Laboratorio Nro. 1 - Universidad Nacional de Quilmes

DEPARTAMENTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE QUILMES
Roque Sáenz Peña 352 – (B1876BXD) Bernal – Buenos Aires – Argentina
TEORÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES
LABORATORIO Nº 1
Parte A
Nuevas Tecnologías y Servicios del ámbito de las Telecomunicaciones.
1.1.
¿Qué tecnología utilizan las redes locales inalámbricas enmarcadas en la norma
IEEE 802.11?
1.2.
¿Cuáles son las diferencias más significativas entre WIFI, WIMAX y Bluetooth?
1.3.
Describa brevemente el sistema de satélite VSAT (principales características,
componentes del sistema, tipos de datos que se pueden transmitir, aplicaciones
comerciales más comunes, enumere ventajas y desventajas). Nombre al menos
3 operadores de servicios VSAT para Argentina.
1.4.
¿A qué altura promedio se ubican los satélites utilizados para sistemas GPS?
¿Cuánto tarda en orbitar la tierra?
1.5.
Explique sencillamente cuál es el principio de funcionamiento de los sistemas
GPS. ¿De qué parámetro depende la exactitud del sistema? Nombre
aplicaciones de los sistemas GPS. ¿Cuántos satélites tiene la red GPS?
1.6.
Realizar una tabla con las bandas de radiofrecuencia incluyendo las bandas de
micro ondas que se utilizan en Argentina. Indique para qué servicios y/o usos
está asignada cada banda. Indique si son licenciadas (concesión o autorización)
o de uso libre (bajo ciertas condiciones).
Laboratorio Nº 1
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Parte B
REPRESENTACIÓN DIGITAL DE SEÑALES
CUANTIZACIÓN
Ayuda Memoria:
Tanto la transmisión digital de señales analógicas como su almacenamiento implican
un cambio en la representación de las mismas a un formato digital. Lo primero que
hacemos es tomar muestras de la señal cada cierto intervalo de tiempo, con esto
logramos discretizar el eje temporal.
Luego se convierte el valor de cada muestra en un número binario de n cifras.
La calidad del cuantizador está muy relacionada a la cantidad de dígitos usados para
expresar el valor de la muestra, muchas veces este parámetro lo encontramos
expresado como Nro. de bits del conversor A/D.
En este laboratorio intentaremos simular dichos procesos.
1. Cuantización Uniforme
Se propone simular una cuantización uniforme de 4, 3 y 2 bits para una señal
sinusoidal de amplitud 1 y frecuencia 1 Hz.
Se presenta como guía el siguiente esquema.
Ayuda de los Bloques:
•
En Signal Generator seleccionar una señal seno x(n) con la amplitud y
frecuencia requeridas.
•
El bloque Zero-Order Hold juega el papel de muestreador temporal. El período
de muestreo se fijara en : A 0,01 (Fs = 100 Hz).
•
El bloque de saturación fija el rango en el que la señal puede tomar valores. En
este caso el rango es de §1. Dado que la señal no supera el rango permitido, la
aparición de este bloque es puramente formal.
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EJERCICIO 1
Comparar la señal error y su relación con el número de bits de cuantizador para 4 bits
(q=2/16), 3 bits (q = 2/8) y 2 bits (q = 2/4).
Sacar conclusiones.
Ayuda Memoria:
La señal de error e(n) corresponde a un ruido de cuantización ya que la señal
cuantizada y(n) se obtiene como y(n) = x(n)+e(n). Una medida de calidad de una
señal degradada con ruido es la relación Señal-Ruido (SNR), cuya definición general y
específica para un cuantizador uniforme es la siguiente.
En el caso de una señal sinusoidal la potencia Ex es A2=2 (A es la amplitud del seno).
La unidad de SNR es el (dB).
EJERCICIO 2
Comprobar la coincidencia entre la SNR calculada mediante la fórmula anterior y la
SNR medida a partir de la simulación de Simulink para cuantizadores de 4, 3 y 2 bits.
Para obtener la SNR experimental aplicar en la ventana de comandos de Matlab la
expresión:
10*log10(sum(signal.*signal)/sum(error.*error))
EJERCICIO 3
Se propone ahora simular los efectos de la cuantización uniforme sobre una señal de
voz (tomada de algún archivo de audio de pocos segundos de duración muestreada
con n bits de manera que su calidad sea media). Para ello se construirá el esquema
Simulink presentado como guía.
A partir de una señal de voz original se pide cuantizar la señal con menos bits que la
original.
Medir la SNR para cada uno de los casos anteriores y reproducir la señal cuantizada
en la tarjeta de audio. Comentar los resultados.
Nota: Para realizar este ejercicio, tenga en cuenta los siguientes comandos de Matlab
que pueden ser de utilidad:
WAVREAD
WAVRECORD
WAVWRITE
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Se presenta como guía el siguiente esquema.
2. Cuantización mediante Ley-µ
EJERCICIO 4
Modificar el diagrama utilizado en la simulación de la cuantización uniforme para
señales de voz para implementar el cuantizador ley µ.
Medir la SNR para cada uno de los casos (cuantización de 4, 3 y 2 bits) y reproducir la
señal cuantizada en la tarjeta de audio.
Comparar con los resultados del cuantizador uniforme.
Sacar conclusiones
Nota: Usar µ = 255 y Xmax = 2048 para los bloques de simulink.
EJERCICIO 5
Modificar el esquema y adicionar dos “SCOPE”, uno antes de comprimir la señal con
un filtro con ley µ y otro posterior al filtro con ley µ.
Sacar conclusiones en base a lo visualizado.
EJERCICIO 6
Graficar la Densidad Espectral de la Señal (Utilizando Matlab):
A la entrada del sistema.
A la salida del filtro ley µ.
A la salida del sistema.
Sacar conclusiones.
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Parte C
DETECCIÓN DE SEÑALES BINARIAS EN PRESENCIA DE RUIDO
1. Filtro Adaptado.
EJERCICIO 7
Dado los siguientes pares de señales, añada ruido y pruebe el comportamiento del
filtro adaptado para la detección de las mismas.
S1a = A 0 <t< T/2 , 0 T/2<t<T
S1b= 0 0<t<T/4 , A T/4 <t < ¾ T , 0 ¾ T<t <T
S2a = A
S2b = 0
0 <t< T/2
0 <t< T/2
, 0 T/2<t<T
, A T/2<t<T
S2a = A 0 <t< T/2 , 0 T/2<t<T
S2b = -A 0 <t< T/2 , 0 T/2<t<T
Grafique los resultados obtenidos.
Sacar conclusiones.
**** Algunos comandos de Matlab de utilidad: xcorr, xcorr2, randn, plot .
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Parte D
MODULACIÓN DIGITAL
En este ítem la idea es realizar la simulación de una modulación y demodulación para
luego sacar conclusiones según lo simulado.
Descripción de la simulación a implementar:
Lo primero será definir la dimensión del parámetro M según la modulación M-aria a
simular.
Luego definir Fd como la frecuencia de bits para el mensaje original.
Para la simulación utilizar Fd = 1 (un bit por segundo).
Definir Fs como la frecuencia de muestreo de la señal modulada.
Para nuestra simulación utilizar 3 muestras por segundo para la señal modulada
(recordar que Fs debe ser mayor a Fd).Crear el mensaje digital aleatorio con el comando randint.
x = randint(100,1,M)
Realizar la modulación del mensaje digital con el comando dmodce.
Mdigital-mod = dmodce(x,Fd,Fs,'tipo de modulación',M);
Luego agregar ruido blanco al resultado de la modulación utilizando el comando
randn para adicionar ruido al mensaje digital modulado (tener en cuenta la parte
imaginaria).
Luego realizar el diagrama de dispersión utilizando el comando scatterplot tanto de
la señal modulada con ruido como sin ruido (realizarlos en un mismo gráfico en
diferentes colores).
Luego demodular el mensaje con el siguiente comando:
z = ddemodce(Mdigital-mod con ruido,Fd,Fs,'tipo de modulación',M);
y calcular la tasa de error de los símbolos con el comando symerr.
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EJERCICIO 8
Utilizando el planteo anterior, realizar la modulación y demodulación PSK y ASK para
M=2, 4, 8 para los niveles de ruido del 10% y 20 %. Sacar conclusiones.
Graficar el espectro de cada una de las señales moduladas y sacar conclusiones
respecto a las ventajas y desventajas que posee cada tipo de modulación.
¿Qué ocurre a medida que aumentamos el valor de M?
NOTA:
Citar las bibliografías y fuentes consultadas para la resolución del laboratorio.Fecha Final de Entrega 22/11.-
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