Transmisión Digital

Transmisión Digital
Capacidad de Información
ð Número de Símbolos Independientes que pueden pasarse, a
través del sistema, en una unidad de tiempo determinada.
ð Existe un límite para la Capacidad de Información
(C. E. Shannon, 1948):
S

I = B log 2  1 + 
N

 I = Capacidad de Información (bps)
S
 = Relación de Potencia Señal − a − Ruido
N
 B = Ancho de Banda (Hz)
ð Para alcanzar este límite, se deben utilizar los sistemas de
transmisión digital que tienen más de dos condiciones de
salida (símbolos).
FOCC
FOCC -- UNET
UNET
1
1
Transmisión Digital
Tasa de Bits y Tasa de Baudios
ð En la modulación digital existen dos parámetros:
ü La rapidez de cambio en la entrada del modulador, que se conoce
como Tasa de Bits, teniendo las unidades de bits por segundo
(bps).
ü Igualmente, la rapidez de cambio a la salida del modulador, que se
conoce como Tasa de Baudios, siendo el recíproco del tiempo de
un elemento de señalización de salida (cantidad de símbolos por
segundo).
ü Para mejorar la tasa de bits de un sistema, manteniendo la tasa de
baudios (limitación del canal), se pueden agrupar los bits antes de
realizar la modulación, por ejemplo: dos a dos para duplicar la tasa
de bits.
FOCC
FOCC -- UNET
UNET
2
2
Transmisión Digital
Modulación por Desplazamiento de Frecuencia (FSK)
ð Modulación digital similar a la modulación de frecuencia
convencional, excepto por su señal moduladora, en este
caso, pulsos que varían entre niveles de voltaje discreto.
ð Características generales (FSK binario):
ü La amplitud de la portadora (Vc ) permanece constante.
ü Su frecuencia (ωc ) experimenta un cambio (± ∆ω⁄ 2) proporcional
a la amplitud y polaridad de la señal de entrada binaria.
ü La rapidez a la que cambia la frecuencia de la portadora es igual a
la rapidez de cambio de la señal de entrada binaria vm(t) (tasa de
bits de entrada).
FOCC
FOCC -- UNET
UNET
3
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Transmisión Digital
Modulación por Desplazamiento de Frecuencia (FSK)
ð Su expresión es:
v ( t )∆ ω  

v ( t ) = Vc Cos  ω c + m
t 
2
 

 v(t) = Forma de Onda FSK binaria
 Vc = Amplitud pico de la portadora no modulada
 ω = Frecuencia de la portadora en radianes
 c
 vm (t) = Señal modulante digital binaria
 ∆ ω = Cambio en frecuencia de salida en radianes
ð Transmisor de FSK binario:
Convertidor
A/D
FOCC
FOCC -- UNET
UNET
Salida de FSK
analógica
Frecuencia
Entrada
de fuente
analógica
Transmisor
de FSK
Entrada
digital binaria
fm
fs
Entrada 1
binaria
0
1
0
1
0
Tiempo
4
4
Transmisión Digital
Señales en el Transmisor FSK Binario
ð Señal de Entrada Binaria:
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
fm
fs
fm
fs
fm
fs
ð Señal de Salida Analógica:
fs
fm
FOCC
FOCC -- UNET
UNET
fs
fm
fs
5
5
Transmisión Digital
Ancho de Banda de una Señal FSK
ð Por su similitud con la modulación de
Entrada
frecuencia convencional, muy a
binaria
menudo, los moduladores FSK son
osciladores de voltaje controlado (VCO).
Modulador
de FSK
(VCO)
Salida
analógica
ð La máxima frecuencia fundamental de la señal moduladora
(onda cuadrada) es la mitad de la razón de bits de entrada.
Entrada
0
1
T1
f=fb/2
Salida
fs
FOCC
FOCC -- UNET
UNET
fm
0
1
0
fm
1
1
0
1
0
fm
fs
fm
fs
2T1
Frecuencia
fundamental
más alta
fs
0
f=fb/4
fs
fs
fm
6
6
Transmisión Digital
Ancho de Banda de una Señal FSK
ð Mientras la señal binaria de entrada cambia de 1 a 0 lógico
y viceversa, la salida del VCO se desplaza o desvía de un
lado a otro entre las frecuencias de marca (fm) y espacio (fs).
ð En el caso del FSK binario, igualmente, es válida la fórmula
para el Indice de Modulación empleada en FM:
∆f
MI =
fa
 MI = Indice de Modulación

 ∆f = Desviación de Frecuencia (Hz)
 f = Frecuencia Modulante (Hz)
 a
ð El peor caso del índice de modulación (máximos de ∆f y fa)
es el que provoca el ancho de banda de salida más amplio.
FOCC
FOCC -- UNET
UNET
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Transmisión Digital
Ancho de Banda de una Señal FSK
ð Para FSK binario:
ü La desviación de frecuencia (∆f ) es constante y corresponde a
(fm– fs)/2.
ü En el peor caso fa corresponde a la máxima frecuencia fundamental
(unos y ceros alternos), que es igual a fb/ 2.
fm − fs
f − fs
2
MI =
= m
fb
fb
2
 f = Frecuencia de marca
 m
 f s = Frecuencia de espacio
 f = Razón de bits de entrada
 b
ü Para valores del MI entre 0.5 y 1, tomando FM de banda angosta,
corresponden anchos de banda mínimos entre 2fb y 3fb.
FOCC
FOCC -- UNET
UNET
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Transmisión Digital
Receptor de FSK
ð El circuito más utilizado para demodular las señales de FSK
binarias es el circuito de Fase Cerrada (PLL).
ü Los cambios de frecuencia de la
señal de entrada (fm↔ fs), ocasionan
cambios de voltaje a la salida del
comparador de fase.
fm
fs
Comparador
de Fase
Amp.
Verror
Oscilador
de Voltaje
Controlado
PLL
ü Dos frecuencias de entrada, implican solo dos
voltajes de salida.
Entrada
Analógica
+V
Salida
Binaria
0V
-V
FOCC
FOCC -- UNET
UNET
ü La salida es entonces la representación de dos
niveles (binaria) de la entrada FSK.
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