Comunicación de Datos

Comunicación de Datos
Conceptos y Teoría de la Comunicación
de Datos
Señales Analógicas
„
„
Poseen una forma Senoidal
La variación de sus parámetros permite la
representación de información
Periodo T = 1 / Frecuencia
Amplitud A
Tiempo
Fase
1
Señales digitales
„
„
„
Las señales digitales
tienen forma
cuadrada
Normalmente de dos
estados
Sin embargo, existen
señales digitales de
varios niveles (señal
n-aria)
Voltaje
Tiempo
Voltaje
Tiempo
Dos tipos de señales
„
Se pueden hablar de dos tipos de señal:
‰
‰
„
Analógicas
Digitales
Dependiendo de cómo se propaguen las
señales por el medio, será posible recuperar
todos los parámetros de una señal o una
parte de ellos
2
Medio de Propagación
„
„
„
Un medio de propagación sirve para propagar
información
Un canal está conformado por medios de
propagación
Parámetros de un canal:
‰
‰
‰
„
Ancho de Banda
Capacidad del Canal
Susceptibilidad al ruido
El ancho de banda (frecuencia) y la atenuación
(amplitud) imponen restricciones a las variaciones
de la señal
Ancho de Banda
„
„
El ancho de banda es el rango de
frecuencias que una señal puede tener al
pasar por un canal
Generalmente, por medio del análisis de las
series de Fourier, se busca las frecuencias
con las armónicas esenciales de la señal
(ancho de banda adecuado)
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Atenuación
„
„
„
Suceso en el cual la amplitud de una señal
se ve disminuida debido a la resistencia que
opone el medio a la propagación
electromagnética
Entre mayor frecuencia, mayor atenuación
Cálculo de la atenuación:
A = 10 log10 (
P1
)
P2
Atenuación
„
„
La atenuación se mide en dB (decibeles o
decibelios)
Por ejemplo, si por un medio entra una señal
con una potencia de 30 W y por el otro
segmento se obtiene una señal con 23 W, la
atenuación sufrida por la señal es de 1.15 dB
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El ancho de banda y la capacidad de
un canal
„
„
„
Para sacar mayor provecho del ancho de
banda limitado por los medios, generalmente
se asigna más de un bit a la variación de
parámetros de una señal
Cada elemento de señal representa un
conjunto de bits
La cantidad de variaciones de parámetros de
una señal representa la capacidad de un
canal
Nyquist
„
Según el teorema de Nyquist, la capacidad
de un canal C (sin contemplar ninguna clase
de ruido) está dado por:
C = 2W log 2 L
W = ancho de banda (Hz)
L = Número de símbolos posibles (variación de
señal)
5
Nyquist
„
„
Por ejemplo, si W = 300 Hz y se manejan
dos símbolos o niveles de señalización,
entonces:
C=(2)(300Hz)(log 2) = 600 símbolos / seg
Nota: log L se usa para calcular el número
de bits que es posible representar por cada
2
símbolo
Nyquist
„
„
„
„
El número de variaciones de la señal por
segundo se le conoce como baud
Notemos que los bauds no necesariamente
coinciden con los bps
A mayor número de niveles de señalización,
mayor la capacidad del canal
Sin embargo, la complejidad de los métodos
para transmitir y recibir la señal es mayor
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El ruido
„
„
Los medios de transmisión no son inmunes al ruido
(por ejemplo, el ruido térmico o blanco)
Shanon introdujo una expresión que considera el
ruido blanco, dada por:
C = W log 2 (1 + S / N )
Donde:
„ W: ancho de banda
„ S / N: razón de la energía de la señal con respecto
a la energía del ruido
Shanon
„
La razón S / N es proporcional a la relación
señal – ruido, la cual se expresa como:
( SNR ) dB = 10 log10 ( S / N )
„
Por ejemplo, si consideramos un canal con
un ancho de banda de 3100 Hz y una razón
S / N de 1000 a 1, la capacidad del canal
será:
C = (3100Hz)log(1+1000)=30,898 bps
7
Shanon
„
Analizando el mismo ejemplo, si en lugar de
darnos el valor de S / N nos proporcionaran
el valor SNR = 30 db, la forma de operar
será:
30 = 10 log10 ( S / N ) ⇒ S / N = 103
„
Con el valor anterior, llegaremos al mismo
resultado que se había expuesto
Análisis
„
Para aumentar la capacidad de un canal, se
pueden variar dos parámetros:
‰
‰
Aumentar el ancho de banda del canal
Aumentar el número de niveles de señalización
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