INSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTLA GUTIERREZ

Comunicación digitalIntroducción a telecomunicaciones

Unidad III

Nombre de los alumnos:Ballinas Bermudez Luis EnriqueRoss Felipe Didier EvanderDominguez Barcenas Brayan

28/mayo/2014

3.-Comunicación Digital3.1. Modulación Digital.3.1.1. Introducción.3.1.2. Teorema de Shannon.3.1.3. Modulación digital ASK.3.1.4. Modulación digital FSK.3.1.5. Modulación digital PSK.3.1.6. Modulación digital QAM.3.2. Comunicación de datos.3.2.1. Transmisión digital de datos.3.2.2. Detección de errores.3.2.3. Conversión de datos3.2.4. Transmisión en paralelo y serial.3.2.5. Modulación por codificación de pulsos (PCM).3.2.6. Modulación delta.

3.2.7. Modulación por pulsos (PAM, PWM, PPM).3.2.8. Interfaces seriales3.3. Multiplexado y Demultiplexado.3.3.1. Principios de multiplexado.3.3.2. Multiplexado por división de frecuencia. 3.3.3. Multiplexado por división de tiempo.3.3.4. Multiplexado por división de código.3.3.5. Circuitos Multiplexores yDemultiplexores

ÍNDICE

3.1 Comunicació

n digital

3.1.1 IntroducciónSe denomina modulación, a la operación mediante la cual ciertas características de una onda denominada portadora, se modifican en función de otra denominada moduladora, que contiene información, para que esta última pueda ser transmitida. También podemos decir, que la Modulación es una técnica empleada para modificar una señal con la finalidad de posibilitar el transporte de informaciones a través de un canal de comunicación y recuperar la señal en su forma original en la otra extremidad. El concepto de modulación se basa en poder controlar la variación de alguno de los parámetros (amplitud, frecuencia, fase) de una señal, denominada portadora. Tiene por objeto adaptar la información digital al medio radioeléctrico mediante la analogización a frecuencias de microondas.

Modulación digital.Es un proceso mediante el cual se trasforman los símbolos digitales en forma de onda adecuadas para la transmisión sobre un canal de comunicación.

 Ventajas de la modulación digital.

 - Inmunidad frente al ruido.- Fácil de multiplicar.- Codificado, encriptación.- Modulación-Demodulación con DSPs.

3.1.2 Teorema de ShannonEn teoría de la información, el teorema de Shannon-Hartley es una aplicación del teorema de codificación para canales con ruido. El teorema establece la capacidad del canal de Shannon, una cota superior que establece la máxima cantidad de datos digitales que pueden ser transmitidos sin error (esto es información) sobre dicho enlace de comunicaciones con un ancho de banda específico y que está sometido a la presencia de la interferencia del ruido.

Considerando todas las posibles técnicas de codificación de niveles múltiples y polifásicas, el teorema de Shannon-Hartley indica que la capacidad del canal C es:

donde:es el ancho de banda del canal en Hertz.es la capacidad del canal (tasa de bits de información bit/s)es la potencia de la señal útil, que puede estar expresada en (W, mW, etc.)es la potencia del ruido presente en el canal, (mW,  W, etc.) que trata de enmascarar a la señal útil.

3.1.3. Modulación digital ASK.La modulación por desplazamiento de amplitud (ASK), es una forma de modulación en la cual se representan los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda portadora en función de los datos a enviar.La amplitud de una señal portadora análoga varía conforme a la corriente de bit (modulando la señal), manteniendo la frecuencia y la fase constante. El nivel de amplitud puede ser usado para representar los valores binarios 0s y 1s. Podemos pensar en la señal portadora como un interruptor ON/OFF. En la señal modulada, el valor lógico 0 es representado por la ausencia de una portadora, así que da ON/OFF la operación de pulsación y de ahí el nombre dado. Es lineal y sensible al ruido atmosférico, distorsiones, condiciones de propagación en rutas diferentes, entre otros factores. Esto requiere una amplitud de banda excesiva y es por lo tanto un gasto de energía. Tanto los procesos de modulación ASK como los procesos de demodulación son relativamente baratos.

3.1.4. Modulación digital FSK.La modulación por desplazamiento de frecuencia o FSK, es una técnica de transmisión digital de información binaria (ceros y unos) utilizando dos o más frecuencias diferentes. La señal moduladora solo varía entre dos valores de tensión discretos formando un tren de pulsos donde uno representa un "1" o "marca" y el otro representa el "0" o "espacio".

En FSK, el bit rate = baud rate. Así, por ejemplo, un 0 binario se puede representar con una frecuencia f1, y el 1 binario se representa con una frecuencia distinta f2.

3.1.5. Modulación digital PSKConsiste en un procedimiento de la onda portadora en función de un bit de dato (0 , 1). Un bit 0 corresponde a la fase 0; en cuanto al bit 1, corresponde a la fase g.  Por tanto, este ángulo está asociado con un dato al ser transmitido y con una técnica de codificación usada para representar un bit. Se caracteriza porque la fase de la señal portadora representa cada símbolo de información de la señal moduladora, con un valor angular que el modulador elige entre un conjunto discreto de "n" valores posibles..(Multi-PSK): En este sistema la fase de la señal portadora puede tomar secuencialmente N valores posibles separados entre sí por un ángulo definido porEste es un caso de transmisión multinivel, donde la portadora tomará los N valores posibles de acuerdo a los niveles de amplitud de la señal moduladora.

3.1.6. Modulación digital QAMLa modulación de amplitud en cuadratura o QAM es una técnica que transporta datos, mediante la modulación de la señal portadora, tanto en amplitud como en fase. Esto se consigue modulando una misma portadora, desfasada en 90°. La señal modulada en QAM está compuesta por la suma lineal de dos señales previamente moduladas en Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida.Se asocian a esta tecnología aplicaciones tales como:Modems telefónicos para velocidades superiores,Transmisión de señales de televisión, microondas, satélite (datos a alta velocidad por canales con ancho de banda restringido).Modulación TCM que consigue velocidades de transmisión muy elevadas combinando la modulación con la codificación de canal.

3.2. Comunicación de datos.La comunicación es el proceso de compartir un mensaje. Una conversación entre dos personas es un ejemplo de comunicación. Las comunicaciones de datos se refieren a la compartición de mensajes virtuales. Las comunicaciones electrónicas, como los correos electrónicos y los mensajes instantáneos, así como las llamadas de teléfono son ejemplos de comunicaciones de datos.

3.2.1. Transmisión digital de datos.Es la transferencia física de datos (un flujo digital de bits) por un canal de comunicación de un lugar a otro. Ejemplos de estos canales son cables de par trenzado, fibra óptica, los canales de comunicación inalámbrica y medios de almacenamiento. 

cable de par trenzado fibra óptica

Ejemplos

comunicación inalámbrica medios de almacenamiento  

3.2.2. Detección de errores.consiste en monitorear la información recibida y a través de técnicas implementadas en el Codificador de Canal ya descrito, determina si un carácter, caso asincrónico, o un grupo de datos, caso sincrónico, presentan algún o algunos errores.COMUNICACIÓN ASINCRÓNICO: Se refiere al acceso a información entre usuarios/as de la red de manera no simultánea, puede ser por texto, sonido, o videoconferencia, la cual incluye imagen y sonido.COMUNICACIÓN SINCRÓNICO: Se refiere al acceso inmediato, en tiempo real de información u otros datos, por ejemplo la mensajería instantánea.

3.2.3. Conversión de datos.

la conversión de datos es el proceso de transformación de datos informáticos de una representación concreta a otra, cambiando los bits de un formato a otro, normalmente para lograr la interoperatibilidad de aplicaciones o sistemas diferentes. Al nivel más simple, la conversión de datos puede ejemplificarse por la conversión de un fichero de texto desde una codificación de caracteres a otra. Interoperabilidad: Define como la habilidad de dos o más sistemas o componentes para intercambiar información y utilizar la información intercambiada.

3.2.4. transmisión en paralelo y serie.

Transmisión paralela: es el envío de datos de byte en byte, sobre un mínimo de ocho líneas paralelas a través de una interfaz paralela, por ejemplo la interfaz paralela Centronics para impresoras.Byte: es una unidad de información utilizada como un múltiplo del bit.

Transmisión en serie: es el envío de datos bit a bit sobre una interfaz serie.Bit: es un dígito del sistema de numeración binario.

Transmisión de datos paralelo Transmisión de datos en serie

3.2.5. Modulación por codificación de pulsos (PCM).Este tipo de modulación, sin duda es la más utilizada de todas las modulaciones de pulsos es, básicamente, el método de conversión de señales analógicas a digitales, PCM siempre conlleva modulación previa de amplitud de pulsos.Ventajas:*Resistencia ante el ruido e interferencia en el canal de comunicaciones.*Mejor eficiencia de la señal codificada a lo largo de la trayectoria de transmisión.*Facilidad de ocultar la información para su transmisión segura.Desventajas:*Mayor costo del sistema.*Mayor complejidad del sistema.*Mayor ancho de banda necesario.

3.2.6. Modulación delta.Es una modulación donde se convierte una señal analógica en una señal digital.La modulación delta consiste en comprar la señal dada con una sucesión de pulsos de amplitud los cuales son crecientes mientras la amplitud de esta sucesión se encuentra por debajo de la amplitud de la señal dada y es decreciente cuando la amplitud de los pulsos de muestreo supera la amplitud de la señal.

La principal ventaja de la modulación delta con respecto a la modulación de pulsos codificados es que es sencilla de implementar. No obstante en general con la modulación de pulsos codificados se consigue una mejor relación señal ruido que con una modulación delta.

Como la modulación delta aproxima la señal X(t) mediante una función escalonada lineal, el cambio de la señal debe se relativamente lento en comparación con la tasa de muestreo.Sobrecarga de pendiente: Cuando la velocidad de cambio es muy grande se tiene lo que se denomina sobrecarga de pendiente, puede reducirse aumentando la altura de los escalones.

Ruido granular: este es el resultado de la utilización de un escalón de altura muy grande en tramos donde la señal tiene poca variación. El ruido granular puede reducirse disminuyendo la altura de los escalones.

La señal obtenida no será la señal transmitida, sino que en su lugar se transmite una sucesión de dígitos binarios los cuales sólo indican la polaridad de los escalones.La secuencia binaria se puede usar en el receptor para reconstruir la función escalera obtenida durante el muestreo de la señal original.

3.2.7 MODULACION POR PULSOS

Es cuando la señal de información es discreta, tanto en amplitud como en tiempo, permitiendo la transmisión digital como una secuencia de pulsos codificados, todos de la misma amplitud. Encontramos tres tipos de modulaciones en esta categoría y son:I. PAMII. PWMIII. PPM

PAM (MODULACION PORAMPLITUD DE PULSOS)

Consiste en cambiar la amplitud de una señal, de frecuencia fija, en función del símbolo a transmitir.

PWM(MODULACION POR ANCHODE PULSOS)

es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica (una senoidal o una cuadrada, por ejemplo), ya sea para transmitir información a través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energía que se envía a una carga.

PPM(MODULACION POR POSICION DE PULSOS)

El ancho y la amplitud de los pulsos permanece constante siendo la posición de los mismos lo que varía de acuerdo con la amplitud de la moduladora.

Este tipo de modulación se usa principalmente en sistemas de comunicación óptica, donde tiende a haber poca o ningún tipo de interferencia por caminos múltiples.

PPM(MODULACION POR POSICION DE PULSOS)

¿Qué que es una interfaz?Es la conexión física y funcional entre dos sistemas o dispositivos de cualquier tipo dando una comunicación entre distintos niveles. Y se les llama serial porque los bits se reciben uno detrás de otro o “en serie”

3.2.8 INTERFACES SERIALES

TIPOS DE INTERFACES SERIALES

La multiplexación es la combinación de dos o más canales de información en un solo medio de transmisión usando un dispositivo llamado multiplexor. El proceso inverso se conoce como demultiplexación.La demultiplexación es la recuperación de dos o más canales de información en un solo medio de transmisión usando un dispositivo llamado demultiplexor.

3.3 MULTIPLEXADO Y DEMULTIPLEXADO

Los multiplexores son circuitos combinacionales con varias entradas y una única salida de datos, están dotados de entradas de control capaces de seleccionar una, y sólo una, de las entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada hacia dicha salida.

3.3.1 MULTIPLEXOR

Es un circuito combinacional que tiene una entrada de información de datos d y n entradas de control que sirven para seleccionar una de las 2n salidas, por la que ha de salir el dato que presente en la entrada.

DEMULTIPLEXOR

Es una técnica que consiste en dividir mediante filtros el espectro de frecuencias del canal de transmisión y desplazar la señal a transmitir dentro del margen del espectro correspondiente mediante modulaciones, de tal forma que cada usuario tiene posesión exclusiva de su banda de frecuencias (llamadas subcanales).

3.3.2 MULTIPLEXADO POR DIVISION DE FRECUENCIA

Se emplea este tipo de multiplexación para usuarios telefónicos, radio, TV que requieren el uso continuo del canal.

Es una técnica que permite la transmisión de señales digitales y cuya idea consiste en ocupar un canal (normalmente de gran capacidad) de transmisión a partir de distintas fuentes, de esta manera se logra un mejor aprovechamiento del medio de transmisión. En ella, el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo).

3.3.3 MULTIPLEXADO POR DIVISION DE TIEMPO

La multiplexación por división de código, acceso múltiple por división de código o CDMA (del inglés Code Division Multiple Access) es un término genérico para varios métodos de multiplexación o control de acceso al medio basados en la tecnología de espectro expandido.

3.3.4 MULTIPLEXADO POR DIVISION DE CODIGO

ESPECTRO EXPANDIDO.Es una técnica de modulación empleada en telecomunicaciones para la transmisión de datos digitales y por radiofrecuencia.El fundamento básico es el "ensanchamiento" de la señal a transmitir a lo largo de una banda muy ancha de frecuencias, mucho más amplia, de hecho, que el ancho de banda mínimo requerido para transmitir la información que se quiere enviar.

MULTIPLEXADO POR DIVISION DE CODIGO

Circuitos Multiplexores 74151 74153 74157 74158

3.3.5 CIRCUITOS MULTIPLEXORES Y DEMULTIPLEXORES

Circuitos Demultiplexores7415674139741387415474159

CARACTERISTICAS MULTIPLEXOR

CARACTERISTICAS DEMULTIPLEXOR

CARACTERISTICAS DEMULTIPLEXOR

CONCLUSIÓN BRAYAN

La comunicación de datos en sistemas digitales es mas eficaz en su funcionamiento debido a que los riesgos de sufrir daños son menores.La tecnología ha hecho posible la comunicación de datos entre diferentes equipos y entre usuarios; esta Conectividad es la que permite el uso de bases de datos distribuidas, el intercambio electrónico de datos, las redes internacionales y los sistemas de punto de venta, entre muchas otras aplicaciones, proporcionando un escenario de intercambio de información con posibilidades limitadas.

CONCLUCION DIDIER ROSS

Sin duda la comunicación digital nos es de suma importancia desde hace unos años y es tan grande la manera en que nos hemos empapado de el que es muy común hacer acceso de esta, la cantidad de información que encontramos de esta es enorme, es cuestión de saber darle un buen uso pues existen infinidad de herramientas que nos ayudan tanto en el trabajo, escuela y en la vida diaria, lo mejor de toda esta gama de información es decisión propia.

CONCLUSION ENRIQUE BALLINAS

La comunicación es algo vital en la sociedad actual y gracias al avance de la tecnología esto ha sido posible.Y personas que están del otro lado del mundo pueden comunicarse de manera rápida y efectiva con sus seres queridos en cuestión de segundos.Además que a comparación de la comunicación analógica esta es menos propensa al ruido lo que hace que sea mas confiable y efectiva.