SIMULAR LAS PERTURBACIONES EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN

LABORATORIO DE TELECOMUNICACIONES III

RESUMEN.-

El presente artículo detalla la implementación de sistemas utilizando el software SCILAB, mediante el cual podemos analizar y estudiar las perturbaciones que afectan nuestro sistema de comunicaciones tales como el ruido y desfase.

I.- INTRODUCCION.-

Al ser transmitida la señal suceden eventos no deseados que alteran la calidad de la señal. Entre estos problemas los más difíciles de tratar o resolver son el ruido, la distorsión y la interferencia debido a que éstos afectan la forma de la señal.

La atenuación por sí sola no es un gran problema, es suficiente amplificar la señal, pero el problema radica en que la señal generalmente además de ir atenuada también va contaminada ya sea con ruido, distorsión o interferencia y éstos se amplifican junto con la señal.

Para el desarrollo de este laboratorio empleamos el software SCILAB, mediante el cual pudimos realizar simulaciones de un sistema de comunicación donde ingresamos una señal digital y añadimos perturbaciones para un mejor estudio.

II.- MARCO TEORICO.-

Ruido.-

Son señales eléctricas que muestran un comportamiento aleatorio e impredecible y pueden originarse dentro y fuera del sistema de comunicación. Afecta generalmente a la señal portadora de la información, ocultándola o eliminándola total o parcialmente.

Una señal indeseable que se insertan en algún punto entre el emisor y receptor y que tiene un

efecto directo en las prestaciones de un sistema de comunicación.

Figura 1 efectos de ruido

RAZÓN DE SEÑAL A RUIDO:

Es la relación entre la potencia media de una señal “S”, y la potencia del nivel de ruido “N” generalmente expresada en dB.

SNR = 10 log (S/N) dB

Figura 2: Razón de señal a ruido

Tipos de ruido:

a. Ruido endógeno.- Este ruido es producido dentro del propio sistema de comunicación.

b. Ruido exógeno.- Contrario al ruido endógeno, este ruido es producido fuera del sistema de comunicación

c. Ruido blanco o gaussiano.- Este tipo de ruido se caracteriza porque su energía o densidad es constante sobre las frecuencias de la señal. Es común percibirlo cuando en la frecuencia FM no hay señal.

d. Ruido impulsivo.- Este ruido no es constante solo aparece en intervalos irregulares de tiempo, con picos de corta duración y gran amplitud.

e. Ruido térmico.- Se genera por el calor que surge por la fricción cuando los electrones pasan por el canal.

No=KT( W/Hz)

Donde:

No = densisdad de potencia del ruido, en watts /1Hz

K = constante de Boltzman = 1.3803x10ˆ-23 J/K°

T = temperatura absoluta en grados Kelvin

f. Ruido por intermodulación.- Este ocurre cuando distintas señales comparten el mismo medio de transmisión o canal (multiplexación).g. Ruido de línea.- Este ruido que se interfiere en una línea ya sea de otros circuitos de teléfono, radiación cósmica, las llamaradas solares, las vigas de la muerte del espacio exterior, o cualquier cosa otra que previene los datos que son enviados por la línea.h. Ruido por efectos de tierra.- Es parecido al ruido por efectos meteorológicos solo que este es más constante porque la tierra y el espacio todo el tiempo está radiando energía por ejemplo en los basureros o plantas nucleares.

2.2 Distorsión

Es una perturbación que produce la deformación de la señal en un sistema de comunicaciones. Dado que por las características físicas el sistema de comunicaciones está restringido a determinadas frecuencias y recordando el desarrollo de Fourier resulta que la distorsión estará dada por la falta de las señales de frecuencias no aceptadas por el sistema de comunicaciones.

2.2.1 Distorsión de retardo

Debido a que en medios guiados, la velocidad de propagación de una señal varía con la frecuencia, hay frecuencias que llegan antes que otras dentro de la misma señal y por tanto las diferentes componentes en frecuencia de la señal llegan en instantes diferentes al receptor. Esto es conocido como desfase en nuestra señal.

2.2.2 Distorsión por atenuación.-

La impedancia compleja de un circuito depende de la señal

2.2.3 DISTORSIÓN POR EVENTOS METEREOLÓGICOS.-

Es cuando ocurren eventos metereológicos como lluvia, nieve etc. Los cuales distorsionan o anulan la transmisión de la señal, son más frecuentes en las transmisiones satelitales.

2.3 Interferencia

Esta perturbación es generada por la interacción de señales en el medio, producido por otras transmisiones que afectan nuestra señal debido a que las características de frecuencia son similares produciendo alteraciones en nuestro sistema

III TABLAS Y GRAFICAS

PROCEDIMIENTO:

(DESARROLLO DE LA PRÁCTICA) mediando el software SCILAB

3.1 Construir el esquema indicado en la figura 3, realizando la simulación en la ventana Xcos

Figura 3 Diseño con Ruido

3.2 Las configuraciones son: para el clock para la señal digital T=10, para el generador aleatorio T= 0.25 y para el scope T= 0.5, los tiempos de inicialización es cero. La señal

digital su amplitud es uno, la figura 5 muestra la configuración del generador aleatorio y el Scope.

Figura 4.1

Figura 4.2

Figura 4.1 y 4.2 Configuraciones del

generador aleatorio y el scope

figura 4.3 Señal digital de entrada libre de ruido

En el figura 4.3, se puede apreciar la señal digital libre de ruido cuya amplitud

es 1 volt pico, Valor máx. =1 volt y Valor min. = -1 volt. Cuyo valor rms = 1 volt.

Figura 4.4 Señal de Ruido

Como se muetra la figura 4.4, se ingresa un señal aleatoria al sistema que nos representara el ruido, la amplitud es 0.25

Figura 4.5 señal digital con ruido Nos permite vizualizar la señal con ruido, que seria la suma de las tres señales : señal digital, señal aleatoria y señal constante.

TABLA N⁰1: ResultadosV rms(señal digital)

1 volt

V rms(señal deruido sin señal DC )

0.088 volt

SNR 11.36

SNR(dB) 10.55

5. Ingresar a la configuración del Random Generator y variar el parámetro “B” en valores de 0.5, 0.8, 1.2 y 1.5, graficar cada uno. Determine los puntos máximos y mínimos de la señal ruido para caso y obtener el valor RMS, para cada valor de “B”

Parámetro B= 0.5

FIGURA 5.1

Figura 5.1 se puede apreciar la señal ruido cuya amplitud es 0.5

Parametro B = 0.8

FIGURA 5.2

Figura 5.2 se puede apreciar la señal ruido cuya amplitud es 0.8

Parametro B = 1.2

Figura 5.3

Figura 5.3 se puede apreciar la señal ruido cuya amplitud es 1.2

Parametro B = 1.5

Figura 5.4

Figura 5.4 se puede apreciar la señal ruido cuya amplitud es 1.5

TABLAS N⁰2: ResultadosParametro B=0.5 V rms(señal digital)

1 volt

V rms(señal deruido sin señal DC )

0.177 volt

Parametro B=0.8 V rms(señal digital)

1 volt

V rms(señal deruido sin señal DC )

0.28volt

Parametro B=1.2V rms(señal digital)

1 volt

V rms(señal deruido sin señal DC )

0.24volt

Parametro B=1.5 V rms(señal digital)

1 volt

V rms(señal deruido sin señal DC )

0.53 volt

6. Determine la relación señal ruido (SNR) entre la señal digital y el ruido

Parametro B=0.5

SNR 5.65

SNR(dB) 7.5

Parametro B=0.8

SNR 3.57

SNR(dB) 5.53

Parametro B=1.2

SNR 4.16

SNR(dB) 6.19

Parametro B=1.5

SNR 1.88

SNR(dB) 2.74

7. A continuación arme el esquema de la figura 5.5.

Figura 5.5

En esta segunda experiencia añadiremos a la señal digital un retardo

7. Configurar el delay para retardos de 0.1, 0.5 y 1, diagramar y explicar lo que sucede

Configuramos el retardo en 0.1 de tiempo de paso y podemos observar en la figura 5.6 como la señal resultante está tiene un retardo de 1.5 seg.

Figura 5.6 Salida en el osciloscopio con la señal digital retardada en 1.5 seg.

Luego configuramos el retardo en 0.5 de tiempo de paso es decir que el retardo será de 5 segundos figura 5.7 , donde se aprecia que ahora el tiempo de retardo dura más que la figura anterior de 5.5s

Figura 5.7 Salida en el osciloscopio con la señal digital retardada en 5.5 seg.

Por último ahora configuramos el retardo en 1 tiempo de paso y corremos el simulador y obtendremos la señal digital con retardo de 10 seg. Lo apreciado en la figura 5.8 nos puede aparecer una señal de salida en el osciloscopio parecido a un negador o inversor pero no es así, solo que los tiempos de retardo coinciden con el cambio de nivel de la señal digital.

Figura 5.8 Salida en el osciloscopio con la señal digital retardada en 10 seg.

8. El estudiante realizara un experimento uniendo las dos estructuras (figura 1 y figura 8), de manera que el sistema convine las perturbaciones.

Figura 5.9 Sistema con ruido y retardo

Se diseña el sistema con generadores de señal digital un generador aleatorio para simular el ruido se suma las señales y se resta la señal constante 0 para eliminar la amplitud del ruido en el generador aleatorio con un Delay (retardo) para simular la perturbación por desfase como se observa en la figura 6

Figura 6

IV.- OBSERVACION.-

En la experiencia se puede apreciar la facilidad que tiene el uso del software SCILAB, que es un software bastante flexible y fácil de utilizar, además este software permite simular diferentes tipos de señales utilizados en telecomunicaciones, el cual permite al estudiante poder observar y apreciar el comportamiento y tratamiento de diversas señales con la ayuda de los instrumentos virtuales como lo es el osciloscopio que es un instrumento muy utilizado en los laboratorios.

En el diseño del sistema con generador de señal digital y un Delay (retardo) para simular la perturbación por desfase tenemos en el siguiente parámetro esta aclaración.

El dispositivo Delay me retarda un porcentaje del tiempo que dura el nivel antes de cambiar de estado.

VI.- CONCLUSION.-

Después de la experiencia de laboratorio se concluye:

El uso de los diferentes plataformas de simulación permiten experimentar y estudiar con más detalles el desarrollo de algún experimento o desarrollo de algún proyecto antes de realizar su confección, además estas herramientas cuentan con muchos instrumentos virtuales que facilitan el desarrollo de simuladores

VI.- REFERENCIA.-

Wayne_Tomasi_-_Sistemas_de_Comunicaciones_Electronicas