Las Las telecomunicacionestelecomunicaciones representan representan unun conjunto de técnicas que permiten conjunto de técnicas que permiten transmitir información a distancia transmitir información a distancia

Las Las telecomunicacionestelecomunicaciones representan representan unun conjunto de técnicas que permiten conjunto de técnicas que permiten transmitir información a distancia transmitir información a distancia

La conversión de la información en ondasLa conversión de la información en ondas electromagnéticas electromagnéticas eses hoy en día la hoy en día la

modalidad más eficiente y universalmente modalidad más eficiente y universalmente utilizada utilizada en las telecomunicacionesen las telecomunicaciones

La conversión de la información en ondasLa conversión de la información en ondas electromagnéticas electromagnéticas eses hoy en día la hoy en día la

modalidad más eficiente y universalmente modalidad más eficiente y universalmente utilizada utilizada en las telecomunicacionesen las telecomunicaciones

Es necesario transformar la información (voz, sonido, imagen, video, datos, entre otros) en una señal electromagnética para su transmisión. En

el lugar de destino, la señal electromagnética deberá nuevamente transformarse en el tipo de información original inteligible para el

humano.

Es necesario transformar la información (voz, sonido, imagen, video, datos, entre otros) en una señal electromagnética para su transmisión. En

el lugar de destino, la señal electromagnética deberá nuevamente transformarse en el tipo de información original inteligible para el

humano.

5.0503899

1.1914989

y x( )

800 x0 10 20 30 40 50 60 70 80

2

0

2

4

6

5.0503899

1.1914989

y x( )

800 x0 10 20 30 40 50 60 70 80

2

0

2

4

6

CanalCanal de de TTransmisiónransmisión

TransmisorTransmisor

TraTrannsductor sductor presión-corrientepresión-corriente

TraTrannsductor sductor corrientecorriente-presión-presión

ReceptorReceptor

El sistema de telecomunicaciones El sistema de telecomunicaciones distorsiona la forma distorsiona la forma dede la señal la señal que se propaga e introduce una señal indeseada: el que se propaga e introduce una señal indeseada: el ruido eléctricoruido eléctrico..

TransductTransductoror

TransmisoTransmisorr

Medio Medio físicofísico

Ampl. de Ampl. de línea o línea o RegeneradorRegenerador

Medio Medio físicofísico

ReceptorReceptor TransductTransductoror

MUX AMPMUX AMP AMP DMXAMP DMX

El ingeniero de telecomunicacionesEl ingeniero de telecomunicaciones tiene como objetivo transmitirtiene como objetivo transmitir la la

informacióninformación preservando su preservando su calidadcalidad, de manera que en el , de manera que en el

extremo receptor ésta sea extremo receptor ésta sea perfectamente inteligibleperfectamente inteligible

El ingeniero de telecomunicacionesEl ingeniero de telecomunicaciones tiene como objetivo transmitirtiene como objetivo transmitir la la

informacióninformación preservando su preservando su calidadcalidad, de manera que en el , de manera que en el

extremo receptor ésta sea extremo receptor ésta sea perfectamente inteligibleperfectamente inteligible

En telecomunicaciones, es convenientes pensar En telecomunicaciones, es convenientes pensar en la señal como la resultante de la suma de sus en la señal como la resultante de la suma de sus componentes de Fourier. Esta representación componentes de Fourier. Esta representación

frecuencial se denomina:frecuencial se denomina:

ESPECTRO DE FRECUENCIA ESPECTRO DE FRECUENCIA

En telecomunicaciones, es convenientes pensar En telecomunicaciones, es convenientes pensar en la señal como la resultante de la suma de sus en la señal como la resultante de la suma de sus componentes de Fourier. Esta representación componentes de Fourier. Esta representación

frecuencial se denomina:frecuencial se denomina:

ESPECTRO DE FRECUENCIA ESPECTRO DE FRECUENCIA

Una señal periódica tiene un espectro de Una señal periódica tiene un espectro de amplitud de amplitud de líneaslíneas, donde las componentes de , donde las componentes de

Fourier son frecuencias multiplas de la Fourier son frecuencias multiplas de la fundamental. fundamental. Ejemplo: la onda rectangularEjemplo: la onda rectangular

g t( )

t0 1 2 3 4 5 6 7 8

1

0

1

g t( )4 A

cos 2 fo 1

3cos 3 2 fo

1

5cos 5 2 fo ....

5 fo 4 fo 3 fo 2 fo fo 0 fo 2 fo 3 fo 4 fo 5 fo

G(f)

ff

Una señal casual tiene un espectro de amplitud Una señal casual tiene un espectro de amplitud continuocontinuo, puesto que las componentes de , puesto que las componentes de Fourier están separadas por intervalos de Fourier están separadas por intervalos de

frecuencia infinitesimales. frecuencia infinitesimales. Ejemplo: la señal Ejemplo: la señal vocalvocal

Would you like to buy a fish?Would you like to buy a fish?

Señal eléctrica de la voz humana, a la salida de un teléfono:Señal eléctrica de la voz humana, a la salida de un teléfono: V(f)

300 3600 f

Espectro promedio de Espectro promedio de la señal vocal después la señal vocal después

del fltro telefónicodel fltro telefónico

df

El canal de transmisión idealEl canal de transmisión idealEl canal de transmisiónEl canal de transmisión es es el conjunto el conjunto de dispositivos y medios físicos a través de dispositivos y medios físicos a través de los cuales se transfiere la información de los cuales se transfiere la información del emisor al receptordel emisor al receptor.. PPara ara no distorsionar la señalno distorsionar la señal debe: debe: • tener una respuesta de amplitud tener una respuesta de amplitud uniforme en el espectro de frecuenciauniforme en el espectro de frecuencia

• tener una variación de fase lineal con tener una variación de fase lineal con lla frecuencia a frecuencia

• tener una característica entrada-salida tener una característica entrada-salida lineallinealCANAL

LINEALx(t) a x(t)

f

H(f)

f

H(f)

Característica:H(f)=Ho e-j2fto

La formaLa forma de de la señal recibida la señal recibida debe tenerdebe tener una amplitud una amplitud proporcionalproporcional a la original y un retardo de transmisión a la original y un retardo de transmisión ttoo

uniforme uniforme para todaspara todas sus componentes sus componentes espectralesespectrales..EL CANAL IDEAL TIENE LAS SIGUIENTES EL CANAL IDEAL TIENE LAS SIGUIENTES

CARACTERÍSTICAS:CARACTERÍSTICAS:

EmisorEmisorx(t)x(t)

ReceptorReceptorHHoo x(t-t x(t-too))canalcanal Ho y to:

constantes vs. f

CondicionesCondiciones ideales para la transmisión de información ideales para la transmisión de información

EmisorEmisorX(f)X(f)

ReceptorReceptorY(f)=H(f)X(f)Y(f)=H(f)X(f)canalcanal

Dominio tDominio t

Dominio fDominio f

H(f)=Ho e-j2fto

Distorsión de amplitudDistorsión de amplitudEsta distorsión es causada por la respuesta de Esta distorsión es causada por la respuesta de amplitud vs frecuencia no uniforme del canal de amplitud vs frecuencia no uniforme del canal de transmisión transmisión

Factores que afectan la calidad de la señal:Factores que afectan la calidad de la señal:

y t( ) 5 cos 2 1000 t 2 cos 2 3000 t

0.01 0.011 0.012 0.013 0.01410

5

0

5

10

y t( )

t

1

0,5

H(f)

1000 3000 f

x t( ) 5 cos 2 1000 t 4 cos 2 3000 t

0.01 0.011 0.012 0.013 0.01410

5

0

5

10

x t( )

t

El canal de transmisión idealEl canal de transmisión idealSi todas las componentes espectrales viajan con la misma velocidad Si todas las componentes espectrales viajan con la misma velocidad

(denominada (denominada velocidad de fase velocidad de fase porque es la velocidad con que se porque es la velocidad con que se desplaza un punto de fase constante) a lo largo del canal, entonces desplaza un punto de fase constante) a lo largo del canal, entonces llegarán contemporaneamente al receptor y aquí se sumarán con la llegarán contemporaneamente al receptor y aquí se sumarán con la relación de fase que tenían en el origen, es decir, si no existen otros relación de fase que tenían en el origen, es decir, si no existen otros

factores de distorsión, se recostruirá la señal original.factores de distorsión, se recostruirá la señal original.El mismo concepto se puede expresar afirmando que todas las El mismo concepto se puede expresar afirmando que todas las

componentes deben presentar el mismo retardo de transmisión de componentes deben presentar el mismo retardo de transmisión de origen a destino.origen a destino.

A continuación, se muestra como un retardo de A continuación, se muestra como un retardo de transmisión constante para todas las componentes transmisión constante para todas las componentes

implica una característica de fase lineal decreciente del implica una característica de fase lineal decreciente del canal.canal.

Si el retardo de propagación de Si el retardo de propagación de AA a a BB a a lo largo del canal de tres ondas lo largo del canal de tres ondas armónicas de frecuencias farmónicas de frecuencias foo, 2f, 2foo y 3f y 3fo o es es constante e igual a ¼constante e igual a ¼ del per del período Tíodo Too de de la fundamental, entonces: la fundamental, entonces: Se oberva que la variación de fase Se oberva que la variación de fase que experimenta la fundamental es deque experimenta la fundamental es de –90–90°, mientras que la segunda °, mientras que la segunda armónica sufre una variación de –180° armónica sufre una variación de –180° y la tercera –270°, es decir 2y la tercera –270°, es decir 2 y 3 y 3. Se . Se concluye que si el retardo de concluye que si el retardo de propagación es constante con la propagación es constante con la frecuencia, la característica de frecuencia, la característica de variación de fase vs. frecuencia del variación de fase vs. frecuencia del canal es lineal decreciente. canal es lineal decreciente.

AA BBTToo/4/4

-90-90°°

-180-180°°

-270-270°°

ff

oo

3f3foo

2f2foo

ff

oo

3f3foo

2f2foo

x t( ) 5 cos 2 1000 t 4 cos 2 3000 t

0.01 0.011 0.012 0.013 0.01410

5

0

5

10

x t( )

tf

H(f) 10001000 20002000 30003000

-20°-20°-40°-40°

-128°-128°

y t( ) 5 cos 2 1000 t 20° 4 cos 2 3000 t 128°

0.01 0.011 0.012 0.013 0.01410

5

0

5

10

y t( )

t

Distorsión de faseDistorsión de faseEsta distorsión es causada por la velocidad desigual con Esta distorsión es causada por la velocidad desigual con que las componentes espectrales de la señal viajan en el que las componentes espectrales de la señal viajan en el canal. Esto hace que empleen tiempos diferentes para canal. Esto hace que empleen tiempos diferentes para llegar al receptor y aquí se reconstruyan con diferentes llegar al receptor y aquí se reconstruyan con diferentes relaciones de fase. relaciones de fase.

Factores que afectan la calidad de la señal:Factores que afectan la calidad de la señal:

Distorsión causada por dispositivos o medios no linealesDistorsión causada por dispositivos o medios no lineales

Factores que afectan la calidad de la señal:Factores que afectan la calidad de la señal:

CANAL NO LINEAL y(t) = 3·x(t) + 2·[x(t)]2x(t) y(t)

y t( ) 15 cos 2 1000 t 12 cos 2 4000 t 50 cos 2 1000 t 2 32 cos 2 4000 t 2

40 cos 2 1000 t cos 2 4000 t

x t( ) 5 cos 2 1000 t 4 cos 2 4000 t

ff1 1 ff22

y t( ) 41 15 cos 2 1000 t 12 cos 2 4000 t 25 cos 2 2000 t 16 cos 2 8000 t 20 cos 2 5000 t 20 cos 2 3000 t

cccc ff11 ff22 2f2f11 2f2f22 ff22+f+f11 ff22-f-f1 1

Además de las frecuencias originales aparecen:Además de las frecuencias originales aparecen:• frecuencias multiples de las mismas (distorsión armónica)frecuencias multiples de las mismas (distorsión armónica)• frecuencias suma y diferencias (distorsión de intermodulación) frecuencias suma y diferencias (distorsión de intermodulación)

Distorsión causada por dispositivos o medios no linealesDistorsión causada por dispositivos o medios no linealesFactores que afectan la calidad de la señal:Factores que afectan la calidad de la señal:

0.002 0 0.002

10

0

10

x t( )

t

0.002 0 0.002

0

50

100

150

y t( )

t

10001000 20002000 30003000 40004000 50005000 60006000 70007000 80008000

55

44

X(f) X(f)

ff

10001000 20002000 30003000 40004000 50005000 60006000 70007000 80008000

Y(f) Y(f)

ff

El factor principal que afecta la calidad de la El factor principal que afecta la calidad de la información es el ruido eléctrico de diferentes información es el ruido eléctrico de diferentes

naturalezas que se introduce en el canal de naturalezas que se introduce en el canal de comunicación, con el resultado de deteriorar las formas comunicación, con el resultado de deteriorar las formas

de ondas analógicas y producir errores de decodificación de ondas analógicas y producir errores de decodificación en las digitales.en las digitales.

1.4777375

1.4461456

y x( )

800 x0 10 20 30 40 50 60 70 80

2

1

0

1

2

Señal sinusoidal con ruido

t

Factores que afectan la calidad de la señal:Factores que afectan la calidad de la señal:

TIPOS DE RUIDOTIPOS DE RUIDO

El ruido consiste en la superposición de señales indeseadas a la El ruido consiste en la superposición de señales indeseadas a la información que se está transmitiendo. información que se está transmitiendo. Existen tres tipos fundamentales de ruido, a saber:

1.1. Ruido térmicoRuido térmico, producido por el movimiento browniano de los electrones en los conductores (agitación térmica).

2.2. Ruido de interferencia (Ruido de interferencia (crosstalkcrosstalk)), debido al acoplamiento indeseado entre canales de comunicación. Puede ser de tipo eléctrico o magnético, o bien puede originarse por defecto de filtrado entre canales adyacentes.

3.3. Ruido impulsivoRuido impulsivo, consiste en la aparición de picos aleatorios y de corta duración. Afecta esencialmente los sistemas de transmisión de datos en cuanto incrementa la tasa de error.

1.1. El ruido térmico es una señal El ruido térmico es una señal aleatoria aleatoria de tensión o corriente, de tensión o corriente, es decir adquiere un valor casual a cada instante de tiempo. es decir adquiere un valor casual a cada instante de tiempo. Por lo tanto no puede describirse con fórmulas Por lo tanto no puede describirse con fórmulas determinísticas, sino estadísticas. determinísticas, sino estadísticas.

2.2. Su distribución estadística (o función de densidad de Su distribución estadística (o función de densidad de probabilidad) es una curva probabilidad) es una curva normalnormal o gaussiana. o gaussiana.

3.3. Se le denomina también Se le denomina también ruido blancoruido blanco porque su distribución porque su distribución de potencia es constante en todo el espectro de frecuencias, de potencia es constante en todo el espectro de frecuencias, al igual que la luz blanca.al igual que la luz blanca.

4.4. Es una señal Es una señal ergódicaergódica, puesto que sus medias temporales son , puesto que sus medias temporales son iguales a las medias estadísticas.iguales a las medias estadísticas.

RUIDO TÉRMICORUIDO TÉRMICO

tt

00

DISTRIBUCIÓN NORMALDISTRIBUCIÓN NORMAL

P x1 x x2( )x1

x2

xDp x( )

d

m=valor mediom=valor medio

22=varianza=varianza

=desviaci=desviación estándarón estándar

Dp x( )

x1x1 x2x2mm- -

1

2 21

2 2 e

P x 68.26%

P 2 x 2 95.46%

P 3 x 3 99.73%

Dp x( )e

x m( )2

2 2

2 2

Valor medio: x=m

Varianza: 2 = (x - m)2

2 = x2 – 2xm+ m2

2 = x2 – 2 m2 + m2

2 = x2 – m2

Desviación Estándar: = 2

Valor medio: m = 0: (componente continua)

Varianza: 2 (valor cuadrático medio)

Desviación Estándar: (valor rms)

4 2 0 2 40

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0

D p x( )

55 x

RUIDO TÉRMICORUIDO TÉRMICO

tt

00

tt

00

RUIDO TÉRMICORUIDO TÉRMICO

00

El ruido térmico es un proceso estadístico El ruido térmico es un proceso estadístico estacionarioestacionario, en cuanto m, , en cuanto m, y y 2 2 no varían con el tiempo no varían con el tiempo

Ejemplo de señales aleatorias no estacionarias:

Señal con valor medio variable Señal con desviaciones estándar y varianza variables

tt

00

tt

RUIDO TÉRMICORUIDO TÉRMICOSe denomina también “ruido blanco” y se Se denomina también “ruido blanco” y se

caracteriza por tener un espectro de caracteriza por tener un espectro de

densidad de potencia uniforme entre 0 y densidad de potencia uniforme entre 0 y

f

Espectro de densidad de potencia

0

kT

No

A partir del espectro de densidad de potencia, es posible determinar la potencia potencia de ruido disponiblede ruido disponible NN a la salida de un canal de comunicación de ancho de ancho de banda Bbanda B, si éste no introduce ruido adicional y tiene una ganancia de potencia (función de transferencia cuadrática) unitaria e ideal. (Estrictamente hablando, la banda de ruido es diferente de la banda pasante del canal)

k 1.3803 1023 J

K

constante de Boltzman

T temperaturaabsolutadela fuentede ruido K

f0

H(f) H(f) 22

1

B

N = kTBN = kTB

kTkT

N kTW

Hz

o

RUIDO TÉRMICORUIDO TÉRMICO

ReceptorN2

RS

Generador de ruido Blanco

Filtro idealAncho de banda BGanancia 1Impedancia de entrada = RS

RS

Generador de tensión de ruido (valor rms)

VRSVoltímetro ideal de verdadero valor rms

+

LECTURA DEL VOLTÍMETRO:LECTURA DEL VOLTÍMETRO:

POTENCIA DISPONIBLE (O POTENCIA DISPONIBLE (O MÁXIMA POTENCIA QUE PUEDE MÁXIMA POTENCIA QUE PUEDE TRANSFERIR LA FUENTE):TRANSFERIR LA FUENTE):

4 RS k T B

Vrms4 RS k T B

2

N kT B

Si el sistema de transmisión Si el sistema de transmisión está acoplado está acoplado (R(Rentradaentrada=R=Rsalidasalida=Rs), el canal =Rs), el canal absorberá la potencia de ruido absorberá la potencia de ruido disponible Ndisponible N11 de la fuente y el de la fuente y el receptor la potencia de ruido receptor la potencia de ruido disponible Ndisponible N2 2 del canal del canal

CanalCanalN1

Guglielmo Marconi and the Invention of RadioGuglielmo Marconi and the Invention of Radio

Guglielmo Marconi was born at Bologna, Italy, on April 25, 1874 Guglielmo Marconi was born at Bologna, Italy, on April 25, 1874 Marconi and died in Rome on July 20, 1937. In 1895 he began Marconi and died in Rome on July 20, 1937. In 1895 he began laboratory experiments at his father's country estate at laboratory experiments at his father's country estate at Pontecchio where he succeeded in sending wireless signals over Pontecchio where he succeeded in sending wireless signals over a distance of one and a half miles.a distance of one and a half miles.

In 1896 Marconi took his apparatus to England where he was In 1896 Marconi took his apparatus to England where he was introduced to Mr. (later Sir) William Preece, Engineer-in-Chief of introduced to Mr. (later Sir) William Preece, Engineer-in-Chief of the Post Office, and later that year was granted the world's first the Post Office, and later that year was granted the world's first patent for a system of wireless telegraphy. He demonstrated patent for a system of wireless telegraphy. He demonstrated his system successfully in London, on Salisbury Plain and across his system successfully in London, on Salisbury Plain and across the Bristol Channel, and in July 1897 formed The Wireless the Bristol Channel, and in July 1897 formed The Wireless Telegraph & Signal Company Limited (in 1900 re-named Telegraph & Signal Company Limited (in 1900 re-named Marconi's Wireless Telegraph Company Limited). In the same Marconi's Wireless Telegraph Company Limited). In the same year he gave a demonstration to the Italian Government at year he gave a demonstration to the Italian Government at Spezia where wireless signals were sent over a distance of Spezia where wireless signals were sent over a distance of twelve miles. In 1899 he established wireless communication twelve miles. In 1899 he established wireless communication between France and England across the English Channel. He between France and England across the English Channel. He erected permanent wireless stations at The Needles, Isle of erected permanent wireless stations at The Needles, Isle of Wight, at Bournemouth and later at the Haven Hotel, Poole, Wight, at Bournemouth and later at the Haven Hotel, Poole, Dorset.Dorset.

Bell's Telephone

On March 10, 1876, in Boston, Massachusetts, Alexander Graham Bell invented the telephone. Thomas Watson fashioned the device itself; a crude

thing made of a wooden stand, a funnel, a cup of acid, and some copper wire. But these simple parts and the equally simple first telephone call -- "Mr. Watson, come here, I want you!" -- belie a complicated past. Bell filed his

application just hours before his competitor, Elisha Gray, filed notice to soon patent a telephone himself. What's more, though neither man had actually

built a working telephone, Bell made his telephone operate three weeks later using ideas outlined in Gray's Notice of Invention, methods Bell did not

propose in his own patent.