Multiplexación, limitaciones y transmisión de señales: conceptos clave en telecomunicaciones

Multiplexación (MUX)

·Transmitir varios señales simultáneamente por una misma canal.
·Mux en amplitud
·Mux en frecuencia
·Mux en fase

o1 Canal 2 Señales
o1º- v=300 kbps, 3 bits por ciclo
o2º- v=250 kbps, 2 bits por ciclo
oAB del medio? Se necesita reparación 100 Hz

oFórmulas
§Frecuencia del reloj = velocidad de transferencia / nº de bits por ciclo
§Frecuencia de la señal (Fs) = Frecuencia del reloj (Fr)

·Solución:
·1º Señal Fr = 300.000 bps / 3 bits x ciclo = 100.000 Hz; AB s = 100 KHz
·2º Señal Fr = 250.000 bps / 2 bits x ciclo = 125.000 Hz; AB s2 = 125 KHz
·Separación 100 Hz = 0,1 KHz
·AB medio = 100 KHz + 125 KHz + 0,1 = 225,1 KHz

Limitaciones de la transmisión

·Ley de Ohm:
Resistencia en ohmios = tensión en voltios / intensidad en amperios
·Ganancia/pérdida de un sistema: potencia de salida y potencia de entrada en decibelios (dB)
dB = 10 log₁₀(P_sal / P_ent)

Contaminación y deformación de la señal

• Atenuación: debilitamiento de la señal debido a la resistencia eléctrica de la canal
  • Potencia suficiente para detectarla → repetidor
  • Señal más alta que el ruido para recibir sin error → amplificador
  • Cuanto mayor es la frecuencia, mayor atenuación → ecualizador
• Distorsión: producida por la falta de linealidad de la canal (se comporta de forma distinta en cada frecuencia) → ecualización
• Interferencias: adición de señal conocida no deseada
• Ruido
  • Interferencias de origen desconocido
  • Térmico: no puede eliminarse
  • Intermodulación: suma o resta de frecuencias de señales no deseadas
  • Diafonía: conductores eléctricos (apantallar)
  • Impulsivo: perturbaciones electromagnéticas

Velocidad máxima de transmisión de una canal

• Teorema de Nyquist (para canal libre de ruido)
  • Frecuencia mínima de muestreo de una señal reconstruida sin pérdidas
  • Vt max = 2W log₂ N = AB, donde N es el número de estados
• Teorema de Shannon (canal con ruido)
  • Vt max = W · log₂[1 + (señal/ruido)]

Portadora digital, datos analógicos

·PAM: pulsos moduladores en amplitud
·PDM: pulsos moduladores de duración
·PPM: pulsos modulados de posición
·MIC: modulación por pulsos codificados

PAM - Pulsos Modulados en Amplitud

a. Cada intervalo de tiempo se mide la amplitud de la señal y se genera un pulso correspondiente

PDM - Pulsos Modulados en Duración

PPM - Pulsos Modulados en Posición

• Pulsos siempre de la misma amplitud
• Modifica la duración del pulso
• Gran inmunidad ante interferencias externas

MIC - Modulación por Pulsos Codificados

1 Clasificación de las transmisiones según sincronismo

·Sincronización: E y R se ponen de acuerdo en el momento en que comienza y acaba la transmisión

• Transmisión asíncrona
  • Sincronismo en cada palabra
  • Valores: 1 reposo, 0 start, 1 stop
  • Pocos problemas: ante un error, el siguiente carácter se sincroniza
• Transmisión síncrona
  • La sincronización no se hace por palabra, sino por bloques de información
  • Se transmiten datos + señal de reloj
  • Al comienzo, E y R sincronizan el reloj
  • Usan caracteres especiales (ASCII irrepetible, p. ej. SYN) para evitar pérdida de información
  • Mayor velocidad de transferencia y mayor rendimiento
    • Rendimiento = (bits de información / bits transmitidos) × 100
• Transmisión serie: todas las señales se transmiten por una línea de datos de forma secuencial; los bits se transmiten uno tras otro de manera constante
• Transmisión paralela: se transmiten simultáneamente un grupo de bits, uno por cada línea del canal

1 Clasificación de las transmisiones según la señal transmitida

• Analógica: toma todos los valores posibles dentro de un rango
• Digital: la señal solo toma un número finito de valores
• BB (Banda Base): sin modulación
• BA: modulada

1 Clasificación de las transmisiones según la comunicación

• Simplex
  • Un único canal físico y un único canal lógico
  • Transmisión unidireccional
    • Ej.: TV
• Semidúplex (half-duplex)
  • Un único canal físico y un único canal lógico
  • Transmisión bidireccional, no simultánea
    • Ej.: radioaficionado
• Dúplex (full-duplex)
  • Un único canal físico y dos canales lógicos
  • Transmisión bidireccional, simultánea
    • Ej.: teléfono

2 Teoría de señales y comunicaciones

·Transmisión = transporte o propagación de una señal por un medio
oSeñal = variación en el tiempo de una magnitud física (ej.: variación de amplitud de una onda electromagnética). Se puede demostrar matemáticamente (Fourier) que cualquier señal electromagnética está constituida por componentes sinusoidales; es decir, se puede representar como una suma de funciones seno y coseno
oLa propagación implica el movimiento de la señal por el medio. La señal recibida puede estar atenuada y retardada (distorsión por canal, interferencias, ruido electrónico)

·La frecuencia de una onda es el número de veces que se repite por unidad de tiempo
·A → onda senoidal de un ciclo por segundo (1 Hz)
·B → onda senoidal de 10 ciclos (Hz) por segundo
oT (periodo): tiempo en segundos que transcurre entre el paso de dos picos o dos valles por un mismo punto
oVelocidad = espacio / tiempo
oLongitud de onda: distancia que recorre el pulso mientras una partícula del medio que recorre la onda realiza una oscilación completa

Portadora digital, datos digitales → codificación
NRZ
NRZI
Manchester
Manchester diferencial