No Guiados Codific Multiplex
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    No Guiados Codific Multiplex No Guiados Codific Multiplex Document Transcript

    • RADIO • Las señales de radio son omnidireccionales (no necesaria alineación) • Un emisor y uno o varios receptores • Bandas de frecuencia: – LF, MF, HF y VHF • Propiedades: – Fáciles de generar – Pueden viajar largas distancias – Atraviesan paredes de edificios sin problemas – Son absorbidas por la lluvia – Sujetas a interferencia por motores y otros equipos eléctricos • Sus propiedades dependen de la frecuencia: – A bajas frecuencias cruzan bien los obstáculos, pero la potencia baja drásticamente con la distancia – A altas frecuencias tienden a viajar en línea recta y rebotar en obstáculos – Dependiendo de la frecuencia tienen 5 formas de propagarse: superficial, troposférica, ionosférica, línea de visión y espacial • Su alcance depende de: – Potencia de emisión – Sensibilidad en el receptor – Condiciones atmosféricas – Relieve del terreno INFRARROJO • Transmisores y receptores que modulan luz infrarroja no coherente (no tiene una frecuencia única de luz sino que posee cierto ancho en el espectro) • Transmisor y receptor deben estar alineados • No pueden atravesar paredes • No necesita permisos o licencias de uso • Es de corto alcance 1
    • TRANSMISIÓN DE DATOS Hay que tener en cuenta: • Naturaleza de los datos – Datos ANALÓGICOS: toma cualquier valor dentro de un intervalo – Datos DIGITALES: toma sólo determinados valores posibles dentro de un intervalo • Propagación de la señal que lleva los datos – Señal ANALÓGICA: onda electromagnética que varía continuamente – Señal DIGITAL: secuencia de pulsos de tensión discretos y discontinuos. Puede ser unipolar (1 nivel de tensión), polar (2 niveles de tensión) o bipolar (3 niveles de tensión) • En la Tx de datos hay cuatro combinaciones posibles: – Dato analógico – Señal analógica – Dato digital – Señal analógica – Dato analógico – Señal digital – Dato digital – Señal digital TRANSMISIÓN DE DATOS (II) • Dato analógico – Señal analógica – Si coincide el ancho de banda ambos, se envían los datos tal cual, si no, hay que modular los datos (p.e. servicio telefónico) • Dato digital – Señal analógica – En Txor se modula la señal analógica para que lleve los datos digitales y en Rxor se demodula (MODEM) • Dato analógico – Señal digital – En Txor se codifican los datos analógicos en digitales y en Rxor se decodifican (CODEC) • Dato digital – Señal digital – Si se dispone de dos niveles de tensión, se envían los datos directamente. Si se dispone de más niveles se convierten antes de enviar (p.e. 2 ordenadores conectados vía RS-232) 2
    • CODIFICACIÓN DE DATOS Datos digitales usando Señales digitales • El Txor debe conocer: – El tiempo empleado en enviar un bit: si la tasa de bits es de X bps, la duración de un bit es 1/X segundos – La velocidad de modulación (o Tx de los pulsos): viene dada en baudios • El Rxor debe conocer: – La duración de cada bit – Comienzo y fin de cada bit – Niveles de tensión utilizados para representar cada bit • Tipos de codificación: – Unipolar NRZ, Polar NRZ, Unipolar RZ, Bipolar RZ, Manchester NRZ CODIFICACIÓN DE DATOS Datos digitales usando Señales analógicas • Una señal analógica se basa en la transmisión de una señal continua (señal portadora) con una frecuencia centrada en una zona compatible con el medio de transmisión y de tipo Acos(2Πfct+φ) • Los datos digitales se transmiten modulando la señal portadora • Modulación: Variación de cierto parámetro de una señal en función de otra. – Señal portadora – Señal moduladora – Señal modulada • Tipos de modulación (tasa de bits = tasa de baudios) – ASK: modulación de amplitud – FSK: modulación de frecuencia – PSK: modulación de fase 3
    • CODIFICACIÓN DE DATOS Datos digitales usando Señales analógicas • ASK: modulación o desplazamiento en amplitud A1cos(2Πfct) ≡ 1 binario s(t)= ABASK= (1+r)·Vs A2cos(2Πfct) ≡ 0 binario Vs = velocidad en símbolos o tasa de baudios r = factor filtrado línea (1≤r≤ 0) Ancho de banda mínimo = Vs fc – Vs/2 fc + Vs/2 CODIFICACIÓN DE DATOS Datos digitales usando Señales analógicas • FSK: modulación o desplazamiento en frecuencia s(t)= Acos(2Πfc1t) ≡ 1 binario Acos(2Πfc0t) ≡ 0 binario fc1= frecuencia de la portadora para el 1 binario fc0 = frecuencia de la portadora para el 0 binario Típicamente, fc1 y fc0 corresponden a desplazamientos de igual magnitud pero en sentidos opuestos de la portadora ABFSK= (fc1- fc0) + (1+r)Vs Vs = velocidad en símbolos o tasa de baudios r = factor filtrado línea (1≤r≤ 0) 4
    • CODIFICACIÓN DE DATOS Datos digitales usando Señales analógicas • FSK: modulación o desplazamiento en frecuencia ABFSK = (fc1- fc0) + (1+r)Vs Vs/2 Vs/2 CODIFICACIÓN DE DATOS Datos digitales usando Señales analógicas • PSK: modulación o desplazamiento en fase s(t)= Acos(2Πfct + Π) ≡ 1 binario Acos(2Πfct) ≡ 0 binario ABPSK= (1+r)·Vs Vs = velocidad en símbolos o tasa de baudios r = factor filtrado línea (1≤r≤ 0) Ancho de banda mínimo = Vs fc – Vs/2 fc + Vs/2 5
    • CODIFICACIÓN DE DATOS Datos digitales usando Señales analógicas • Otras modulaciones – Modulación MPSK (modulación en múltiples fases): • BPSK Si Vs=2400 baudios (n=1), Vbps=2400 bps • QPSK Si Vs=2400 baudios (n=2), Vbps=4800 bps • 8PSK Si Vs=2400 baudios (n=3), Vbps=7200 bps • 16PSK Si Vs=2400 baudios (n=4), Vbps=9600 bps ... Vs = velocidad en símbolos o tasa de baudios r = factor filtrado línea (1≤r≤ 0) n= nº de bits por cada símbolo • Recuerde que la relación entre la tasa de baudios y la tasa en bps venía dada por: Vbps= n·Vs • Ancho de banda para modulaciones multinivel: AB = Vs·(1+r)/n CODIFICACIÓN DE DATOS Datos digitales usando Señales analógicas • Otras modulaciones (cont.) – Modulación QAM (modulación en fase y amplitud): • 8QAM (4 fases y dos amplitudes) • 16QAM (hay varios tipos: 3 amplitudes y 12 fases, 4 amplitudes y 8 fases, 2 amplitudes y 8 fases • 32QAM • 64QAM • ... [Véase tabla fotocopias] 6
    • CODIFICACIÓN DE DATOS Datos analógicos usando Señales digitales Proceso de digitalización Datos analógicos MUESTREO CUANTIFICACIÓN CODIFICACIÓN Señal digital “Modulación” CODEC • Teorema del muestreo: “Si se muestrea s(t) a intervalos regulares de tiempo, con una frecuencia mayor del doble de la frecuencia significativa más alta de s(t) (fmax), entonces las muestras obtenidas contienen toda la información de la señal original”. fs ≥ 2fmax Ts ≤ 1/2fmax • Tipos de “Modulación”: – Modulación PCM: Modulación por codificación de impulsos • Usa PAM (Modulación por amplitud de pulsos) – Modulación Delta • La señal analógica se aproxima mediante una función escalera que en cada intervalo de muestreo sube o baja un nivel de cuantización CODIFICACIÓN DE DATOS Datos analógicos usando Señales digitales PAM - Muestreo natural - Muestreo plano 6 6 y Cuantificación CODEC 7
    • CODIFICACIÓN DE DATOS Datos analógicos usando Señales digitales • Ejemplo: – Los datos de voz se limitan a frecuencias < 4000 Hz para caracterizar una señal de voz se requieren 8000 muestras – Para convertir muestras PAM a digital, se les debe asignar un código digital a cada una de ellas – Si se usan 256 niveles diferentes se requieren 8 bits por muestra – 8000 muestras x 8 bits/muestra = 64 Kbps se necesita para una señal de voz CODIFICACIÓN DE DATOS Datos analógicos usando Señales analógicas Datos analógicos f(t) MODULADOR g(t) Señal analógica Señal moduladora Señal portadora Señal modulada cos 2Πfct • La modulación consiste en variar la amplitud, frecuencia o fase de la portadora en función de f(t) : g(t) = f(t)·cos 2Πfct – Modulación en amplitud: • AM (Modulación en Amplitud) ABAM= 2·B – Modulación angular: • FM (Modulación en frecuencia) ABFM= 10·B • PM (Modulación en fase) ABAM= 10·B B = ancho de banda de la señal original 8
    • CODIFICACIÓN DE DATOS Datos analógicos usando Señales analógicas BWm =Ancho de banda de la moduladora (audio) BWt = Ancho de banda total (radio) fc = frecuencia de la portadora AM BWm =Ancho de banda de la moduladora (audio) BWt = Ancho de banda total (radio) fc = frecuencia de la portadora FM y PM CODIFICACIÓN DE DATOS Espectro expandido (spread spectrum) • Técnica que puede aplicarse para datos analógicos y digitales usando señales analógicas • Se expande la información de la señal sobre un ancho de banda mayor, para dificultar interferencias e interceptación • Hay dos variantes: – Salto de frecuencia Se emite una señal sobre una serie de frecuencias aparentemente aleatorias, saltando de frecuencia en frecuencia en una fracción de tiempo. El Rxor capta la señal saltando de frecuencia en frecuencia síncronamente con Txor – Secuencia directa Cada bit de la señal original se representa mediante varios bits de la señal transmitida (código de compartición). Este código expande la señal a una banda de frecuencias más ancha, directamente proporcional al nº de bits que se usen. P.e. Un código de compartición de 10 bits expande la señal a una banda de frecuencias de anchura 10 veces mayor que un código de compartición de 1 bit 9
    • MULTIPLEXIÓN o MULTIPLEXACIÓN • Es el conjunto de técnicas que permite la transmisión simultánea de múltiples señales (canales) a través de un único enlace de datos • En toda transmisión multiplexada se tiene un multiplexor (en Txor) y un demultiplexor (en Rxor) DEMULTIPLEXOR 1 camino MULTIPLEXOR 4 canales • Hay tres técnicas de multiplexión: – FDM (Multiplexión por División en Frecuencias) – WDM (Multiplexión por División de Onda) – TDM (Multiplexión por División en el Tiempo) MULTIPLEXIÓN o MULTIPLEXACIÓN • FDM (Multiplexión por División en Frecuencias) – Generalmente para señales analógicas – Se puede aplicar cuando el AB de un enlace es mayor que los anchos de banda combinados de la señal a transmitir – Se usan distintas frecuencias portadoras para transmitir (que no deben interferir con las frecuencias de los datos originales) – Se usan bandas de seguridad Bandas de seguridad Canal 1 Canal 2 Canal 3 Canal 4 Canal 5 Frecuencia (Hz) Ancho de banda del enlace de transmisión • WDM (Multiplexión por División de Onda) – Conceptualmente igual que FDM, pero la multiplexación y demultiplexación involucran señales luminosas a través de fibra óptica (bandas de longitudes de ondas) 10
    • MULTIPLEXIÓN o MULTIPLEXACIÓN • TDM (Multiplexión por División en el tiempo) – Generalmente para señales digitales – Se puede aplicar cuando la capacidad de tasa de datos de la transmisión es mayor que la tasa de datos necesaria requerida por los dispositivos transmisores y receptores – Se divide el enlace en tiempo y no en frecuencia Canal 1 Canal 2 Canal 3 ... Canal 1 Canal 2 Canal 3 ... Tiempo (s) 11