Limite de Shannon
Una relación mucho más útil que la que formuló Hartley, es el Limite de Shannon. Esto es en forma de ecuación:
Donde:
I: Capacidad de información (bps)
B: Ancho de banda (Hz).
S/N: Relación señal a ruido (adimensional)
La longitud de onda de la señal es la distancia que ocupa un ciclo completo de la señal que viaja a una velocidad "v".
Longitud de onda
Donde:
c: Constante de la velocidad de la luz (3*10^8 m/s)
f: Frecuencia de la señal
Velocidad de transmisión
La velocidad de transmisión es la relación entre la información transmitida a través de una red de comunicaciones y el tiempo empleado para ello.
Bit
Razón de Bits: es la razón de cambio en la entrada del modulador y tiene como unidades bits por segundos (bps)
Razón de Baudio: es la razón de cambio en la salida del modulador.
Baudio
Se determina por:
Coeficiente energía a ruido
Donde:
Eb = STb, S es la potencia de la señal y Tb es el tiempo necesario para enviar un bit.
R=1/Tb. La velocidad de transmisión es
k: es la constante de Boltzmann (1,380×10-23 J/°K)
Se puede expresar en dB:
Coeficiente energía a ruido
La multiplexión es la transmisión de información proveniente de varias fuentes, a través de un mismo medio de transmisión a diferentes destinos.
Multiplexión digital
Las perturbaciones en una transmisión de señales analógicas o digitales es inevitable, pues existen una serie de factores que afectan a la calidad de las señales transmitidas por lo que nunca serán iguales a las señales recibidas.
Las principales perturbaciones son:
Ruido
Distorsión de Retardo
Atenuación
Perturbaciones en la transmisión
Es un código utilizado en un sistema de comunicaciones para transmisión.
Los códigos en línea son frecuentemente usados para el transporte digital de datos. Estos códigos consisten en representar la señal digital transformando su amplitud respecto al tiempo.
Codificación digital de señales.
Los tipos de codificación digital más comunes son:
No retorno a cero (NRZ).
Bipolar-AMI.
Pseudo-ternario.
Manchester.
B8ZS
HDB3
Codificación digital de señales
Espectro de las codificaciones digitales
Actividad Complementaria.
De los siguientes texto, resolver los ejercicios planteados:
Tomasi, capitulo 12
Preguntas: 2, 4, 6, 9, 11, 13, 16, 19, 21, 25
Problemas: 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16, 19, 21
Stanllings, capitulo 3
Cuestionario: 6, 7, 8, 9
Ejercicios: 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19, 21
Modulación por Conmutación de Amplitud (ASK)
Modulación por Conmutación de Frecuencia (FSK)
Modulación por Conmutación de Fase (PSK)
Ejemplo de ancho de banda de una señal.
Ejemplo: La profundidad en el océano a la que se detectan las señales electromagnéticas generadas desde aeronaves crece con la longitud de onda. Por tanto, los militares encontraron que usando longitudes de onda muy grandes, correspondientes a 30 Hz, podrían comunicarse con cualquier submarino alrededor del mundo. La longitud de antena es deseable que sea del orden de la mitad de la longitud de onda. ¿Cuál debería ser la longitud típica de las antenas para operar a esas frecuencias?
Longitud de onda
(Gp:)
(Gp:)
Ejemplo de Razón de bits
SubSi se tienen símbolos de 4 bits cada uno y la velocidad de transmisión de un módem de 2.400 baudios/seg, ¿cual es la razón de bits a la entrada del modem?
2400 X 4 = 9.600 bits/seg = 9.600 bps
Ruido
El ruido es toda aquella señal que se inserta entre el emisor y el receptor de una señal dada. Hay diferentes tipos de ruido: ruido térmico debido a la agitación térmica de electrones dentro del conductor, ruido de intermodulación cuando distintas frecuencias comparten el mismo medio de transmisión
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.
Atenuación
La energía de una señal decae con la distancia, por lo que hay que asegurarse que llegue con la suficiente energía como para ser captada por la circuitería del receptor
Características.
Dentro de los códigos NRZ se establece una clasificación
NRZ-L (No se retorna a nivel cero). Se considera que si el dato es un cero "0" este se representa con un nivel alto en cambio el uno "1" con un nivel bajo
NRZ-I (No se retorna invertido). Si el bit de dato es un cero "0", no hay transición al comienzo del intervalo y en cambio al enviar un uno "1" se produce una transición a nivel positivo o negativo.
Codificación digital NRZ.
Ejemplo de Codificación digital NRZ
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) NRZ – L
(Gp:) NRZI
(Gp:) +V
(Gp:) 0
(Gp:) +V
(Gp:) 0
Características:
Espectro el espectro de esta señal no tiene componente continua.
Los "1" binarios se representan por medio de valores alternadamente negativos y positivos. El "0" binario se representa con un nivel cero. Ejemplo:
Codificación digital Bipolar ó AMI
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) Bipolar – AMI
(Gp:) +V
(Gp:) 0
(Gp:) -V
Codificación digital Pseudoternario.
Características:
El término pseudoternario se refiere al uso de tres niveles de señales codificadas para representar datos de dos niveles (binarios).
Los "0" binarios se representan por medio de valores alternadamente negativos y positivos. El "1" binario se representa con un nivel cero.
Espectro el espectro de esta señal no tiene componente continua.
Ejemplo Codificación digital Pseudoternario.
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) Pseudoternario
(Gp:) +V
(Gp:) 0
(Gp:) -V
Codificación digital Manchester.
Características.
Siempre hay transición a la mitad del bit.
Dentro de la codificación Manchester se establece una clasificación:
Manchester:
0= transición de alto a bajo.
1= transición de bajo a alto.
Manchester diferencial:
0=transición al principio del intervalo.
1=no hay transición al principio del intervalo
Ejemplo de Codificación digital Manchester.
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) Manchester
(Gp:) Manchester Diferencial
+V
-V
Codificación de datos
Codificación digital B8ZS.
Características:
Esta basado en bipolar- AMI, con las reglas:
Si aparece un octeto con todos ceros y el último valor de tensión anterior a dicho octeto fue positivo, codificar dicho octeto con 0 0 0 + – 0 – +
Si aparece un octeto con todos ceros y el último valor de tensión anterior a dicho octeto fue negativo, codificar dicho octeto como 0 0 0 – + 0 + –
B8ZS está basado en el antiguo método de codificación llamado Alternate Mark Inversion ( AMI).
Ejemplo Codificación digital B8ZS.
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) AMI
(Gp:) B8ZS
(Gp:) V
(Gp:) V
(Gp:) B
(Gp:) B
B: señal bipolar valida.
V: violación de código
Codificación digital HDB3
El código HDB3 es un buen ejemplo de las propiedades que debe reunir un código de línea para codificar en banda base:
El espectro de frecuencias carece de componente continua y su ancho de banda está optimizado.
El sincronismo de bit se garantiza con la alternancia de polaridad de los "unos", e insertando impulsos de sincronización en las secuencias de "ceros".
En HDB3 se denomina impulso a los estados eléctricos positivos o negativos, distintos de "cero". (0 voltios).
Codificación digital HDB3.
Regla de sustitución en HDB3
Ejemplo Codificación digital HDB3.
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) AMI
(Gp:) HDB3
B: señal bipolar valida.
V: violación de código
(Gp:) V
(Gp:) V
(Gp:) B
(Gp:) B
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