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Técnicas de “Scrambling”
Usada para reemplazar secuencias que producirían una tensión constante por otras secuencias con transiciones para mantener el sincronismo.
La secuencia de relleno debe
Producir suficientes transiciones para sincronizar
Ser reconocida por el receptor y reestablecer la original
Tener la misma longitud que la original
OBJETIVOS:
Eliminar la componente continua
Evitar que las secuencias largas sean señales de tensión continua
No reducir la velocidad de transmisión de datos
Tener cierta capacidad de detectar errores
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B8ZS (Norteamérica)
Bipolar con 8 Ceros de Sustitución
Basado en AMI bipolar
Si aparece un octeto con todo ceros y el último valor de tensión anterior a dicho octeto fue positivo, se codifica dicho octeto como 000+-0-+
Si aparece un octeto con todo ceros y el último valor de tensión anterior a dicho octeto fue negativo, se codifica dicho octeto como 000-+0+-
Causa dos violaciones del código AMI
Improbable que ocurra debido al ruido
El receptor detecta e interpreta como octeto con todo ceros
Adecuado para transmisión a altas velocidades
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HDB3 (Europa y Japón)
Alta Densidad Bipolar 3 Ceros
Basado en AMI bipolar
Si aparece un cuarteto con todo ceros y el último valor de polaridad anterior a dicho cuarteto fue negativo, se codifica dicho cuarteto como 000- o bien +00+
Si aparece un cuarteto con todo ceros y el último valor de polaridad anterior a dicho cuarteto fue positivo, se codifica dicho cuarteto como 000+ o bien –00-
En las violaciones siguientes se alternan las polaridades de las violaciones para evitar la componente continua
Adecuado para transmisión a altas velocidades
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B8ZS y HDB3
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Datos Digitales, Señales Analógicas
Sistema de Telefonía pública
300 Hz a 3400 Hz
Usa modem (modulador-demodulador)
Desplazamiento de Amplitud (ASK, Amp Shift K.)
Desplazamiento de Frecuencia (FSK,Frec S. K.)
Desplazamiento de Fase (PSK,Phase S. Keying)
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Técnicas de Modulación
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Desplazamiento de Amplitud (ASK)
Valores representados por diferentes amplitudes de portadora
Usualmente, una amplitud es cero
Se usa presencia y ausencia de portadora
Susceptible de repentinos cambios de ganancia
Poco eficiente
Hasta 1200 bps en líneas de calidad telefónica
Usada en fibra óptica
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0 binario
ASK
1 binario
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Desplazamiento de frecuencia (FSK)
Valores representados por diferentes frecuencias (próximas a la portadora)
Menos sensible a errores que ASK
Hasta 1200 bps en líneas de calidad telefónica
Transmisión por radio en HF (3-30 MHz)
Incluso en LAN en frecuencias superiores con cable coaxial
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0 binario
FSK
1 binario
27
FSK en línea de calidad telefónica
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Desplazamiento de Fase (PSK)
La Fase de la portadora se desplaza para representar los datos
PSK Diferencial
El cambio de fase se refiere a la transmisión del bit anterior en lugar de a una referencia absoluta
29
0 binario
1 binario
PSK
30
PSK en cuadratura (QPSK)
Uso más eficaz del espectro si por cada elemento de señalización se representa más de un bit
Con saltos de fase de ?/2 (90o)
Cada elemento representa dos bits
Se pueden usar 8 ángulo de fase e incluso amplitudes distintas
Un modem estándar de 9600 bps usa 12 ángulos, cuatro de los cuales tienen dos amplitudes
31
11
QPSK
10
00
01
32
OTROS PSK
8-PSK
8 fases, repartidas dos en cada cuadrante, para cada una de las 8 ternas que se pueden generar con tres bits
16-PSK
16 fases, repartidas cuatro en cada cuadrante, para cada una de las 16 cuaternas que se pueden generar con cuatro bits
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Codificación Amplitud – Fase
La información digital está contenida tanto en la fase como en la amplitud
Puede haber 16 cuaternas con 4 bits
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Constelación
(Gp:) 000
(Gp:) 001
(Gp:) 101
(Gp:) 100
(Gp:) 010
(Gp:) 011
(Gp:) 110
(Gp:) 111
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Modulación en Amplitud en Cuadratura (QAM)
Se pueden enviar dos señales diferentes simultáneamente sobre una misma portadora
Se utilizan dos réplicas de la portadora, una de ellas desfasada 90 respecto a la otra (en cuadratura)
Cada una de las portadoras se modula usando ASK
Las dos señales independientes se transmiten por el mismo medio
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Prestaciones (1)
Ancho de Banda BT
ASK y PSK directamente relacionado con la velocidad de transmisión R.
FSK depende tanto del salto de frecuencia de las frecuencias con la portadora como de la velocidad binaria R
r es un factor relacionado con la técnica de filtrado y su valor está comprendido entre 0 y 1. es f2-fc o bien fc-f1
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Prestaciones (2)
En señalización multinivel se consigue un importante aprovechamiento del espectro
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Algunos ejemplos de Ancho de Banda en FSK
=1,25 MHz, fc=5 MHz, R=1 Mbps, BT depende de
=100 Hz, fc=1.170 Hz, R=300 bps, BT depende de R
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Datos Analógicos, Señales Digitales
Digitalización: conversión de datos analógicos en datos digitales
Los datos digitales se pueden transmitir utilizando NRZ-L
Los datos digitales se pueden transmitir utilizando otros códigos que no sean NRZ-L
Los datos digitales se pueden convertir en señal analógica: (ASK, FSK, PSK)
La conversión analógica a digital y viceversa se realiza usando un codec: PCM, DM
Modulación por Impulsos Codificados (PCM)
Modulación Delta (DM)
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Modulación Impulsos Codificados MIC (Pulse Code Modulation) (1)
Si una señal se muestrea a intervalos regulares a un ritmo mayor que el doble de la componente de frecuencia más alta, las muestras contienen toda la información de la señal original (TEOREMA DEL MUESTREO)
Los datos de voz están limitados a 4000 Hz
Se necesitan 8000 muestras por segundo
A cada muestra se le asigna un código digital
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Modulación por Impulsos Codificados MIC (PCM) (2)
Un sistema de 4 bits proporciona 16 niveles
Cuantificación
Error de cuantificación o ruido
Las aproximaciones suponen que es imposible recuperar exactamente la señal original
Muestras de 8 bits proporcionan 256 niveles
Calidad comparable a la transmisión analógica
8000 muestras por segundo de 8 bits cada una suponen 64 kbps
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Relación Señal / Ruido PCM
La relación S/N se mejora en aproximadamente 6 dB cada vez que se aumenta un bit
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Codificación no lineal
Los niveles de cuantificación no están espaciados regularmente
Se reduce mucho la distorsión de señal
Los escalones son más pequeños para entradas más bajas
También se puede usar cuantificación uniforme y previamente expandir y comprimir la señal analógica, dando más ganancia a los niveles más bajos
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Modulación Delta (DM)
La entrada analógica se aproxima mediante una función escalera
Se mueve arriba o abajo un nivel ? en cada intervalo de muestra, intentando asemejarse a la entrada analógica
Comportamiento binario: la subida se representa con un 1 y la bajada con un 0
Se necesita un bit por cada muestra
La precisión es mayor cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, si bien ello incrementa la velocidad de transmisión
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Problemas DM
Sobrecarga de pendiente, si la señal varía rápidamente el DM no puede seguir las variaciones
Ruido granular o de cuantificación. En ausencia se señal, o con variaciones muy pequeñas el DM está variando constantemente entre 0 y 1 generando un ruido que la señal analógica no tiene
DM es más sencillo que PCM pero tiene peor relación S/N
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Espectro Expandido
Datos analógicos o digitales
Señal analógica
Datos esparcidos en una ancho de banda grande
Consigue que la perturbación y la interceptación sean más difíciles
Salto en Frecuencia (Frequency hoping)
La señal se transmite sobre una serie pseudoaleatoria de frecuencias
Secuencia Directa
Cada bit se representa mediante varios bits en la señal trasmitida
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