TRANSMISIÓN DE DATOS

TRANSMISIÓN DE DATOS

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






TRANSMISIÓN DE DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES.
DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES.
SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES.
TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL.
DIFICULTADES EN LA TRANSMISIÓN.
ATENUACIÓN.
DISTORSIÓN DE RETARDO.
RUIDO.
CAPACIDAD DEL CANAL.
ANCHO DE BANDA DE NYQUIST.
CAPACIDAD DE SHANNON.
COCIENTE Eb/N0.
TRANSMISIÓN DE DATOS
1
TRANSMISIÓN DE DATOS
ANALÓGICOS Y DIGITALES
TRANSMISIÓN DE DATOS
2
TRANSMISIÓN DE DATOS
ANALÓGICOS Y DIGITALES



EL ESTUDIO DE LA TRANSMISIÓN DE DATOS ANALÓGICOS Y
DIGITALES COMPRENDE EL ESTUDIO DE LOS SIGUIENTES
ASPECTOS:
 DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES.
 SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES.
 TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL.
LOS TÉRMINOS ANALÓGICO Y DIGITAL SE PUEDEN HACER
EQUIVALENTES A CONTINUO Y DISCRETO, RESPECTIVAMENTE.
ESTOS TÉRMINOS CARACTERIZAN LOS CONCEPTOS DE:
 DATOS: ENTIDADES QUE TRANSPORTAN INFORMACIÓN.
 SEÑALIZACIÓN: ACTO DE PROPAGAR LA SEÑAL A TRAVÉS DE
UN MEDIO ADECUADO.
 TRANSMISIÓN: COMUNICACIÓN DE DATOS MEDIANTE LA
PROPAGACIÓN Y EL PROCESAMIENTO DE SEÑALES.
TRANSMISIÓN DE DATOS
3
DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES
TRANSMISIÓN DE DATOS
4
DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES



LOS DATOS ANALÓGICOS PUEDEN TOMAR VALORES EN CIERTO
INTERVALO CONTINUO; EJ: VIDEO, VOZ, DATOS CAPTADOS CON
SENSORES (TEMPERATURA, PRESIÓN).
LOS DATOS DIGITALES TOMAN VALORES DISCRETOS; EJ.: TEXTOS,
NÚMEROS ENTEROS.
LOS SISTEMAS DE PROCESAMIENTO Y DE COMUNICACIONES
UTILIZAN DATOS BINARIOS, POR LO QUE SE HAN GENERADO
CÓDIGOS QUE REPRESENTAN LOS CARACTERES POR SECUENCIAS
DE BITS; EJ.:
 ASCII DE EE.UU., EQUIVALENTE AL UIT-T T.50 QUE DEFINE AL
IRA: INTERNATIONAL REFERENCE ALPHABET: ALFABETO DE
REFERENCIA INTERNACIONAL.
TRANSMISIÓN DE DATOS
5
DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES

ESPECTRO ACÚSTICO DE LA VOZ Y LA MÚSICA:
TRANSMISIÓN DE DATOS
6
DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES

BARRIDO DE VIDEO ENTRELAZADO PARA ELIMINAR PARPADEO:
 LA PANTALLA SE REFRESCA 60 VECES/SEGUNDO:
TRANSMISIÓN DE DATOS
7
SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES
TRANSMISIÓN DE DATOS
8
SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES





UNA SEÑAL ANALÓGICA ES UNA ONDA ELECTROMAGNÉTICA QUE
VARÍA CONTINUAMENTE.
UNA SEÑAL DIGITAL ES UNA SECUENCIA DE PULSOS DE TENSIÓN
QUE SE PUEDEN TRANSMITIR A TRAVÉS DE UN MEDIO
CONDUCTOR.
LAS PRINCIPALES VENTAJA DE LA SEÑALIZACIÓN DIGITAL SON:
 GENERALMENTE ES MÁS ECONÓMICA QUE LA ANALÓGICA.
 ES MENOS SUSCEPTIBLE A LAS INTERFERENCIAS DE RUIDO.
LA PRINCIPAL DESVENTAJA DE LA SEÑALIZACIÓN DIGITAL ES:
 MAYOR AFECTACIÓN RESPECTO DE LA ATENUACIÓN QUE LAS
SEÑALES ANALÓGICAS.
ATENUACIÓN DE SEÑALES DIGITALES:
TRANSMISIÓN DE DATOS
9
SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES


LOS DATOS ACÚSTICOS (VOZ) CUBREN UN ESPECTRO ENTRE 20 HZ
Y 20 KHZ, PERO SE PUEDE REPRESENTAR CON SUFICIENTE
CALIDAD CON UN ESPECTRO ENTRE 300 Y 3400 HZ.
CONVERSIÓN DE VOZ A SEÑAL ANALÓGICA:
TRANSMISIÓN DE DATOS
10
SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES

LAS SEÑALES DE TV (COMÚN) SEGÚN EL ESTÁNDAR USA ES DE 525
LÍNEAS (42 SE PIERDEN DURANTE EL RETROCESO VERTICAL DEL
BARRIDO):
 LA FRECUENCIA DE BARRIDO HORIZONTAL ES DE 525
LÍNEAS/(1/30)SEG/BARRIDO
=
15750
LÍNEAS/SEG;
63,5
μSEG/LÍNEA.
 11 μSEG SE EMPLEAN PARA EL RETROCESO HORIZONTAL:
QUEDAN 52,5 μSEG/LÍNEA DE VIDEO.
TRANSMISIÓN DE DATOS
11
SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES

PARA ESTIMAR EL ANCHO DE BANDA NECESARIO PARA LA SEÑAL
DE VIDEO SE CONSIDERA:
 LA FRECUENCIA MÁXIMA QUE OCURRIRÍA DURANTE EL
BARRIDO HORIZONTAL SI LA IMAGEN CAMBIARA DE BLANCO
A NEGRO TAN RÁPIDO COMO SEA POSIBLE.
 SE PUEDE ESTIMAR EL VALOR MÁXIMO CONSIDERANDO LA
RESOLUCIÓN DE LA IMAGEN DE VIDEO.
 LA RESOLUCIÓN VERTICAL MÁXIMA SERÍA 483 (LÍNEAS).
 LA RESOLUCIÓN REAL SUBJETIVA ES UN 70%: 338 LÍNEAS.
 LA RESOLUCIÓN VERTICAL DEBE SER LA MISMA QUE LA
HORIZONTAL.
 LA RELACIÓN ANCHURA:ALTURA DE LA PANTALLA DE TV ES
4:3.
 LA RESOLUCIÓN HORIZONTAL SERÍA: (4/3) x 338 = 450 LÍNEAS.
 EL BARRIDO RESULTANTE SERÍA UNA ONDA DONDE CADA
CICLO CONSISTIRÍA EN 2 NIVELES DE TENSIÓN (NEGRO PARA
EL MÁXIMO Y BLANCO PARA EL MÍNIMO).
TRANSMISIÓN DE DATOS
12
SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES
HABRÍA 450/2 = 225 CICLOS CADA 52,5 μSEG PARA UNA
FRECUENCIA MÁXIMA DE 4 MHZ.
 EL LÍMITE INFERIOR SERÍA UNA FRECUENCIA 0 O CONTINUA.
 EL ANCHO DE BANDA DE LA SEÑAL DE VIDEO ES
APROXIMADAMENTE 4 MHZ – 0 MHZ = 4 MHZ.
EN CUANTO A LOS DATOS BINARIOS DIGITALES GENERADOS POR
EJ. EN COMPUTADORAS:
 SE CONVIERTEN A PULSOS DIGITALES DE TENSIÓN PARA SU
TRANSMISIÓN.
CONVERSIÓN DE LA ENTRADA DE UNA PC A SEÑAL DIGITAL:



TRANSMISIÓN DE DATOS
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SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES




DATOS Y SEÑALES
ES POSIBLE LOGRAR SEÑALIZACIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL DE
DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES.
LAS SEÑALES ANALÓGICAS REPRESENTAN DATOS MEDIANTE UNA
ONDA ELECTROMAGNÉTICA QUE VARÍA CONTINUAMENTE:
 EL TELÉFONO CONVIERTE DATOS ANALÓGICOS (VOZ) EN
SEÑAL ANALÓGICA.
 EL MODEM CONVIERTE DATOS DIGITALES (PULSOS DE
TENSIÓN BINARIOS) EN SEÑAL ANALÓGICA (MODULADA
SOBRE LA FRECUENCIA DE LA PORTADORA, POR EJ.).
LAS SEÑALES DIGITALES REPRESENTAN DATOS MEDIANTE UNA
SECUENCIA DE PULSOS DE TENSIÓN:
 EL CODEX CONVIERTE DATOS ANALÓGICOS EN SEÑAL
DIGITAL.
 EL TRANSMISOR DIGITAL CONVIERTE DATOS DIGITALES EN
SEÑAL DIGITAL.
TRANSMISIÓN DE DATOS
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SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES

SEÑALIZACIÓN ANALÓGICA Y DIGITAL DE DATOS ANALÓGICOS Y
DIGITALES:
TRANSMISIÓN DE DATOS
15
TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y
DIGITAL
TRANSMISIÓN DE DATOS
16
TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y
DIGITAL

DATOS Y SEÑALES:
 DATOS ANALÓGICOS Y SEÑAL ANALÓGICA: OPCIONES:
 LA SEÑAL OCUPA EL MISMO ESPECTRO QUE LOS DATOS
ANALÓGICOS.
 LOS DATOS ANALÓGICOS SE CODIFICAN OCUPANDO UNA
PORCIÓN DISTINTA DEL ESPECTRO.
 DATOS ANALÓGICOS Y SEÑAL DIGITAL:
 LOS DATOS ANALÓGICOS SE CODIFICAN USANDO UN
CODEC PARA GENERAR UNA CADENA DE BITS.
 DATOS DIGITALES Y SEÑAL ANALÓGICA:
 LOS DATOS DIGITALES SE CODIFICAN USANDO UN MÓDEM
PARA GENERAR UNA SEÑAL ANALÓGICA.
 DATOS DIGITALES Y SEÑAL DIGITAL: OPCIONES:
 LA SEÑAL CONSISTE EN DOS NIVELES DE TENSIÓN QUE
REPRESENTAN DOS VALORES BINARIOS.
 LOS DATOS DIGITALES SE CODIFICAN PARA PRODUCIR
UNA SEÑAL DIGITAL CON LAS PROPIEDADES DESEADAS.
TRANSMISIÓN DE DATOS
17
TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y
DIGITAL

PROCESAMIENTO O TRATAMIENTO DE SEÑALES:
 TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y SEÑAL ANALÓGICA:
 SE PROPAGA A TRAVÉS DE AMPLIFICADORES; SE TRATA
DE IGUAL MANERA SI LA SEÑAL SE USA PARA
REPRESENTAR DATOS ANALÓGICOS O DIGITALES.
 TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y SEÑAL DIGITAL:
 NO SE USA.
 TRANSMISIÓN DIGITAL Y SEÑAL ANALÓGICA:
 SE SUPONE QUE LA SEÑAL ANALÓGICA REPRESENTA
DATOS DIGITALES.
 LA SEÑAL SE PROPAGA A TRAVÉS DE REPETIDORES; EN
CADA REPETIDOR, LOS DATOS DIGITALES SE OBTIENEN
DE LA SEÑAL DE ENTRADA Y SE USAN PARA REGENERAR
UNA NUEVA SEÑAL ANALÓGICA DE SALIDA.
TRANSMISIÓN DE DATOS
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TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y
DIGITAL

TRANSMISIÓN DIGITAL Y SEÑAL DIGITAL:
 LA SEÑAL DIGITAL REPRESENTA UNA CADENA DE UNOS Y
CEROS, LOS CUALES PUEDEN REPRESENTAR DATOS
DIGITALES O PUEDEN SER RESULTADO DE LA
CODIFICACIÓN DE DATOS ANALÓGICOS.
 LA SEÑAL SE PROPAGA A TRAVÉS DE REPETIDORES.
 EN CADA REPETIDOR, SE RECUPERA LA CADENA DE UNOS
Y CEROS A PARTIR DE LA SEÑAL DE ENTRADA, A PARTIR
DE LOS CUALES SE GENERA LA NUEVA CADENA DE
SALIDA.
TRANSMISIÓN DE DATOS
19
TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y
DIGITAL






LA TRANSMISIÓN ANALÓGICA ES UNA FORMA DE TRANSMITIR
SEÑALES ANALÓGICAS SIN TENER EN CUENTA EL CONTENIDO DE
LA SEÑAL:
 DATOS ANALÓGICOS: VOZ.
 DATOS DIGITALES: DATOS BINARIOS DE UN MÓDEM.
SE PRESENTA EL PROBLEMA DE LA ATENUACIÓN Y EL USO DE
AMPLIFICADORES PARA SOLUCIONARLO.
EL PROBLEMA DEL USO DE AMPLIFICADORES ES QUE TAMBIÉN
AMPLIFICAN EL RUIDO, PROBLEMA QUE SE MAGNIFICA CON LA
UTILIZACIÓN DE AMPLIFICADORES EN CASCADA:
 SE PRESENTA EL PROBLEMA DEL RUIDO ADITIVO.
LA TRANSMISIÓN DIGITAL ES DEPENDIENTE DEL CONTENIDO DE
LA SEÑAL.
SE PRESENTA EL PROBLEMA DE LA ATENUACIÓN Y EL USO DE
REPETIDORES PARA SOLUCIONARLO.
LOS AMPLIFICADORES Y REPETIDORES SON NECESARIOS PARA
SOLUCIONAR EL PROBLEMA DE LA ATENUACIÓN DE LA SEÑAL
(PÉRDIDA DE INTENSIDAD) CON LA DISTANCIA.
TRANSMISIÓN DE DATOS
20
TRANSMISIÓN ANALÓGICA Y
DIGITAL

LA TENDENCIA ACTUAL ES HACIA LA TRANSMISIÓN DIGITAL CON
SEÑALIZACIÓN DIGITAL; LAS PRINCIPALES RAZONES SON:
 TECNOLOGÍA DIGITAL CON COSTOS PROGRESIVAMENTE
DESCENDENTES Y USO MASIVO DE TECNOLOGÍA VLSI.
 INTEGRIDAD DE LOS DATOS DADAS LAS VENTAJAS DE LOS
REPETIDORES RESPECTO DE LOS AMPLIFICADORES AL NO
PRESENTAR EFECTOS ACUMULATIVOS NEGATIVOS.
 UTILIZACIÓN DE LA CAPACIDAD PLENA DE LOS MEDIOS DE
TRANSMISIÓN MEDIANTE UNA MULTIPLEXACIÓN EFICIENTE,
USANDO TÉCNICAS DIGITALES (DIVISIÓN EN EL TIEMPO) EN
VEZ DE TÉCNICAS ANALÓGICAS (DIVISIÓN EN FRECUENCIA).
 SEGURIDAD Y PRIVACIDAD ATENTO A QUE LA ENCRIPTACIÓN
SE APLICA MÁS FÁCILMENTE A DATOS DIGITALES.
 INTEGRACIÓN PERMITIDA POR EL TRATAMIENTO DIGITAL DE
DATOS ANALÓGICOS Y DIGITALES.
TRANSMISIÓN DE DATOS
21
DIFICULTADES (PERTURBACIONES)
EN LA TRANSMISIÓN
TRANSMISIÓN DE DATOS
22
DIFICULTADES (PERTURBACIONES)
EN LA TRANSMISIÓN


LAS PERTURBACIONES EN LA TRANSMISIÓN DEGRADAN LA
CALIDAD DE LA SEÑAL ANALÓGICA Y ALTERAN LAS SEÑALES
DIGITALES, PRODUCIENDO BITS ERRÓNEOS.
LAS PERTURBACIONES MÁS SIGNIFICATIVAS SON:
 ATENUACIÓN Y DISTORSIÓN DE ATENUACIÓN.
 DISTORSIÓN DE RETARDO.
 RUIDO.
TRANSMISIÓN DE DATOS
23
DIFICULTADES (PERTURBACIONES)
EN LA TRANSMISIÓN

DISTORSIÓN DE ATENUACIÓN Y DE RETARDO PARA UN CANAL DE
VOZ:
TRANSMISIÓN DE DATOS
24
ATENUACIÓN
TRANSMISIÓN DE DATOS
25
ATENUACIÓN




LA ENERGÍA DE LA SEÑAL DECAE CON LA DISTANCIA EN
CUALQUIER MEDIO DE TRANSMISIÓN.
EN MEDIOS GUIADOS GENERALMENTE LA REDUCCIÓN ES
LOGARÍTMICA Y PUEDE EXPRESARSE EN DECIBELIOS POR
UNIDAD DE LONGITUD.
EN MEDIOS NO GUIADOS LA FUNCIÓN DE ATENUACIÓN ES MÁS
COMPLEJA Y NO DEPENDE SOLO DE LA DISTANCIA, SINO DE
CONDICIONES ATMOSFÉRICAS.
SE DEBE CONSIDERAR LO SIGUIENTE:
 LA SEÑAL RECIBIDA DEBE TENER SUFICIENTE ENERGÍA PARA
PODER SER DETECTADA E INTERPRETADA ADECUADAMENTE
POR EL RECEPTOR.
 LA SEÑAL DEBE SER SUFICIENTEMENTE MAYOR QUE EL RUIDO.
 LA ATENUACIÓN ES UNA FUNCIÓN CRECIENTE DE LA
FRECUENCIA.
TRANSMISIÓN DE DATOS
26
ATENUACIÓN

EL PROBLEMA DE LA ATENUACIÓN EN FRECUENCIA:
 AFECTA ESPECIALMENTE A SEÑALES ANALÓGICAS.
 SE PUEDE SOLUCIONAR CON TÉCNICAS PARA ECUALIZAR LA
ATENUACIÓN EN UNA BANDA DE FRECUENCIAS.
 SE PUEDEN UTILIZAR AMPLIFICADORES QUE AMPLIFIQUEN
MÁS LAS FRECUENCIAS ALTAS QUE LAS BAJAS.
 SE MIDE EN DECIBELIOS PERO EN TÉRMINOS RELATIVOS DE
UNA FRECUENCIA RESPECTO DE OTRA:
 Nf = - 10 log10 (Pf / Pref) ;
 Pf Y Pref
SON LAS POTENCIAS DE SALIDA DE LA
FRECUENCIA MEDIDA Y DE LA FRECUENCIA DE
REFERENCIA CUYA POTENCIA DE ENTRADA SE CONOCE.
 EN UN CANAL DE VOZ (EJ.) Pref = P1000.
TRANSMISIÓN DE DATOS
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DISTORSIÓN DE RETARDO
TRANSMISIÓN DE DATOS
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DISTORSIÓN DE RETARDO




DISTORSIÓN DE RETARDO
ES UN FENÓMENO PECULIAR DE LOS MEDIOS GUIADOS.
SE DEBE A QUE LA VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LA SEÑAL
EN EL MEDIO VARÍA CON LA FRECUENCIA:
 TIENDE A SER MAYOR CERCA DE LA FRECUENCIA CENTRAL.
 LAS DISTINTAS COMPONENTES EN FRECUENCIA DE LA SEÑAL
LLEGARÁN AL RECEPTOR EN INSTANTES DIFERENTES DE
TIEMPO.
SE PUEDE SOLUCIONAR CON TÉCNICAS DE ECUALIZACIÓN.
TRANSMISIÓN DE DATOS
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RUIDO
TRANSMISIÓN DE DATOS
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RUIDO




RUIDO
SON LAS SEÑALES NO DESEADAS QUE SE INSERTAN ENTRE EL
EMISOR Y EL RECEPTOR.
ES EL FACTOR LIMITANTE DE MAYOR IMPORTANCIA PARA UN
SISTEMA DE COMUNICACIÓN.
SEGÚN SU ORIGEN SE PUEDE CLASIFICAR EN:
 RUIDO TÉRMICO O BLANCO.
 RUIDO DE INTERMODULACIÓN.
 DIAFONÍA.
 RUIDO IMPULSIVO.
TRANSMISIÓN DE DATOS
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RUIDO





RUIDO TÉRMICO O BLANCO
SE DEBE A LA AGITACIÓN TÉRMICA DE LOS ELECTRONES DENTRO
DEL CONDUCTOR Y ES FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA.
ESTÁ PRESENTE EN TODOS LOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Y
MEDIOS DE TRANSMISIÓN.
ESTÁ UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDO EN EL ESPECTRO DE
FRECUENCIAS.
NO SE PUEDE ELIMINAR Y LIMITA LAS PRESTACIONES DE LOS
SISTEMAS DE COMUNICACIÓN.
TRANSMISIÓN DE DATOS
32
RUIDO


LA CANTIDAD DE RUIDO TÉRMICO EN UN ANCHO DE BANDA DE 1
HZ EN CUALQUIER DISPOSITIVO O CONDUCTOR ES:
 NO = kT (W/Hz).
 NO
= DENSIDAD DE POTENCIA DEL RUIDO, EN
WATIOS/HERTZIO.
 k = CONSTANTE DE BOLTZMANN = 1,3803 x 10-23 J/°K.
 T = TEMPERATURA, EN GRADOS KELVIN.
ES INDEPENDIENTE DE LA FRECUENCIA, POR LO TANTO EL RUIDO
TÉRMICO PRESENTE EN UN ANCHO DE BANDA DE W HZ, ES:
 N = kTW (EN WATIOS).
 N = 10 log k + 10 log T + 10 log W = -228,6 dBW + 10 log T + 10 log W.
TRANSMISIÓN DE DATOS
33
RUIDO





RUIDO DE INTERMODULACIÓN
SE PUEDE PRESENTAR CUANDO SEÑALES DE DISTINTAS
FRECUENCIAS COMPARTEN EL MISMO MEDIO DE TRANSMISIÓN.
SE GENERAN SEÑALES CON FRECUENCIAS QUE SON SUMA,
DIFERENCIA O MÚLTIPLOS DE LAS FRECUENCIAS ORIGINALES.
SE PUEDE ORIGINAR POR FUNCIONAMIENTO DEFECTUOSO DE
LOS SISTEMAS O POR ENERGÍA EXCESIVA EN LA SEÑAL.
SE PRESENTA CUANDO HAY “NO LINEALIDAD” EN LA RESPUESTA
DEL TRANSMISOR, DEL RECEPTOR O DEL SISTEMA DE
TRANSMISIÓN.
TRANSMISIÓN DE DATOS
34
RUIDO








DIAFONÍA
ES UN ACOPLAMIENTO NO DESEADO ENTRE LAS LÍNEAS QUE
TRANSPORTAN LAS SEÑALES.
GENERALMENTE SE DA EN PARES TELEFÓNICOS Y A VECES EN
ANTENAS DE MICROONDAS CUANDO SE CAPTAN SEÑALES NO
DESEADAS.
GENERALMENTE ES DEL MISMO ORDEN DE MAGNITUD QUE EL
RUIDO TÉRMICO.
RUIDO IMPULSIVO
ES DISCONTINUO Y ESTÁ CONSTITUIDO POR PULSOS O PICOS
IRREGULARES DE CORTA DURACIÓN Y DE AMPLITUD
RELATIVAMENTE GRANDE.
GENERALMENTE
SE
DEBE
A
PERTURBACIONES
ELECTROMAGNÉTICAS
EXTERIORES
PRODUCIDAS
POR
TORMENTAS ATMOSFÉRICAS O FALLOS Y DEFECTOS EN LOS
SISTEMAS DE COMUNICACIÓN.
AFECTA ESPECIALMENTE A LA COMUNICACIÓN DIGITAL DE
DATOS.
TRANSMISIÓN DE DATOS
35
RUIDO

EFECTO DEL RUIDO EN UNA SEÑAL DIGITAL:
TRANSMISIÓN DE DATOS
36
CAPACIDAD DEL CANAL
TRANSMISIÓN DE DATOS
37
CAPACIDAD DEL CANAL


ES LA VELOCIDAD A LA QUE SE PUEDEN TRANSMITIR LOS DATOS.
LOS CONCEPTOS RELACIONADOS CON LA CAPACIDAD SON:
 VELOCIDAD DE LOS DATOS: ES LA VELOCIDAD EXPRESADA EN
BITS/SEG (BPS), A LA QUE SE PUEDEN TRANSMITIR LOS
DATOS.
 ANCHO DE BANDA: ES EL ANCHO DE BANDA DE LA SEÑAL
TRANSMITIDA QUE ESTARÁ LIMITADO POR EL TRANSMISOR Y
POR LA NATURALEZA DEL MEDIO DE TRANSMISIÓN; SE MIDE
EN CICLOS/SEG (HZ).
 RUIDO: NIVEL MEDIO DEL RUIDO A TRAVÉS DEL CAMINO DE
TRANSMISIÓN.
 TASA DE ERRORES: ES LA RAZÓN A LA QUE OCURREN LOS
ERRORES, CONSIDERÁNDOSE UN ERROR CUANDO SE RECIBE
UN 1 HABIÉNDOSE TRANSMITIDO UN 0 O VICEVERSA.
TRANSMISIÓN DE DATOS
38
CAPACIDAD DEL CANAL


PARA UN ANCHO DE BANDA DETERMINADO, SERÍA DESEABLE
CONSEGUIR LA MAYOR VELOCIDAD DE DATOS POSIBLE NO
SUPERANDO LA TASA DE ERRORES PERMITIDA:
 EL
MAYOR INCONVENIENTE PARA CONSEGUIR ESTE
PROPÓSITO ES LA EXISTENCIA DE RUIDO.
LOS PRINCIPALES ASPECTOS A CONSIDERAR SON:
 ANCHO DE BANDA DE NYQUIST.
 CAPACIDAD DE SHANNON.
 COCIENTE Eb/N0.
TRANSMISIÓN DE DATOS
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ANCHO DE BANDA DE NYQUIST
TRANSMISIÓN DE DATOS
40
ANCHO DE BANDA DE NYQUIST


PARA UN CANAL SIN RUIDO, SEGÚN NYQUIST:
 SI LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL ES 2W,
ENTONCES UNA SEÑAL CON FRECUENCIAS NO SUPERIORES A
W ES SUFICIENTE PARA CONSEGUIR ESTA VELOCIDAD DE
DATOS.
 DADO UN ANCHO DE BANDA DE W, LA VELOCIDAD MAYOR DE
TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL QUE SE PUEDE CONSEGUIR ES 2W.
SI LAS SEÑALES A TRANSMITIR SON BINARIAS (2 NIVELES DE
TENSIÓN), LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN DE DATOS QUE SE
PUEDE LOGRAR CON W Hz ES DE 2W bps:
 EJ.: UN CANAL DE VOZ SE UTILIZA CON UN MÓDEM PARA
TRANSMITIR DATOS DIGITALES; EL ANCHO DE BANDA ES DE
3100 Hz; LA CAPACIDAD ES C = 2W = 6200 bps.
TRANSMISIÓN DE DATOS
41
ANCHO DE BANDA DE NYQUIST



SI SE UTILIZAN SEÑALES CON MÁS DE 2 NIVELES, CADA
ELEMENTO DE SEÑAL PUEDE REPRESENTAR MÁS DE 2 BITS:
 EJ.: EN UNA SEÑAL CON 4 NIVELES DE TENSIÓN, CADA
ELEMENTO DE LA MISMA PODRÁ REPRESENTAR 2 BITS.
LA FÓRMULA DE NYQUIST PARA SEÑALES MULTINIVEL ES:
 C = 2W log2 M.
 M: N° DE SEÑALES DISCRETAS O NIVELES DE TENSIÓN.
 SI M = 8 RESULTA C = 18.600 bps.
DUPLICAR EL ANCHO DE BANDA DUPLICA LA VELOCIDAD DE
TRANSMISIÓN SI SE MANTIENE TODO LO DEMÁS INALTERADO.
TRANSMISIÓN DE DATOS
42
CAPACIDAD DE SHANNON
TRANSMISIÓN DE DATOS
43
CAPACIDAD DE SHANNON


DADO UN NIVEL DE RUIDO, CUANTO MAYOR ES LA VELOCIDAD DE
TRANSMISIÓN, MAYOR ES LA TASA DE ERRORES:
 MÁS BITS SE VEN AFECTADOS (LOS BITS SE HACEN MÁS
“CORTOS” AL AUMENTAR LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN).
DADO UN NIVEL DE RUIDO, INCREMENTANDO LA ENERGÍA DE LA
SEÑAL SE MEJORARÍA LA RECEPCIÓN DE LOS DATOS EN
PRESENCIA DE RUIDO:
 LA RELACIÓN SEÑAL–RUIDO (SNR O S/N) SE MIDE EN EL
RECEPTOR Y SE EXPRESA EN DECIBELIOS:
 (S/N)dB = 10 log10 (POTENCIA DE SEÑAL/POTENCIA DE RUIDO).
 ES
IMPORTANTE EN LA TRANSMISIÓN DE DATOS
DIGITALES YA QUE ESTABLECE LA MÁXIMA VELOCIDAD
DE TRANSMISIÓN QUE SE PUEDE CONSEGUIR.
TRANSMISIÓN DE DATOS
44
CAPACIDAD DE SHANNON

SEGÚN SHANNON, LA CAPACIDAD MÁXIMA DEL CANAL CON
RUIDO ES:
 C = W log2 (1 + (S/N)).
 C = CAPACIDAD DEL CANAL EN bps.
 W = ANCHO DE BANDA DEL CANAL EN Hz.
 EJ.: UN MODEM TRANSMITE DATOS DIGITALES SOBRE UN
CANAL DE VOZ; W = 3100 Hz; (S/N) = 30 dB = 1000:1; LA
CAPACIDAD SERÁ:
 C = 3100 log2 (1 + 1000) = 30.894 bps.
 REPRESENTA EL MÁXIMO TEÓRICO, NO PRÁCTICO, YA QUE
SÓLO SE HA CONSIDERADO EL RUIDO BLANCO.
TRANSMISIÓN DE DATOS
45
CAPACIDAD DE SHANNON

EJ. DE RELACIÓN DE LAS FÓRMULAS DE SHANNON Y NYQUIST:
 EL ESPECTRO DE UN CANAL ESTÁ ENTRE 3 MHz Y 4 MHz Y LA
SNRdB = 24 dB:
 W = 4 MHz – 3 MHz = 1 MHz.
 SNRdB = 24 dB = 10 log10 (SNR).
 SNR = 251.
 SEGÚN SHANNON: C = W log2 (1 + (S/N)) = 106 x log2 (1+251)
• ≈ 106 x 8 = 8 Mbps.
 ESTE ES EL LÍMITE TEÓRICO; SEGÚN NYQUIST SE PUEDE
CALCULAR EL N° DE NIVELES DE SEÑALIZACIÓN
NECESARIOS PARA LOGRARLO:
• C = 2W log2 M.
• 8 x 106 = 2 x (106) x log2 M.
• 4 = log2 M.
• M = 16.
TRANSMISIÓN DE DATOS
46
COCIENTE Eb/N0
TRANSMISIÓN DE DATOS
47
COCIENTE Eb/N0



LA MEDIDA DE LA EFICACIA DE UNA TRANSMISIÓN DIGITAL ES LA
RAZÓN C/W, QUE EXPRESA LOS bps POR Hz OBTENIDOS.
SE PUEDE CONSIDERAR UNA EFICIENCIA TEÓRICA (LEY DE
SHANNON) Y UNA EFICIENCIA REAL EN LA TRANSMISIÓN.
DE LA EXPRESIÓN DE C SE PODRÍA CONSIDERAR QUE PARA UN
NIVEL DE RUIDO DADO, LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN SE
PODRÍA AUMENTAR INCREMENTANDO:
 LA ENERGÍA DE LA SEÑAL (S).
 EL ANCHO DE BANDA (W).
TRANSMISIÓN DE DATOS
48
COCIENTE Eb/N0




LO ANTERIOR ESTÁ LIMITADO POR:
 AL AUMENTAR LA ENERGÍA DE LA SEÑAL, TAMBIÉN LO
HACEN LAS NO LINEALIDADES DEL SISTEMA:
 AUMENTA EL RUIDO DE INTERMODULACIÓN.
 CUANTO MAYOR SEA EL ANCHO DE BANDA, MAYOR RUIDO
SE INTRODUCIRÁ AL SISTEMA (SE HA SUPUESTO RUIDO
BLACO):
 DISMINUYE LA RELACIÓN (S/N).
UN PARÁMETRO APROPIADO PARA DETERMINAR LAS TASAS DE
ERROR Y LA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN ES Eb/NO.
SEA UNA SEÑAL, DIGITAL O ANALÓGICA, QUE CONTENGA DATOS
DIGITALES BINARIOS TRANSMITIDOS A UNA RAZÓN DE BITS R.
1 W = 1 J/SEG = 1 J/s: 1 WATT = 1 JOULE/SEGUNDO.
TRANSMISIÓN DE DATOS
49
COCIENTE Eb/N0



LA ENERGÍA POR BIT DE LA SEÑAL ES:
 Eb=STb.
 S: POTENCIA DE LA SEÑAL; Tb: TIEMPO NECESARIO PARA
ENVIAR UN BIT; R=(1/Tb): VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN.
LO ANTES EXPRESADO PERMITE DEDUCIR LO SIGUIENTE:
 Eb/NO = (S/R)/NO = S/(kTR).
 Eb/NO = S – 10 log R + 228,6 dBW – 10 log T (EN DECIBELIOS).
 DADO Eb/NO CUANDO SE AUMENTA R, LA POTENCIA DE LA
SEÑAL
TRANSMITIDA RELATIVA AL
RUIDO,
DEBE
AUMENTARSE.
EJEMPLO: ¿QUÉ NIVEL DE SEÑAL RECIBIDA SE NECESITA SI LA
PROBABILIDAD DE ERROR EN UN BIT ES 10-4; Eb/NO = 8,4 dB; T =
290°K; VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN = 2400 bps?:
 8,4 = S(dBW) – 10 log 2400 + 228,6 dBW – 10 log 290.
 8,4 = S(dBW) – (10) (3,38) + 228,6 – (10) (2,46).
 S = -161,8 dBW.
TRANSMISIÓN DE DATOS
50