PRESENTACIÓN PARA LA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILPRESENTACIÓN PARA LA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICASFACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING

Profesor: Ing. José Coellar Solórzanocorreo electrónico: jose.coellar@gmail.com

Guayaquil, 17 de agosto de 2013

Asignatura: Comunicaciones Digitales

1.1 Definiciones de Fuentes, sistemas digitales y analógicos 1.2 Formas de onda determinísticas y aleatorias 1.3 Diagrama de bloques de un sistema de comunicación 1.4 Asignación de frecuencias 1.5 Propagación de ondas electromagnéticas 1.6 Capacidad de canal y sistema de comunicación ideal 1.7 Codificación

Unidad 1

Introducción a Comunicaciones Digitales

Unidad 2

2.1 Señales y espectros2.2 Transformada y espectros de Fourier2.3 Densidad espectral de potencia y función de autocorrelación2.4 Representación de señales y ruido por medio de series ortogonales2.5 Series de Fourier2.6 Señales limitadas por banda y ruido2.7 Transformada discreta de Fourier2.8 Ancho de banda señales

Propiedades de señales y ruidp

Unidad 3

Pulso de Banda Base y señalización digital

3.1 Modulación de amplitud de pulsos3.2 Modulación por codificación de pulsos3.3 Señalización digital3.4 Codificación y espectros de línea3.5 Interferencia intersimbólica3.6 Modulación por codificación de pulsos diferencial3.7 Modulación delta 3.8 Sistemas de transmisión de paquetes

Unidad 4

Principios y Circuitos de señalización de pasa banda

4.1 Representación de envolventes complejas de formas de onda pasabanda

4.2 Representación de señales moduladas 4.3 Espectro de señales pasabanda 4.4 Evaluación de potencia 4.5 Filtrado pasabanda y distorsión lineal 4.6 Teorema de muestreo de pasabanda 4.7 Señal recibida con ruidos añadidos 4.8 Clasificación de filtros y amplificadores 4.9 Distorsión no lineal 4.10 Limitadores, Mezcladores y convertidores elevadores y reductores 4.11 Multiplicadores de frecuencia, Circuitos detectores 4.12 Lazos en enganchados por fase y sintetizadores de frecuencias 4.13 Transmisores y receptores

Unidad 5

Sistemas modulados de AM/FM y digitales

5.1 Modulación en amplitud 5.2 Estándares técnicos de difusión por AM y difusión digital por AM 5.3 Doble banda lateral con portadora suprimida 5.4 Lazo de costa y lazo cuadrático 5.5 Señales asimétricas de banda lateral 5.6 Modulación en fase y modulación en frecuencia 5.7 Multiplexación por división de frecuencias y FM estéreo 5.8 Estándares técnicos de difusión por FM y división digital por FM 5.9 Señalización pasabanda modulada binaria 5.10 Modulación por corrimiento mínimo (MSK) 5.11 Multiplexación por división de frecuencias ortogonales (OFDM) 5.12 Sistemas de espectro ensanchado

Unidad 6

Procesos Aleatorios y Análisis espectral

6.1 Algunas definiciones básicas 6.2 Densidad espectral de potencia 6.3 Valores de DC y RMS para procesos ergódicos aleatorios 6.4 Sistemas lineales 6.5 Medición para el ancho de banda 6.6 El proceso aleatorio gaussiano 6.7 Procesos pasabanda 6.8 Filtros acoplados

Bibliografía

Sistemas de comunicación digitales y analógicos, Leon W. Couch, 7ma. Edición

Sistemas Digitales de Información, López García, José; Gago Mariño, Manuel, 2da. Edición

Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Tomasi, W. Prentice Hall Hispanoamericana

Introducción a los Sistemas de Comunicación, Stremler, F.G. Addison-Wesley Iberoamericana

Elementos Básicos de un sistema de comunicación digital

Elementos Básicos de un sistema de comunicación digital

Elementos Básicos de un sistema de comunicación digital

• Para la representación espectro-temporal de un sistema de comunicación → Análisis de Fourier (Series y Transformadas)

• Descripción de señales en el dominio de la frecuencia requiere de la aplicación de técnicas matemáticas

• Correspondencia Tiempo ↔ Frecuencia• Técnicas matemáticas sonmodelos matemáticos ⇒

descripciones idealizadas de señales y sistemas reales

• Selección del modelo más apropiado depende de: conocimiento más o menos completo de los

fenómenos físicos a modelar Limitaciones de los modelos

Modelos de las Señales

• Señal determinística: Se puede representar mediante

expresión matemática explícita en el tiempo. Ejemplo: una portadora sinusoidal

Puede no tener que al describa, pero está representada mediante gráficos

Su valor exacto se puede predecir o calcular por adelantado

Modelos de las Señales

• Señal aleatoria: Existe un mayor o menor grado de

incertidumbre en relación a un valor instantáneo futuro

A pesar de su valor exacto en un instante de tiempo no se puede calcular, muchas de las señales aleatorias que se encuentran en los sistemas de comunicaciones son de tales características que pueden ser descritas en términos estadísticos o probabilísticos

El ruido en sistemas de comunicaciones es una señal aleatoria

Modelos de las Señales• Señal periódica: Se repite en forma predecible cada “T”

segundos (T = Periodo de la señal, constante siempre positiva) (1)

• Señal no periódica (aperiódica): Es aquella para la cual no existe un T finito que

satisfaga la expresión (1)

Clasificación de los Sistemas de Telecomunicación

Según el medio físico de transporte de señales, los sistemas pueden clasificarse principalmente como de cable, fibra óptica o radioeléctricos.

Según el tipo de usuarios, en sistemas punto a punto o punto multipunto. Por ejemplo, la telefonía y la radiodifusión sonora.

Según el tipo de comunicación, en unidireccionales o bidireccionales.

Según la banda de frecuencia en sistemas de banda estrecha o banda ancha.

Sistemas de cable o fibra óptica. Utilizan como medio físico de transporte de las señales algunos de las siguientes:

Línea abierta: Formada por uno o más hilos conductores. Si son dos hilos se designan como línea de pares, si está formada por cuatro hilos, se conoce como cuadrete. Se utiliza principalmente en telefonía, telegrafía y transmisión de datos a baja velocidad.

Cable telefónico de pares múltiples. Consiste de un cable protegido contra la intemperie y usualmente apantallado o blindado eléctricamente, en cuyo interior se confinan muchos pares de hilos. A diferencia de la línea abierta puede instalarse en conductos subterráneos y se emplea fácilmente en telefonía y transmisión de datos a baja velocidad. Tanto este cable como la línea abierta pueden considerarse como medios de transporte de banda estrecha.

Cable coaxial: formado por un conductor rodeado por una funda metálica y aislado de ella, que actúa como pantalla electromagnética contra señales externas. Se utiliza en sistemas de banda ancha, como telefonía multicanal, televisión y transmisión de datos a elevada velocidad.

Fibra óptica: aunque el principio físico de funcionamiento es completamente diferente al de los cables anteriores, el tipo de servicio es semejante y puede considerarse como un medio de transmisión por cable. Se emplea en sistemas de banda ancha y sus prestaciones son, en general, muy superiores a la de los cables metálicos.

Sistemas radioeléctricos

Por radio se entiende la transmisión de señales a través del espacio, mediante ondas electromagnéticas, sin que haya conexión física entre transmisor y receptor. El medio de propagación de las ondas electromagnéticas es, en este caso, el aire o el vacío. En el trabajo con sistemas radioeléctricos es frecuente emplear el término radiofrecuencia (RF), y por tal, se entiende la frecuencia a la que la radiación de energía electromagnética es útil para propósitos de comunicación. Así, las radiofrecuencias

abarcan desde unos pocos KHz hasta más de 100 GHz.

Espectro Radioeléctrico

Los sistemas de telecomunicación utilizan el espectro radioeléctrico, que comprende las bandas de frecuencias útiles para los servicios de radiocomunicación y abarca, desde frecuencias inferiores a 1 KHz hasta alrededor de 300 GHz.

Espectro Radioeléctrico

Tipos de Servicios.

Según la Unión Internacional de Telecomunicaciones, los tipos de servicios de radiocomunicación que se asignan en las diferentes bandas se definen como sigue:

Servicios fijos. Son servicios de radiocomunicación entre puntos fijos específicos.Por ejemplo, circuitos de alta frecuencia punto a punto y radioenlaces de microondas. Servicios móviles. Servicios de radiocomunicación entre estaciones que pueden utilizarse cuando están en movimiento, paradas en lugares no especificados, o bien entre estaciones móviles y estaciones fijas. Servicio móvil aeronáutico. Servicios de radiocomunicación entre estaciones terrestres y aeronaves o entre aeronaves. Servicio móvil marítimo. Servicios de radiocomunicación entre estaciones costeras y barcos o entre barcos navegando. Servicio móvil terrestre. Servicios de radiocomunicación entre una estación de base y una estación terrestre móvil, o entre estaciones móviles terrestres.

Tipos de servicios

Radionavegación. Servicios para determinar la posición de naves mediante las propiedades de propagación de las ondas radioeléctricas.

Radionavegación aérea. Servicios de radionavegación para la navegación aérea, por ejemplo: VOR, Tacan, radiofaros, sistemas de aterrizaje por instrumentos, radio-altímetros, radares de indicación de obstrucciones, etc.

Radionavegación marítima. Servicios de radionavegación para la navegación marítima, por ejemplo: radiofaros costeros, estaciones de radiolocalización, radares a bordo, etc.

Radiolocalización. Servicios para determinación de la posición de naves con propósitos diferentes a los de navegación, por ejemplo: radares terrestres, radares costeros, sistemas de seguimiento, etc.

Tipos de servicios

Radiodifusión. Servicios de radiocomunicación cuyo propósito es la recepción directa por el público en general. Como ejemplos pueden citarse la radiodifusión en ondas medias (AM), frecuencia modulada (FM) y Televisión.

Radioficionados. Servicios de radiocomunicación

llevados a cabo por personas interesadas en las técnicas radioeléctricas, únicamente por interés personal y sin interés comercial alguno.

Espaciales. Servicios de radiocomunicación entre

estaciones o vehículos espaciales.

Tipos de servicios

Tierra-espacio. Servicios de radiocomunicación entre estaciones terrestres y estaciones o vehículos espaciales, por ejemplo, la comunicación entre una estación terrestre y un satélite.

Radioastronomía. Astronomía basada en la recepción de

ondas radioeléctricas de origen cósmico. Estándares de frecuencia. Transmisiones de radio de

frecuencias específicas y alta precisión, cuyo propósito es la recepción con fines científicos, técnicos o de otra índole.

Conceptos básicos de antenas y propagación

Una antena es un sistema conductor metálico capaz de radiar y capturar ondas electromagnéticas. Las antenas son para conectar las líneas de transmisión con el espacio libre. Una línea de transmisión acopla la energía de un transmisor o receptor con una antena, que a su vez acopla la energía con la atmósfera terrestre. En el extremo receptor, una antena convierte las ondas electromagnéticas en el espacio en energía eléctrica en una línea de transmisión.

Coordenadas esféricas

Las características direccionales de una onda electromagnética, irradiada o recibida por una antena se describen en general en términos de coordenadas esféricas. Interprétese esto como la antena colocada en el centro de la esfera, y la distancia a cualquier punto en la superficie de la esfera se puede definir con respecto a la antena, mediante el radio de la esfera d y los ángulos y . El plano xy de la figura se llama plano ɵ ɸecuatorial, y cualquier plano que forma ángulo recto con él se llama plano meridiano.

Parámetros de antenas

Diagrama de radiación omnidireccional

Parámetros de antenas

Diagrama de radiación bidireccional

Parámetros de antenas

Diagrama de radiación cardioide