencia, siendo conocido el
método como operación en onda continua.

9. 3.1.4 MODULACIÓN DIGITAL FSK
(MODULACIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE FRECUENCIA)
El FSK binario es una Forma de
modulación angular de amplitud
constante, similar a la modulación en
frecuencia convencional, excepto
que la señal modulante es un flujo de
pulsos binarios que varía, entre dos
niveles de voltaje discreto (0 y 1), en
lugar de una forma de onda
analógica que cambia de manera
continua.

10. 3.1.5 MODULACIÓN DIGITAL PSK
(TRANSMISIÓN DE DESPLAZAMIENTO DE FASE )
Transmitir por desplazamiento en fase (PSK) es otra forma
de modulación angular, modulación digital de amplitud
constante. El PSK es similar a la modulación en fase
convencional, excepto que con PSK la señal de entrada es
una señal digital binaria y son posibles un número limitado
de fases de salida.

11. BPSK

12. QPSK

13. 3.1.6 MODULACIÓN DIGITAL QAM
(MODULACIÓN DE AMPLITUD EN CUADRATURA)
 Es una técnica que transporta datos, mediante la modulación de
la señal portadora, tanto en amplitud como en fase.
 Esto se consigue modulando una misma portadora, desfasada
en 90°. La señal modulada en QAM está compuesta por la suma
lineal de dos señales previamente moduladas en Doble Banda
Lateral con Portadora Suprimida.

14. 8QAM

15. 3.2 COMUNICACIÓN DE DATOS

16. 3.2.1 TRANSMISIÓN DE DATOS DIGITALES
El cableado es de importancia primordial cuando se considera la
transmisión de datos digitales de un dispositivo a otro, y de
importancia primordial cuando se piensa en los cables es el flujo de
datos. ¿Se envía un bit cada vez o se unen los bits en grupos
mayores, y si es así cómo? La transmisión de datos binarios por un
enlace se puede llevar a cabo en modo paralelo o en modo serie. En
el modo paralelo, se envían varios bits con cada pulso de reloj. En el
modo serie, solamente se envía un bit con cada pulso de reloj.
Mientras que hay una única forma de transmitir los datos en paralelo,
hay dos subclases de transmisión serie: síncrona y asíncrona

17. 3.2.2 DETECCIÓN DE ERRORES

18. 3.2.2 CONVERSIÓN DE DATOS
ANALÓGICA-DIGITAL Y DIGITAL-ANALÓGICA: GENERALIDADES
Desprenden dos afirmaciones ciertas:
El mundo real es por naturaleza analógico.
En la mayoría de los casos es más adecuado el procesamiento
digital.
Si se quiere que las máquinas digitales extraigan información del
mundo físico y actúen sobre él, es preciso intercalar en la entrada y
en la salida del sistema digital unos interfaces convertidores
analógico-digital y digital-analógico, respectivamente, que permitan al
procesador digital interaccionar con su entorno.

19. Estos circuitos permiten obtener una señal de entrada al
convertidor A/D con los niveles de tensión y ancho de banda
deseados.
La señal de salida del convertidor D/A suele requerir un
filtrado paso bajo para eliminar posibles componentes de
alta frecuencia. Además, según el caso, puede ser
necesario adaptar los niveles y amplificar la potencia de la
señal de salida. Éstas son básicamente las funciones que
realiza la etapa de postprocesamiento.
La digitalización es un proceso que aplicado a una señal
analógica permite obtener una representación de la misma
como una secuencia finita de palabras código de longitud
también finita.
El proceso inverso, conversión digital-analógica, permite
obtener una señal analógica a partir de una secuencia
binaria como la mencionada anteriormente.

20. 3.2.4 Transmisión en paralelo y serial.
Transmisión paralela
Los datos binarios, formados por unos y ceros, se pueden organizar en
grupos de n bits cada uno. Las computadoras producen y consumen
datos en grupos de bits de forma similar a como se conciben y usan las
palabras, y no las letras, en el lenguaje hablado. Agrupando los datos,
se pueden enviar n bits al mismo tiempo en lugar de uno solo. Esto se
denomina transmisión paralela.

21. Transmisión serie
En la transmisión serie un bit sigue a otro, por lo que solamente se
necesita un canal de comunicación, en lugar de n, para transmitir datos
entre dos dispositivos. La ventaja de la transmisión serie sobre la
transmisión paralela es que, al tener un único canal de comunicación, la
transmisión serie reduce el coste de transmisión sobre la paralela en un
factor de n.
Puesto que la comunicación dentro de los dispositivos es paralela, es
necesario usar dispositivos de conversión en la interfaz entre el emisor y
la línea (paralelo a serie) y entre la línea y el receptor (serie a paralelo).
La transmisión serie puede llevarse a cabo de dos maneras: asíncrona y
síncrona.

23. 3.2.5 Modulación por codificación de pulsos (PCM).
Este tipo de modulación, sin duda la más utilizada de todas las
modulaciones de pulsos es, básicamente, el método de conversión
de señales analógicas a digitales, PCM siempre conlleva
modulación previa de amplitud de pulsos.
Se basa como la anterior en el teorema de muestreo: " Si una
señal f(t) se muestrea a intervalos regulares de tiempo con una
frecuencia mayor que el doble de la frecuencia significativa más
alta de la señal, entonces las muestras así obtenidas contienen
toda la información de la señal original.
La función f(t) se puede reconstruir a partir de estas muestras
mediante la utilización de un filtro paso – bajo". Es decir, se debe
muestrear la señal original con el doble de frecuencia que ella, y
con los valores obtenidos, normalizándolos a un número de bits
dado (por ejemplo, con 8 bits habría que distinguir entre 256
posibles valores de amplitud de la señal original a cuantificar) se
ha podido codificar dicha señal.

24. Modulación de Amplitud de Pulso(PAM)
El primer paso en la codificación analógica - digital se llama
PAM. Esta técnica recoge información análoga, la muestra (ó la
prueba), y genera una serie de pulsos basados en los
resultados de la prueba. El término prueba se refiere a la
medida de la amplitud de la señal a intervalos iguales. El
método de prueba usado en PAM es más eficaz en otras áreas
de ingeniería que en la
comunicación de datos (informática).

25. Señal analógica a código digital PCM

26. PCM modifica los pulsos creados por PAM para crear
una señal completamente digital. Para hacerlo, PCM, en
primer lugar, cuantifica los pulsos de PAM. La
cuantificación es un método de asignación de los
valores íntegros a un rango específico para mostrar los
ejemplos. Los resultados de la cuantificación están
representados en la figura

27. La figura muestra un método simple de asignación de
signo y magnitud de los valores para muestras
cuantificadas. Cada valor es traducido en su
equivalente binario 7-bits. El octavo bit indica el
signo.

28. 3.2.6 MODULACIÓN DELTA
• Planteada como una alternativa válida para sistema
PCM
• Se sobremuestrea la señal mensaje intencionalmente
para permitir el uso de una estrategia de cuantificación
simple, para la construcción de la señal codificada.
• Se sobremuestrea la señal a una tasa mucho mayor
que la tasa de Nyquist, para aumentar la correlación
entre muestras adyacentes.
• Se aproxima con una función escalera, para proveer la
versión sobremuestreada de la señal mensaje
• La diferencia entre la entrada y la aproximación es
cuantificada en sólo dos niveles ±D, correspondiendo a
la diferencia positiva ó negativa.

29. • Si la aproximación cae por debajo de la señal, es
incrementada en D.
• Si la aproximación cae por encima de la señal, es
decrementada en D.
• La señal no varía muy rápidamente de muestra a
muestra.
• m(t): Señal mensaje de entrada
• mq(t): Señal aproximada en
escalera

30.  El ruido de cuantificación fuera de banda es rechazado
por el filtro pasabajos de ancho de banda igual al
mensaje original.
 El DM es objeto de dos tipos de error de cuantificación:
 Distorsión por sobrecarga
 Ruido granular

32. 3.2.7 Modulación por pulsos (PAM, PWM, PPM).
 Representación de forma discreta, tanto en el
tiempo como en la amplitud
 Transmisión digital como una secuencia de
pulsos codificados (PCM)

33. PAM (MODULACIÓN POR AMPLITUD DE PULSOS
 Consiste en cambiar la amplitud de una señal, de
frecuencia fija, en función del símbolo a transmitir.
 la señal no necesariamente es de dos niveles, sino que
el nivel de la señal puede tener cualquier valor real
 El muestreo hace en el dominio del tiempo. Mediante el
muestreo, una señal analógica continua en el tiempo, se
convierte en una secuencia de muestras discretas de la
señal, a intervalos regulares.

34. PWM (MODULACIÓN POR ANCHO DE PULSOS)
 Modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica
para transmitir información a través de un canal de
comunicaciones.

35. PPM (MODULACIÓN POR POSICIÓN DE PULSO)
 la Amplitud y el ancho son fijos y la posición en
variable.
 Es un tipo de modulación en la cual una palabra de
R bits es codificada por la transmisión de un único
pulso que puede encontrarse en alguna de
las posiciones posibles.

36. 3.2.8 Interfaces seriales
Los puertos de salida/entrada son elementos materiales
del equipo, que permiten que el sistema se comunique con
los elementos exteriores. En otras palabras, permiten el
intercambio de datos, de aquí el nombre interfaz de
entrada/salida(también conocida como interfaz de E/S).

37.  Puerto serial
Los puertos seriales (también llamados RS-232, por el nombre del
estándar al que hacen referencia) fueron las primeras interfaces que
permitieron que los equipos intercambien información con el "mundo
exterior". El término serial se refiere a los datos enviados mediante un
solo hilo: los bits se envían uno detrás del otro (consulte la sección
sobre transmisión de datos para conocer los modos de transmisión).
La comunicación serial se lleva a cabo asincrónicamente, es decir que
no es necesaria una señal (o reloj) de sincronización: los datos pueden
enviarse en intervalos aleatorios.

38.  Puerto paralelo
La transmisión de datos paralela consiste en enviar datos en forma simultánea
por varios canales (hilos). Los puertos paralelos en los PC pueden utilizarse
para enviar 8 bits (un octeto) simultáneamente por 8 hilos.
 Los primeros puertos paralelos bidireccionales permitían una velocidad de
2,4 Mb/s. Sin embargo, los puertos paralelos mejorados han logrado
alcanzar velocidades mayores:
 El EPP (puerto paralelo mejorado) alcanza velocidades de 8 a 16 Mbps
 El ECP (puerto de capacidad mejorada), desarrollado por Hewlett Packard y
Microsoft. Posee las mismas características del EPP con el agregado de un
dispositivo Plug and Play que permite que el equipo reconozca los
periféricos conectados.
 Los puertos paralelos, al igual que los seriales, se encuentran integrados a
la placa madre. Los conectores DB25 permiten la conexión con un elemento
exterior (por ejemplo, una impresora).

39. 3.3 Multiplexado y Demultiplexado.
Multiplexores
Las facilidades de transmisión son caras y, a menudo, dos equipos terminales
de datos que se comunican por cables coaxiales, enlaces por microondas, o
satélite, no utilizan la capacidad total del canal, desperdiciando parte de la
anchura de banda disponible. Este problema se soluciona mediante unos
equipos denominados multiplexores, que reparten el uso del medio de
transmisión en varios canales independientes que permiten accesos
simultáneos a los usuarios, siendo totalmente transparente a los datos
transmitidos.
En un extremo, los multiplexores son equipos que reciben varias secuencias
de datos de baja velocidad y las transforman en una única secuencia de datos
de alta velocidad, que se transmiten hacia un lugar remoto.
 Existen dos técnicas fundamentales para llevar a cabo la multiplexación:
 División de Frecuencia (MDF)
 División en el Tiempo (MTC)

40.  Demultiplexado.
realiza la operación inversa obteniendo de nuevo los flujos
de datos de baja velocidad originales. A esta función se la
denomina demultiplexar.

41. 3.3.1 Principios de multiplexado.

42. 3.3.2 Multiplexado por división de frecuencia.
es una técnica que consiste en dividir mediante filtros el espectro de
frecuencias del canal de transmisión y desplazar la señal a transmitir dentro
del margen del espectro correspondiente mediante modulaciones, de tal forma
que cada usuario tiene posesión exclusiva de su banda de frecuencias
(llamadas subcanales).
En el extremo de la línea, el multiplexor encargado de recibir los datos realiza
la demodulación la señal, obteniendo separadamente cada uno de los
subcanales. Esta operación se realiza de manera transparente a los usuarios
de la línea. Se emplea este tipo de multiplexación para usuarios telefónicos,
radio, TV que requieren el uso continuo del canal.

43. Este proceso es posible cuando la anchura de banda del medio de
transmisión excede de la anchura de banda de las señales a transmitir.
Se pueden transmitir varias señales simultáneamente si cada una se
modula con una portadora de frecuencia diferente, y las frecuencias de
las portadoras están lo suficientemente separadas como para que no
se produzcan interferencias.

44. 3.3.3 Multiplexado por división de tiempo.
La multiplexación por división de tiempo es una técnica para compartir un
canal de transmisión entre varios usuarios. Consiste en asignar a cada
usuario, durante unas determinadas "ranuras de tiempo", la totalidad del
ancho de banda disponible. Esto se logra organizando el mensaje de
salida en unidades de información llamadas tramas, y asignando
intervalos de tiempo fijos dentro de la trama a cada canal de entrada. De
esta forma, el primer canal de la trama corresponde a la primera
comunicación, el segundo a la segunda, y así sucesivamente, hasta que el
n-esimo más uno vuelva a corresponder a la primera.

45. 3.3.4Multiplexado por división de código.
El esquema de espectro expandido constituye una forma de
codificación cada vez más importante en comunicaciones
inalámbricas.
•Esta técnica no se puede encuadrar dentro delas técnicas de
modulación y codificación definidas.
•puesto que puede utilizarse para transmitir tanto datos analógicos
como digitales, haciendo uso de una señal analógica.
•La técnica de espectro expandido fue originalmente desarrollada con
objetivos militares y de inteligencia.
•La idea esencial subyacente en este tipo de esquema es la expansión
de la señal de información en un ancho de banda superior con objeto
de dificultar las interferencias y la intercepción.
•. La primera variante de espectro expandido desarrollada fuera
denominada por salto de frecuencias.
•Una forma más reciente de espectro expandido Es la de secuencia
directa.
•Ambas variantes se utilizan en numerosos estándares y productos en
comunicaciones inalámbricas.

47. 3.3.5 CIRCUITOS MULTIPLEXORES Y
DEMULTIPLEXORES

48. CONCLUSIONES

49. CARLOS ANTONIO LÓPEZ MÉNDEZ
 Lo que se puede concluir con la anterior
información, es que la modulación digital es un
gran avance en las comunicaciones debido a que
al transmitirse de forma digital, a esta señal no le
afecta el ruido, lo que ocasiona que la información
llegue tal a como se mando, además de también
poderse encriptar para evitar el robo de
información, por lo cual es segura.

50. JULIO DAMIÁN SANTOS GUILLEN
Con lo siguiente concluyo la importancia de la
comunicación, gracias a la modulación digital
podemos trasmitir a mayor velocidad y sin el
problema de ruido, y la detección de error nos ayuda
a corregirlos, donde hoy en días gracias a los
multiplexores ya podemos tener varios servicios en
un mismo equipo.

51. LUIS ENRIQUE SARMIENTO VÁZQUEZ
 La comunicación digital es muy importante hoy en
día ya que se puede tener un acceso mas fácil y
rápido, ya que al convertir las señales, datos,
información analógica a digital podemos tener una
mejor calidad de la información, es mas fácil de
manipular y se puede proteger, una de las formas
de mas rápidas de comunicación digital es la
comunicación en seria asíncrona ya que es mas
rápida.

52. FIN