Conceptos basicos

1

MSc. SORAYA SINCHE M.
SEPTIEMBRE 2012
MSc. Soraya Sinche M. 11/09/12

Contenido
2


Conceptos básicos de
Comunicaciones
3


Cuál es el propósito de un Sistema de
Comunicación?
4

Entregar la mayor cantidad de información
posible desde la fuente hacia el destino.
Entregar la información en el menor tiempo
posible.
Reducir los errores en la entrega de información

MSc. Soraya Sinche M. 4 11/09/12

Elementos de un Sistema de
Comunicación Básico
5

TRASDUCTOR TRASDUCTOR

INFORMACION

TRANSMISOR RECEPTOR

CANAL DE TX

Ruido
Interferencia
Distorsión


Telecomunicaciones
6
→ Larga distancia


Transmisión de señales digitales
7

Técnicas de Transmisión


Ventajas de la transmisión digital frente a la
transmisión analógica
8

1.- Inmunidad al ruido
2.-Almacenamiento y
procesamiento
3.- Regeneración de señales
4.- Más sencilla de medir y
evaluar
5.- Detección y corrección de
errores
6.- Menor consumo de
potencia
7.- Tamaño reducido
8.- Más económicos


Desventajas de la transmisión digital frente a
la transmisión analógica
9

1.- Requieren mayor
ancho de banda.
2.- Conversión A/D y
D/A.
3.- Problemas de
sincronización
precisa.


Señales de voz - Analógicas
10

Una persona habla alrededor de un 40 % del
tiempo que dura una conversación. El resto del
tiempo lo conforman pausas o silencios y el
tiempo de escucha a la otra persona.
La voz humana está entre 300 y 3400 Hz
mientras que el oído humano puede detectar
frecuencias de hasta 20 kHz.
En las generaciones 2 y 3 de comunicaciones
inalámbricas, la voz es transformada en una
señales digitales y son transmitidas sobre una
portadora.

Conversores Analógicos / Digitales
11
 El convertir la señal voz analógica a digital se utilizan
básicamente conversores A/D.
 La frecuencia mas alta de la voz humana en un canal
telefónico es de 4 kHz. Según Nyquist la frecuencia de
muestreo será 8 kHz.


Conversión analógica / digital
12


Codificación de voz
13

 PCM (Pulse Code Modulation), define 8 bits por
muestra, requiere una velocidad de 64 kbps, con lo
cual se usaría un ancho de banda mayor que el que
usualmente ofrecen los sistemas inalámbricos.
 ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code
Modulation) es utilizado en procesos de muestreo
similares, donde solo utiliza 4 bits por muestra,
reduciendo la velocidad a 32 kbps.
 En sistemas celulares utiliza sus propios vocoders,
comúnmente permiten tener velocidades de 13 kbps.
 Por ejemplo en CDMA One utiliza QCEPL (Qualcomm
Code Excited Linear Prediction), en IS-136 (NA-
TDMA) utiliza VSELP (Vector Sum Excitation Linear
Prediction)

Vocoders
14


Otros Vocoders
15

 GSM-AMR (AMR-NB)
 Estándar adaptado por la 3GPP (3rd Generation Partnership Project).
Codificador de voz Adaptive Multi Rate-Narrow Band (AMR-NB).
 Utilizado en los dispositivos móviles de tercera generación para comprimir
canales de voz con 8000 muestras/segundo.
 Define 8 velocidades de transmisión: 12.2, 10.2, 7.95, 7.40, 6.70, 5.90, 5.15 y
4.75 Kbps.
 Utiliza Algebraic Code Excited Linear Prediction (ACELP).

 iLBC (Internet Low Bitrate Vocoder)
 Está diseñado para canales de voz de banda angosta.

 Soporta dos velocidades de transmisión: 13.33 kbps en tramas de 30 mseg y
15.20 kbps con tramas de 20 mseg.
 iLBC utiliza el algoritmo block-independent linear-predictive coding (LPC).

 Es utilizado principalmente en sistemas de comunicación robustos de VoIP.


Canales Inalámbricos
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 Una definición característica de un canal inalámbrico
móvil es la variación de la fuerza del canal sobre el tiempo
y sobre la frecuencia.
 La variación puede ser aproximadamente dividida en dos
tipos:
 Large-scale fading, debido a la pérdida de la ruta de la señal como
una función de la distancia y la presencia de obstáculos. Esto
ocurre principalmente cuando se tiene dispositivos en movimiento
es típicamente independiente de la frecuencia.
 Small-scale fading, debido a la interferencia constructiva y
destructiva de los múltiples caminos de señal entre el transmisor y
el receptor. Esto ocurre en la escala espacial del orden de la
longitud de onda portadora, y es dependiente de la frecuencia.


Modelos de Propagación
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 Un modelo de propagación es una ecuación que describe el
comportamiento de una señal de radio que se propaga en un medio.
Predice las pérdidas en decibeles de la potencia en un ambiente
determinado.
 Comportamiento de señales EM no pueden ser descritas a través de
modelos determinísticos.
 Condicionantes del comportamiento de estas señales:
 Presencia de obstáculos naturales y artificiales (difíciles de modelar).
 Movimientos del móvil respecto a la red (radio base)
 Metodología estadística para estimar el éxito de la propagación en el área
de servicio.
 Basados casi siempre en medidas efectuadas en diferentes condiciones
ambientales.
 En el caso de una señal que se propaga a través del aire la potencia de
recepción es directamente proporcional a la potencia de transmisión e
inversamente proporcional a dα.

Modos de propagación
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Espacio Libre
Onda Terrestre. Difracción por la curvatura de la
tierra. Reflexiones en la tierra. Efectos del
terreno.
Ionosférica
Troposférica
Difracción en borde filoso “knife edge” & borde
suave “rounded edge”


Modos de propagación
19


Difracción
20


Modelo de propagación en
espacio libre (1)
21

Gi ganancia de la antena i
Ai área efectiva de la
(γ,θ) antena i

Antena j

(α,β)

Antena i


Modelo de propagación en
espacio libre (2)
22

Área efectiva de una antena rx, se define
como el área a través de la cual intercepta
toda la potencia recibida que está en grado
de convertir en señal eléctrica.
Ganancia de la antena es la relación entre
la densidad de potencia radiada por la
antena en una dirección especifica y la
potencia radiada por una antena isotrópica
alimentada con la misma potencia.


Modelo de propagación en espacio libre
(3)

Densidad de potencia
PT
media generada por una p(d ) =
fuente isotrópica en una 4πd 2
distancia d
Potencia recibida en la Caso isotrópico G=1
antena ubicada a la 2
distancia d.  λ 
PR = PT ⋅  
 4πd 
PR = p ⋅ AR
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Modelo de propagación en espacio libre
(4)

Atenuación en espacio libre: la relación entre PT y
PR con antenas isotrópicas
2
 4πd 
L free =   d. f 
 λ  L free (dB ) = 20. log 4π + 20 log 
 c 
Potencia de Recepción con antenas no isotrópicas
2
 λ 
PR = PT ⋅ GT ⋅ AR / 4πd = PT ⋅ GT ⋅ GR ⋅ 
2

 4πd 

Relación de Potencia entre antenas no isotrópicas
L(dB) = L free (dB ) − GT (dB) − GR (dB )
11/09/12 MSc. Soraya Sinche M.
24

Propagación en espacio libre
25

Ecuación de Friis
  4π r  2 
 ÷
 PT  λ  
L = 10 log  ÷ = 10 log   = L0 − 10 log ( GT GR )
 PR   GT GR 
 
 
L0 = 34.44 + 20log(r. f ) r en km y f en MHz

 EIRP (watts) a pfd (W/m2) = P/(4.π.D2)
 equivalent to (dBW –11 -20.log(D))
 EIRP (watts) a E (V/m) = sqrt(30.P)/D
 EIRP (kW) to E (V/m) = 173*sqrt(P)/D(km)
 pfd (W/m2)=E2/Z0=E2/(120.π)


EIRP (Effective Isotropic Radiated
Power)
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Esta definida como la potencia de entrada de una
antena isotrópica tal que las dos antenas tengan las
mismas densidades de potencia.
Para el caso de una antena directiva que tiene una
potencia de entrada Pi y una ganancia G,
EIRP = PiG.


Enlace punto a punto
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Frecuencia
Pérdida por espacio libre
Atenuación por lluvia
Ganancia de antena
Ancho de haz
Zonas de Fresnel
Relaciones de fase de los distintos rayos
Multicaminos
Refracción atmosférica
Curvatura de la tierra


Modelo de Dos Rayos
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•Este modelo es muy útil para conocer la reflexión de las señales sobre la
tierra, se basa en óptica geométrica.
•Toma en cuenta las alturas de la antena transmisora y receptora.

2 2
Pt Gr Gt hr ht
Pr =
d4

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