Este documento describe los equipos y objetivos de un laboratorio sobre transmisión digital. Incluye módulos como un generador de base de tiempos, generador de secuencias digitales, y medidor de errores de bitio para medir la calidad de una transmisión digital. También describe codificaciones NRZ-RZ, diferenciación, y aleatorización de señales digitales. El procedimiento incluye implementar varios montajes para transmitir señales digitales y medir parámetros como la tasa de error de bits.

1. Práctica #3 : TRANSMISIÓN DIGITAL
3.1 Equipo : Módulos : "Generador de Base de Tiempos".
"Generador de Secuencias Digitales".
"Medidor de Errores de Bitio".
"Filtros de Canal" ó "Búfer".
"Codificador NRZ-RZ".
"Decodificador NRZ-RZ".
"Diferenciador".
"Desdiferenciador".
"Aleatorizador".
"Desaleatorizador"
Osciloscopio Digital Tektronix 100 MHz.
Osciloscopio Digital FLUKE 50 MHz.
Analizador de Espectros TEKTRONIX.
Impresora EPSON.
3.2 Objetivos
Conocer los equipos básicos para la medición de la calidad de un sistema de transmisión
digital (Generador de Base de Tiempos -GBT-, Generador de Secuencias Digitales -GSD-,
Medidor de Errores de Bitios -MBER-).
Comprender la necesidad de una base de tiempos estable para el buen funcionamiento del
sistema.
Conocer la codificación de línea retorno a cero, RZ, no retorno a cero, NRZ.
Familiarizar al estudiante con la aleatorización, diferenciación y codificación de señales
digitales.
Estudiar temporal y espectralmente la aleatorización, diferenciación y codificación de
señales digitales.
3.3. Introducción
Los parámetros primarios que caracterizan a un sistema de transmisión digital, son la
cantidad de información que puede transmitirse en un tiempo determinado (velocidad) y la
probabilidad de error.
3.3.1. Módulo Generador de Base de Tiempos (GBT)
Genera una señal de onda cuadrada utilizando cristales de cuarzo ; las frecuencias de
transmisión permitidas por este módulo van desde 2400 Hz hasta los 2048 KHz, y puede
generar simultáneamente dos señales de reloj independientes (reloj y reloj*6).
3.3.2. Módulo Generador de Secuencias Digitales (GSD)
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2. Produce una señal de salida serial que puede ser del aleatorizador, de una palabra de 8 bits
o de una palabra de 16 bits ; adicionalmente a la señal se le pueden adicionar errores ;
supóngase que se configura la palabra "11001010"de 8 bits, la señal de reloj y la señal a la
salida del GSD se presentan en la gráfica 3.1.
Figura 3.1. Gráficas en el tiempo de arriba a abajo : Reloj, Word = 11001010.
3.3.3. Módulo Medidor de Errores de Bitio (MBER)
Este módulo es capaz de generar una palabra idéntica a la del GSD, con el fin de
compararla a la señal recibida, indicando : si el módulo se sincroniza, cantidad total de bits
recibidos y cantidad de bits recibidos errados.
3.3.4. Módulo Codificador de Línea RZ-NRZ
Esta codificación es mejor descrita por las gráficas 3.2, 3.3, 3.4 ; cada gráfico contiene a su
vez cuatro canales los cuales muestran la señal entre -V y +V.
Figura 3.2. Gráficas en el tiempo de arriba hacia abajo : Reloj, Word = 11100110, Datos
Codificados Neutral NRZ, Datos Codificados Neutral RZ.
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3. Figura 3.3. Gráficas en el tiempo de arriba hacia abajo : Reloj, Word = 11100110, Datos
Codificados Polar NRZ, Datos Codificados Polar RZ.
Figura 3.4. Gráficas en el tiempo de arriba hacia abajo : Reloj, Word = 11100110, Datos
Codificados Bipolar NRZ, Datos Codificados Bipolar RZ.
3.3.5. Módulo Diferenciador
Figura 3.5. Gráficas en el tiempo de arriba hacia abajo : Reloj, Word = 11100110, Diferenciación
MARK (inferior izquierda ), Diferenciación SPACE (Inferior derecha).
La diferenciación "Level" no se muestra, pues es similar a la codificación neutral NRZ.
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4. 3.3.6. Módulo Aleatorizador
Los propósitos de los circuitos pseudoaleatorizadores en un sistema de comunicaciones
digitales son :
Eliminar los espectros de línea.
Eliminar largas cadenas de unos y ceros para permitir una mejor sincronización.
Igualar la probabilidad de ocurrencia de los unos y los ceros.
Un circuito electrónico sencillo para generar un patrón pseudoaleatorio con N = 4 (longitud
del patrón = 15) y un tren de "Unos" a su entrada es mostrado en la figura 3.6 y su gráfica
en el dominio del tiempo en la figura 3.7.
Figura 3.6. Diagrama electrónico para un PRBS con N = 4.
Figura 3.7. Gráficas en el dominio del tiempo de arriba hacia abajo : Reloj,
PRBS con N = 4.
En la figura 3.6 se muestra el circuito electrónico para la construcción de un
pseudoaleatorizador que consta de dos compuertas "OREX" y cuatro flip flops tipo "D" lo
que da un "N" de cuatro (4) y la longitud de la palabra de este patrón PRBS (Pseudo
Random Bit Sequence) es de , o asea, 15 bits (101001101110000).
2 1
N
−
6.4. Preinforme
Explicar qué es un Aleatorizador, para qué se usa y aplicaciones comerciales?
Explicar qué es un diferenciador y para qué se usa ?
Explicar con sus propias palabras y observando las gráficas 3.2, 3.3, 3.4 y 3.5 qué es lo que
hacen los codificadores NRZ-RZ y los diferenciadores.
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5. En los casos de las figuras 3.2, 3.3, 3.4 y 3.5 se escogió una Word = 11100110 (8bits) ;
escoger otra palabra que sea de 16 bits, que no sean trenes de "ceros" ni trenes de "unos",
simular utilizando los archivos okrUnipolar.mdl, okrPolar.mdl, okrBipolar.mdl, y obtener
las gráficas en el tiempo de esta palabra codificada en formato "Neutral" (Unipolar) NRZ
(No Return to Zero) y RZ (Return to Zero), "Polar" NRZ-RZ y "Bipolar" NRZ-RZ ;
utilizando los archivos okrDiferencialMark.mdl, okrDiferencialSpace.mdl, diferenciar la
misma palabra de 16 bits y obtener las gráficas en el tiempo y el valor de la palabra digital
cuando es diferencia en "Mark" y cuando es diferenciada en "Space".
Aleatorizar un tren de "ceros" utilizando el software okrPRBSn4.mdl y obtener la gráfica
en el tiempo así como el valor digital del patrón obtenido.
Por qué es necesario que todos los relojes en un sistema de comunicaciones digitales estén
sincronizados ?
Cuál es la diferencia entre bits y baudios ?
3.5. Procedimiento
Figura 3.8. Montaje 1 :Transmisión Digital.
1. Implementar el montaje mostrado en la figura 3.8.
2. NO CONECTAR todavía el analizador de espectros al módulo "Búfer".
3. Alimentar los módulos con 0V, +5V, -5V, +12V y -12V.
4. Medir y anotar todas las frecuencias producidas por el "Generador de Base de Tiempos"
(GBT).
5. Ajustar el reloj a 9800Hz, obtener y graficar las señales temporal y espectral.
6. Ajustar una palabra conocida según el instructor tanto en el transmisor como en el
receptor (usar el detector de sincronismo para verificar que se ajustó la misma palabra).
7. Hacer una transmisión teniendo el "adicionador de errores" en "Manual" y para una
velocidad deGBT de 2400 Hz ; anotar el total de bits recibidos y el total de bits errados ;
obtener el VER.
8. Repetir lo anterior pero para una velocidad de 64 KHz.
9. Repetir los pasos 6, 7 y 8 para un patrón PRBS con N = 4.
10. Implemetar el montaje de la figura 3.9 .
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6. Figura 3.9. Montaje 2 :Aleatorización y desaleatorización.
10. Aleatorizar una secuencia de "Unos" con N = 4 y con N = 11
11. Obtener y graficar ambos espectros.
Figura 3.10. Montaje 3 :Codificación de línea NRZ-RZ.
12. Implementar el montaje de la figura 6.10
13. Generar una palabra (según el instructor) e imprimir todos los casos de codificación y
los espectros que indique el instructor.
Figura 3.11. Montaje 4 :Diferenciación Level, Mark y Space.
14. Implementar el montaje de la figura 6.11.
15. Generar una palabra (según el instructor) e imprimir todos los casos de diferenciación y
los espectros que indique el instructor.
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7. 3.6. Informe
Incluir gráficas tanto experimentales como de simulación.
Incluir comentarios, sugerencias y conclusiones.
3.7 Bibliografía
[1] Haykin, Simon. Sistemas de comunicaciones. .
[2] Lathi, B.P. Sistemas de comunicaciones. .
[3] The Math Works inc. Matlab, Simulink toolbox, Communications Toolbox , Signal
Processing Toolbox .
[4] Stremler, Ferrel G. Sistemas de comunicaciones.
[5] Haykin, Simon. Digital Communications .
[6] Muñoz Naranjo, Hernán Darío. Principios Básicos de Comunicaciones Digitales.
[7] Alvarez Ospina, Rubén. López, Sandra. Guía Laboratorio Transmisión.
[8] Gallo Goez, Cesar Augusto. Garzón Ramírez, Carlos Darío. Giraldo Kurk, Andrés.
González Herrera, Maria Teresa. Henao Ortega, Mónica María. Martínez Londoño
Pamela. Muñoz Naranjo, Hernán Darío. Osorio Cárdenas, Marisol. Ruiz Arbeláez,
Mónica. Soto Chaves, Carlos Ignacio. Toro Cárdenas, Alejandro. TESIS :Guía para
el Laboratorio de Comunicaciones Digitales.
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