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1. 1
UNIDAD 4
TRANSMISIÓN
DIGITAL
Edison Coimbra G.

2. 2
SEÑALES DIGITALES
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3. 3
Señales digitales multinivel
Además de poder ser representada con una señal analógica, la información también puede representarse
mediante una señal digital.
8 bits enviados en 1 s,
Velocidad= 8 bps
1 bit por nivel
8 bits enviados en 0.5 s,
Velocidad= 16 bps
2 bits por nivel
Si una señal tiene L niveles,
cada nivel necesita log2L bits.

4. 4
Señales digitales multinivel - Ejemplos Si una señal tiene L niveles,
cada nivel necesita log2L bits.

5. 5
Intervalo de bit – Tasa de bit
La mayoría de las señales digitales son aperiódicas, por lo que la periodicidad o la frecuencia no son
características apropiadas. Se usan dos nuevos términos para describir una señal digital: intervalo de bit
(en lugar del periodo) y tasa de bit (en lugar de la frecuencia).
El intervalo de bit es el tiempo necesario para enviar un bit. Es la duración de un bit, en segundos (s).
La tasa de bit es el número de intervalos de bit por segundo. Es decir, es el número de bits enviados en un
segundo. Se expresa en bits por segundo (bps).

6. 6
La señal digital como una señal analógica compuesta
Según Fourier, una señal digital es una señal analógica compuesta.
Si la señal digital es periódica (raro en comunicaciones), la señal descompuesta tiene una representación
en el dominio de la frecuencia con un BW infinito y frecuencias discretas.
Si la señal digital es aperiódica, la señal descompuesta tiene un BW infinito, pero las frecuencias son
continuas.

7. 7
TRANSMISIÓN
BANDA BASE
Edison Coimbra G.

8. 8
Se puede transmitir una señal digital de 2 formas: transmisión banda base o transmisión banda ancha
(usando modulación)
Transmisión de señal digital
La transmisión banda
base significa enviar una
señal digital sobre un
canal sin cambiarla a
una señal analógica.
Características de la transmisión banda base
Inmunidad al ruido. La señal se regenera en el
receptor con un Trigger o un amplificador
operacional.
Detección de errores y corrección. Se han
desarrollado técnicas para encontrar errores y
corregirlos.
Compatibilidad con TDM. Permite transmitir
varias señales por el mismo canal.

9. 9
Otra característica importante de la transmisión en banda base es que se requiere un medio con un
BW incluso 10 veces mayor que el que se requiere con métodos analógicos.
Transmisión banda base – Ancho de banda
Para tener en el receptor una réplica exacta de la señal digital, se necesitaría un medio con un BW entre
cero e infinito, que conserve la amplitud de cada uno de los componentes (infinitos) en que se descompone
la señal digital (ver Fourier).
Tales medios no se tienen en la vida real: pero tampoco son necesarios, pues los componentes de la señal en
frecuencias muy altas son tan pequeños que se pueden ignorar, además, si la señal recibida no es una
réplica exacta, aún puede ser recuperada con técnicas de regeneración.
Por tanto, 2 estaciones se pueden
comunicar usando señales
digitales con una precisión muy
grande, a través de un medio,
como un cable coaxial o una fibra
óptica, con un BW muy grande.
BW de un medio de transmisión es el rango de frecuencias que deja pasar.
2 canales paso bajo con
diferentes BW. El de mayor
BW soporta transmisiones a
mayor velocidad.

10. 10
Capacidad de transmisión de un canal
Los canales prácticos son de BW limitado, dejar pasar frecuencias desde DC hasta un límite superior.
Son ruidosos, siempre tiene ruido térmico.
Hay límites teóricos con respecto a la tasa a la que se puede enviar información a lo largo de un canal
con un determinado BW y una relación señal a ruido S/N.
Ley de Hartley Establece:
Se define la tasa de información C:
K depende del tipo de codificación de datos utilizada y de la relación S/N.
Para determinar el límite superior de la capacidad de transmisión de un canal, se
consideran dos situaciones: sin ruido (Teorema de Shannon - Hartley) y con ruido
(Límite de Shannon)

11. 11
Teorema de Shannon - Hartley
Ignorando el ruido, el limite superior de cantidad de datos que pueden enviarse a través de un canal
de determinado BW es:
Demostración

12. 12
Límite de Shannon Establece una tasa máxima en presencia de ruido.
Ruido es la variación indeseable, aleatoria,
que interfiere con las señales deseadas
deteriorándolas.
Efecto que produce
el ruido térmico. Es
constante.
Ruido
No importa tanto la potencia
del ruido sola. Lo que
importa es la relación entre la
potencia de la señal (S) y la
potencia del ruido (N). Esta
relación S/N es una de las
especificaciones más
importantes de cualquier
sistema de comunicaciones.
Relación S/N

13. 13
CONVERSIÓN
DIGITAL A DIGITAL
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14. 14
Codificación de línea
Se asume que los datos, en forma de texto, números, imágenes gráficas, audio o voz, se almacenan en
la memoria de un computador en secuencia de bits, ceros y unos. Estos números binarios deben
convertirse en señales digitales, es decir en niveles de voltaje o corriente para su transmisión por la
línea de transmisión. Este proceso se llama codificación de línea.
La codificación de línea es el proceso de convertir datos digitales en señales digitales.

15. 15
Esquemas de codificación de línea
Se pueden dividir en 5 categorías
Unipolar NRZ
Niveles de voltaje TTL, lógica
positiva o negativa
Problema 1: tiene un componente
de DC, no compatible apara
algunos equipos y medios.

16. 16
Esquemas de codificación de línea
Solución a problema 1: codificación polar.
Desaparece el componente de DC.
Polar NRZ-L y NRZ-I
El RS-232 usa NRZ para ”1” entre 3 y 25 V y
“0” entre +3 y +25 V.
Problema 2: problema de sincronía NRZ-L
cuando hay muchos “0” o ”1”.
Solución a problema 2: problema de sincronía
resuelto con NRZ-I para los ”1” que son más
frecuentes que los ceros.
Polar RZ
Solución a problema 2: RZ resuelve problemas
de sincronía para “0” y ”1”.
Problema 3: utiliza 3 niveles de señal y 2
cambios para codificar un bit, es decir
necesita mayor BW., aunque es más eficiente
que las anteriores.

17. Polar bifásica Manchester
Solución a problema 3: hace lo mismo que
RZ pero con sólo 2 niveles de señal.
Se utiliza en redes LAN Ethernet.
Polar bifásica Manchester diferencial
Se utiliza en redes LAN Token Ring.
Esquemas de codificación de línea

18. Bipolar AMI
AMI - B8ZS (AMI con sustitución de 8 ceros).
USA y Japón. Se introducen cambios
artificiales denominados violaciones.
Si vienen 8 ceros seguidos, se cambia el patrón
en base a la polaridad del ”1” anterior.
AMI - HDB3 (Bipolar 3 de Alta Densidad).
Europa y resto del mundo, incluyendo Bolivia.
Se introducen cambios cada vez que encuentra
4 “0” consecutivos. Se basa en la polaridad del
”1” anterior y el número de ”1” desde la última
sustitución.
Multinivel 2B1Q
Se utiliza en enlaces de larga distancia.
Esquemas de codificación de línea
Se utiliza en módems de 2048 kbps:
sistemas xDSL y RDSI.

19. 19
CONVERSIÓN
ANALÓGICO A DIGITAL
Edison Coimbra G.

20. 20
Modulación por codificación de pulsos PCM
Las señales del mundo real son analógicas. La tendencia hoy en día es convertir las señales analógicas
a digitales para procesarlas digitalmente y/o transmitirlas digitalmente. La técnica más habitual para
digitalizar una señal analógica es la modulación por codificación de pulsos PCM.
Un codificador PCM tiene tres procesos.
Muestras instantáneas
de la señal a una tasa
de muestreo
Se asignan niveles
o valores discretos
a las muestras
A cada muestra se
asigna un código
binario de n bits.
Estos números binarios se convierten
posteriormente en señales digitales
(codificación de línea) para su transmisión.

21. 1. Muestreo a 8 kHz
(Nyquist)
2. Cuantificación.
En este ejemplo 16
niveles. En telefonía
son 256.
3. Codificación.
En este ejemplo se
necesitan 4 bits. En
telefonía 8.
En telefonía, se produce un flujo de bit a razón de 64 kbps.
Modulación por codificación de pulsos PCM - Ejemplo

22. 22
 El dispositivo empleado para la conversión se denomina convertidor analógico a digital (A/D) o
codificador.
Por lo general, es un chip que
recibe una señal analógica y
genera una salida binaria en
paralelo o serial
 El dispositivo usado para el proceso opuesto se denomina convertidor digital a analógico (D/A) o
simplemente decodificador.
La entrada es normalmente un
número binario paralelo, y su salida
es un nivel de voltaje analógico
proporcional. Es un chip.
Con frecuencia, estas operaciones se llevan a cabo en un solo chip de gran escala
llamado codec, el cual se utiliza en cada extremo.
Modulación por codificación de pulsos PCM - Codificador

23. 23
UNIDAD 5 TRANSMISIÓN
CON MODULACIÓN
DIGITAL
Edison Coimbra G.

24. 24
TRANSMISIÓN
BANDA ANCHA
Edison Coimbra G.

25. La transmisión banda ancha usando modulación digital implica convertir la señal digital
a una señal analógica para su transmisión.
Transmisión banda ancha
La modulación permite usar un canal paso banda – un canal con un ancho de banda que no
empieza en cero. Este tipo de canal está mas disponible que un canal paso bajo, por ejemplo en
la red telefónica.
Si el canal disponible es un canal paso banda, no se puede enviar la señal digital directamente
al canal, es necesario convertir la seña digital a una señal analógica antes de la transmisión.
Para la conversión o modulación, se usa una señal analógica de frecuencia única (llamada
portadora) . La amplitud, frecuencia o fase de esta portadora se cambia para que parezca
como la señal digital.

26. 26
Transmisión banda ancha – Ejemplo
Un ejemplo de transmisión banda ancha usando modulación es el envío de datos de una PC a través
de una línea telefónica.
Estas líneas fueron diseñadas para transportar voz (señal analógica) con un BW limitado (entre 0 y
4 kHz). Aunque este canal se puede usar como un canal paso bajo, normalmente se considera un
canal paso banda. Una razón es que el BW es tan estrecho (4kHz) que si se trata como un paso bajo
y se usa transmisión banda base, la velocidad máxima que se consigue es 8 kbps. La solución es
considerarlo un canal paso banda y usar técnicas de modulación con ayuda de módems.

27. 27
CONVERSIÓN DIGITAL
A ANALÓGICO
Edison Coimbra G.

28. 28
Modulación digital
La modulación digital o conversión de digital a analógico es el proceso de cambiar una de las
características de una señal analógica en información basada en una señal digital.
Al cambiar cualquiera de las 3 características principales de una señal analógica, da al menos
3 mecanismos para modular datos digitales en señales analógicas.
Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK, Amplitude Shift Keying)
Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK, Frecuency Shift Keying)
Modulación por desplazamiento de fase (PSK, Phase Shift Keying).
Hay un cuarto mecanismo (y mejor) que combina cambios en fase y amplitud y que se denomina
modulación de amplitud en cuadratura (QAM). Es el más eficiente de estos mecanismos y es el que se
usa en todos los módems modernos.

29. Mecanismos de modulación
ASK
FSK
PSK
QAM

30. Elementos de datos y elementos de señal
Un elemento de datos es la entidad más pequeña de información: el bit.
Un elemento de señal es la unidad más corta de una señal digital.
Tasa de bits y tasa de señal
La tasa de datos es el número de bits enviados en 1 segundo (bps)
La tasa de señal es el número de elementos de señal enviados en 1 segundo. (baudio)
Ejercicio 4.1.2. Una señal analógica tiene una tasa de bit de 8000 bps y de baudio de 1000
baudios. ¿Cuántos elementos de datos son transportados por cada elemento de señal? ¿Cuántos
elementos de señal son necesarios?
Solución. En este ejemplo, NBd = 1000, C= 8000 → r= 8 bits/baudio y L= 256 tipos de elementos de
señal.
Aspectos de la modulación digital
Tasa de baudios en Bd
Bd
N
C Tasa de bits en bps
L
r 2
log
 Número de bits transportados por un baud.
L es el número de tipos de señal.
L
r 2
log
Bd
Bd N
N
C 



31. Ancho de banda de ASK
Modulación ASK

32. Ejercicio 4.2.1. Encuentre el BW mínimo para una señal ASK que transmite 2.000 bps. El modo de
transmisión es half-duplex.
Solución. En ASK, la tasa de baudios y la tasa de bits son la misma. La tasa de baudios, por tanto, es
2.000 Bd. Una señal ASK necesita un BW mínimo igual a la tasa de baudios. Por tanto, el BW mínimo es
2.000 Hz.
Ejercicio 4.2.3. En transmisión de datos, se pueden usar enlaces full-duplex con comunicación en
ambos sentidos. Es necesario dividir el BW en 2 frecuencia portadoras. Dado un BW de 10.000 Hz
(1.000 a 11.000 Hz), dibuje un diagrama ASK full-duplex del sistema. Encuentre las potadoras y
los BW en cada dirección. Asuma que no hay intervalos entre las bandas de ambas direcciones.
Solución. Para ASK full-duplex, el BW en cada dirección es BW = 10.000/2 = 5.000 Hz. Las frecuencias de las
portadoras se pueden elegir en la mitad de cada banda. Ver la Figura 4.2.3.
fc(adelante) = 1.000 + 5.000/2 = 3.500 Hz
fc(atrás) = 11.000 – 5.000/2 = 8.500 Hz
Modulación ASK - Ejemplos

33. Ancho de banda de FSK
Modulación FSK

34. Ejercicio 4.3.1. Encuentre el BW máximo para una señal FSK que se transmite a 2.000 bps. La
transmisión es en modo half-duplex y las portadoras deben estar separadas por 3.000 Hz.
Solución. Si fc1 y fc0 son las frecuencias portadoras, entonces BW = NBd + ( fc1 - fc0 ) =2.000 + 3.000 =
5.000 Hz.
Ejercicio 4.3.2. Encuentre la máxima tasa de bits de una señal FSK si el BW del medio es 12.000
Hz y la diferencia entre las dos portadoras debe ser al menos 2.000 Hz. La transmisión se lleva a
cabo en modo full-duplex.
Solución. Debido a que la transmisión es en modo full-duplex, sólo se asignan 6.000 Hz para cada
dirección. Para FSK, si fc1 y fc0 son las frecuencias portadoras, entonces BW = NBd + ( fc1 - fc0 ) y NBd =
BW - ( fc1 - fc0 ) = 6.000 – 2.000 = 4.000 Bd. Pero, debido a que la tasa de baudios es la misma que la tasa
de bits, la tasa de bit es 4.000 bps
Modulación FSK - Ejemplos

35. Ancho de banda de PSK
Modulación PSK

36. Constelación 2-PSK
4-PSK 8-PSK
Modulación PSK - Variantes

37. Ejercicio 4.4.1. Determine el BW de una señal 4-PSK transmitiendo a 2.000 bps. La transmisión se
lleva a cabo en modo half-duplex
Solución. Para 4-PSK la tasa de baudios es la mitad de la tasa de bit. La tasa de baudios es, por tanto,
1.000 Bd. Una señal PSK necesita un BW igual a su tasa de baudios. Por consiguiente, el BW es 1.000 Hz.
Ejercicio 4.3.2. Dado un BW de 5.000 Hz para una señal 8-PSK, ¿cuáles son la tasa de baudios y la
tasa de bit?.
Solución. Para PSK la tasa de baudios es la misma que el BW, lo que significa que el BW es 5.000 Bd.
Pero en 8-PSK la tasa de bit es tres veces mayor que la tasa de baudios, por lo que la tasa de bit es 15.000
bps
Modulación PSK - Ejemplos

38. 8-QAM
Ancho de banda de QAM
ITU-T OSI
Modulación QAM

39. Ejercicio 4.5.1. Un diagrama de constelación está formado por ocho puntos igualmente espaciados
sobre un círculo. Si la tasa de bit es 4.800 bps, ¿cuál es la tasa de baudio?
Solución. La constelación indica 8-PSK con los puntos separados 45º. Puesto que 23 = 8, se transmiten 3
bits con cada unidad de señal. Además, la tasa de baudio es 4.800 / 3 = 1.600 Bd.
Ejercicio 4.3.2. Calcule la tasa de bit para una señal 16-QAM de 1.000 Bd
Solución. Una señal 16-QAM tiene 4 bits por unidad de señal, puesto que 24 = 16. Así 1.000 x 4 = 4.000
bps
Modulación QAM - Ejemplos

40. 40
UNIDAD 6
MULTIPEXACIÓN
Edison Coimbra G.

41.  En la vida real, los enlaces tiene un BW limitado. El buen uso de estos es uno de los principales retos de
las comunicaciones electrónicas.
 El buen uso depende de la aplicación. En ocasiones, se necesitan combinar varios canales con bajo BW
para hacer un canal con un BW mayor. Es el concepto de multiplexación.
 La multiplexación es el conjunto de técnicas que permiten la transmisión simultánea de múltiples
señales a través de un único enlace de comunicación.
Técnicas de multiplexación
Conceptos de multiplexación

42. 42
MULTIPLEXACIÓN
POR DIVISIÓN DE
FRECUENCIA FDM
Edison Coimbra G.

43. En este ejemplo, el camino de
transmisión se divide en 3 partes,
cada uno de ellas representando
un canal que lleva una
transmisión
Multiplexación
Demultiplexación
Multiplexación FDM
Aquí hay
modulación AM

44. Ejercicio 4.4.1. Asuma un canal de voz que ocupa un BW de 4 kHz. Se necesita combinar 23
canales de voz en un enlace con un BW que comience en 12 kHz,. Muestre la configuración
utilizando el dominio de frecuencia. Asuma que no hay bandas de guarda..
Solución. Se desplaza (modula) cada canal de voz a un BW diferente. Se utiliza el BW de 20 a 24 kHz
para el primer canal, el de 24 a 28 kHz para el segundo y el de 28 a 32 kHz para el tercero. Luego se
combinan. En el receptor, cada canal recibe la señal entera, utilizando un filtro para separar su propia señal.
El primer canal utiliza un filtro que pasa las frecuencias entre 20 y 24 kHz y descarta el resto de
frecuencias. El segundo pasa las frecuencias entre 24 y 28 kHz, y el tercero entre 28 y 32 kHz. Cada canal a
continuación demodula la frecuencia para que comience en cero.
Multiplexación FDM - Ejercicios

45. 45
MULTIPLEXACIÓN
POR DIVISIÓN DE
TIEMPO TDM
Edison Coimbra G.

46. Es el proceso digital que se aplica para que distintas líneas de entrada de baja velocidad puedan
compartir un medio de transmisión de alta velocidad.
Observe que se usa el mismo enlace que en FDM; sin embargo, aquí el enlace se
muestra seccionado por el tiempo en lugar de por la frecuencia. Las porciones de las
señales digitales 1, 2, 3 y 4 ocupan un enlace secuencialmente
Multiplexación TDM

47. Aquí síncrona significa que el multiplexor asigna siempre exactamente la misma ranura de tiempo (time
slot) a cada dispositivo, tanto si el dispositivo tiene algo que transmitir o no.
Ejercicio 5.3.1. En la anterior figura anterior, la tasa de datos para cada conexión de entrada es de 1 kbps. Si
la unidad de multiplexación es 1 bit, ¿Cuál es la duración de (a) cada ranura de tiempo en la entrada, (b) cada
ranura de tiempo en la salida y (c) cada trama?
Solución. Se puede responder de la siguiente forma:
a) La tasa de datos para cada entrada es de 1 kbps. Esto significa que la duración de un bit es 1 /1000 s ó 1 ms.
La duración de la ranura de entrada es 1 ms (la misma que la duración de 1 bit).
b) La duración de cada ranura de salida es la tercera parte de la ranura de entrada. Esto significa que la
duración de la ranura de salida es 1/3 ms.
c) Cada trama transporta tres ranuras de tiempo. Por tanto, la duración de una trama es 3 x 1/3 ms ó 1 ms. La
duración de una trama es la misma que la duración de una unidad de entrada.
TDM síncrona Ranuras de tiempo y tramas

48. Ejercicio 5.3.3. Cuatro conexiones de 1 kbps se multiplexan juntas. Una unidad es 1 bit. Encuentre (a) la duración de 1
bit antes de la multiplexación, (b) la tasa de transmisión del enlace, (c) la duración de una ranura de tiempo y (d) la
duración de la trama
Solución. Se puede responder de la siguiente forma:
a) La duración de 1 bit antes de la multiplexación es 1/1 kbps o 0,001 s (1 ms).
b) La tasa del enlace es 4 veces la tasa de una conexión o 4 kbps.
c) La duración de cada ranura de tiempo es la cuarta parte de la duración de cada bit antes de la multiplexación, o 1/4 ms
o 250 μs. Observe que también se puede calcular esto a partir de la tasa de datos del enlace, 4 kbps. La duración del
bit es la inversa de la tasa de datos o 1/4 ms o 250 μs.
d) La duración de una trama es siempre la duración de una unidad antes de la multiplexación o 1 ms. También se puede
calcular esto de otra forma. Cada trama en este caso tiene cuatro ranuras de tiempo. Por tanto la duración de una trama
es 4 veces 250 μs ó 1 ms.
TDM síncrona - Ejemplos

49.  TDM se puede visualizar como dos conmutadores de rápida rotación, uno
en el lado de la multiplexación y otro en el de la demultiplexación.
 Se sincronizan y rotan a la misma velocidad, pero en direcciones opuestas
TDM síncrona Técnica de intercalado

50. Ejercicio 5.3.4. Se multiplexan 4 canales utilizando TDM. Si cada canal envía 100 bytes/s y se multiplexa 1 byte por
canal, muestre: (a) la trama que viaja por el enlace, (b) el tamaño de la trama, (c) la tasa de tramas, (d) la duración de la
trama y (e) la tasa de bits para el enlace.
Solución. Se puede responder de la siguiente forma:
a) El multiplexor se muestra en la Figura 5.4.4.
b) Cada trama transporta 1 byte de cada canal; el tamaño de cada trama es, por tanto, de 4 bytes o 32 bits.
c) Debido a que cada canal envía 100 bytes/s y una trama transporta 1 byte para cada canal, la tasa de tramas debe ser
100 tramas por segundo. La duración de una trama es, por tanto, 1/100 s.
d) El enlace transporta 100 tramas por segundo, y puesto que cada trama contiene 32 bits, la tasa de bits es de 100×32 =
3200 bps. Esto es cuatro veces la tasa de bit de cada canal, que es 100×8 = 800 bps.
TDM síncrona - Ejemplos

51. Ejercicio 5.3.5. Un multiplexor combina 4 canales de 100 kbps utilizando una ranura de tiempo de 2 bits. (a) Muestre la
salida con 4 entradas cualesquiera. (b) ¿Cuál es la tasa de tramas? (c) ¿Cuál es la duración de la trama? (d) ¿Cuál es la tasa
de bits? (e)¿Cuál es la duración del bit?
Solución. Se puede responder de la siguiente forma:
a) La Figura 5.4.5 muestra la salida para 4 entradas.
b) El enlace transporta 50.000 tramas por segundo puesto que cada trama contiene 2 bits por canal.
c) La duración de la trama es 20 μs.
d) La tasa de bits es 400 kbps.
e) La duración de un bit es de 1/400.000 s o 2,5 μs.
TDM síncrona - Ejemplos

52.  La implementación de TDM no es tan sencilla como la FDM. La sincronización entre el
multiplexor y el demultiplexor es un problema importante; si no están sincronizados, un bit
de un canal puede ser recibido por un canal equivocado
 Por esta razón se añaden uno o más bits de sincronización al comienzo de cada trama.
Estos bits, denominados bits de tramado, siguen un patrón, trama a trama, que permite al
demultiplexor sincronizarse con el flujo entrante y así poder separar las ranuras de tiempo
de forma adecuada.
TDM síncrona Sincronización de tramas

53. 53
FIN
Edison Coimbra G.