COMUNICAÇÃO DIGITAL TRANSMISSÃO DIGITAL EM BANDA BASE Evelio M. G. Fernández - 2009.
Banda Base
Transcript of Banda Base
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Facultad de Ciencias de la Electrónica
Sistemas de Comunicación II
Modulador y Demodulador Banda Base.
Profesor:
M.C. Tovilla Heredia Rubisel
Equipo:
Torres Cortes Javier 200329895
Sotomayor Luna Alejandro 200328983
Gutiérrez Gutiérrez Arizbeth 200415555
Primavera 2008
I. Introducción‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐3
I.I Transmisión en banda base ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐4
I.II Características de la transmisión en banda base‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐4
II. Desarrollo técnico‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐5
III. Simulaciones ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ ¡Error! Marcador no definido.
IV. Desarrollo Experimental‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐8
V. Resultados ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐9
VI. Conclusiones ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 12
VII. Referencias ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 12
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I. Introducción Se denomina banda base al conjunto de señales que no sufren ningún proceso de modulación a la salida de la fuente que las origina, es decir son señales que son transmitidas en su frecuencia original. Dichas señales se pueden codificar y ello da lugar a los códigos de banda base.
Las señales empleadas en banda base se pueden clasificar de la siguiente forma:
Unipolares
En este caso un 1 siempre toma una polaridad, positiva o negativa, mientras que un 0 vale siempre 0.
Polares
En este caso la señal tomara valores positivos para un 1 lógico y negativos para un 0 lógico pero nunca toma el valor 0.
Bipolares
En este caso un dígito toma valor con polaridad alternada mientras que el otro permanece siempre en 0.
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I.I Transmisión en banda base
Es utilizada para cortas distancias debido a su bajo costo. El MODEM no efectúa modulación alguna sino que solo las codifica.
Los datos se codifican para solucionar los siguientes aspectos inherentes a la banda base:
Disminuir la componente continua
Proveer sincronismo entre transmisor y receptor
Permitir detectar la presencia de la señal en la línea
Como se está trabajando con pulsos, de acuerdo al desarrollo de Fourier, se puede tener un valor importante de la componente continua. Al codificar se trata de disminuir dicho valor pues el sistema de transmisión puede poseer amplificadores y/o transformadores que no tendían en cuenta la componente continua y ello provocaría una deformación de la señal. Es posible utilizar banda base en redes LAN y en otro tipo de redes siempre y cuando no se emplee la red pública de comunicaciones.
I.II Características de la transmisión en banda base
La señal más simple que se emplea es la NRZL (NonReturn to Zero Level). La señal no retorna a 0 y el pulso de tensión tiene la duración de 1 bit. Generalmente un 1 lógico es un pulso de tensión mientras que un 0 lógico es la ausencia de dicho pulso de tensión. Técnicamente se las conoce como señales on/off y las mismas tienen una alto valor de componente continua.
La mayor parte de la potencia transmitid se encuentra en las primeras armónicas puesto que el desarrollo de la serie de Fourier da un espectro de la forma sen(x)/x. En esta transmisión está limitado el uso de transformadores puesto que los mismos no
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permiten el paso de la corriente continua, únicamente funcionan con corriente alterna.
No es posible enviar junto con los datos una señal de sincronismo. El receptor se sincroniza por medio de las transiciones de pulsos recibidos. Pero si se tiene una larga secuencia de ceros o de unos, la señal permanece constante durante un tiempo bastante largo en la línea y el receptor no puede identificar el principio y fin de cada bit. Este inconveniente se resuelve con la codificación.
En transmisiones en banda base puede producirse una deformación por interferencia entre símbolos (intersímbolos), la cual es debida a la superposición parcial de señales que corresponde a cada bit.
II. Desarrollo técnico La señal recibida, r(t), es la suma de la forma de onda prototipo transmitida mas el ruido aleatorio
Dada tal señal recibida, el proceso de detección consiste de dos pasos básicos. En el primer paso, la forma de onda recibida, r(t), se reduce a una variable aleatoria real, z(T)=z, o a un conjunto de variables aleatorias, zi(T) (i=1, ..., M), formada a la salida de los correladores en el tiempo t=T, en donde T es la duración del símbolo. En el segundo paso, se realiza una decisión de símbolo, sobre la base de la comparación de z(T) con un umbral o sobre la base de elegir la máxima zi(T). El paso 1 puede ser visto como la transformación de una forma de onda a un punto en el espacio de decisión.
El paso 2 puede ser visto como la determinación de en qué región de decisión se localiza el punto. Para que el detector sea óptimo (en el sentido de minimizar la probabilidad de bit erróneo), es necesario optimizar la transformación forma de
onda⇒variable aleatoria, al utilizar los correladores o filtros acoplados del paso 1, y también al optimizar el criterio de decisión del paso 2.
Encontramos que el filtro acoplado proporciona la máxima SNR a la salida del mismo en el tiempo t=T. Se describió la realización del filtro acoplado como un correlador. Entonces podemos definir un receptor con correlador comprendido por M
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correladores, como se muestra en la figura 1, que transforma una forma de onda recibida, r(t), a una secuencia de M números o salidas del correlador, zi(T) (i=1, ..., M). Cada salida del correlador esta caracterizada por la siguiente integral de producto o correlación con la señal recibida
El verbo “correlacionar” significa “emparejar”. Los correladores intentan emparejar o encontrar el mejor emparejamiento de la señal recibida, r(t), con cada una de las formas de onda prototipo candidatas, si(t), conocidas de antemano de mutuo acuerdo por el receptor. Una regla e decisión razonable es elegir la forma de onda, si(t), que se empareja mejor o que tiene la mayor correlación con r(t). En otras palabras, la regla de decisión es:
Elegir la si(t) cuyo índice corresponde a la máxima zi(T)
La etapa de decisión de este receptor consiste de circuitos lógicos para la elección de la señal si(t). La elección de si(t) se hace de acuerdo al mejor emparejamiento de los coeficientes, aij, con el conjunto de salidas {zj(T)}.
Figura 1. Filtro Correlador
En el caso de detección binaria, el receptor con correlador puede configurarse como un solo filtro acoplado o correlador, como se muestra en la figura 2, con una señal de referencia s1(t)‐s2(t). La salida del correlador, z(T), es alimentada directamente a la etapa de decisión.
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Figura 2. Correlador Binario
Para la detección binaria, el receptor con correlador también se puede implementar mediante el esquema de la figura 3, usando dos filtros acoplados o correladores, cada uno de los cuales con señales de referencia s1(t) y s2(t) respectivamente.
Figura 3. Correlador Binario
La etapa de decisión las salidas del correlador, zi(T) (i=1, 2), pueden ser restadas para formar
Entonces, z(T), conocida como la prueba estadística, es alimentada a la etapa de decisión, como en el caso de un solo correlador. En la ausencia de ruido, una forma de onda de entrada, si(t), proporciona una salida z(T)=ai(T), con componente de señal únicamente. El ruido de entrada, n(t), es un proceso Gausiano. Dado que el correlador es un dispositivo lineal, la salida del correlador también es un proceso Gausiano. Entonces la salida del correlador, muestreado en t=T, proporciona
En donde es la componente del ruido. Para simplificar la notación, la ecuación
anterior generalmente se escribe como 0 ( )n t
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La componente de ruido, no, es una variable aleatoria Gausiana con media cero, y por lo tanto z(T) es una variable aleatoria Gausiana con media ya sea a1 o a2 dependiendo de si fue enviado el dígito binario uno o cero.
III. Desarrollo Experimental
Generador de datos a señal digital (palabra speudoaleatoria ).
Figura 4. Circuito Pseudoaleatorio
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Figura 5. Circuito de Banda Base (Modulador)
Figura 6. Demodulador de Banda Base
IV. Resultados
Modulador y Demodulador
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Circuito Armado
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Señal Modulada
Señal Demodulada
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V. Conclusiones
Este circuito tiene una aplicación muy importante en el área de comunicaciones digitales, puesto que permite recuperar cualquier tipo de datos de señales moduladas en ASK, FSK, M‐PSK y no solo eso, ya que tiene una etapa de pre‐codificación, esto es muy importante ya que es el tipo de modulación más simple y es muy útil. La única desventaja es que el usuario receptor tiene que tener la misma codificación ya que se prestaría a errores. La de‐modulación es muy sencilla ya que se trata de un simple comparador
VI. Referencias
Digital Comunications – Fundamentals and Aplications – Bernard Sklar – Second Edition
http://www.alldatasheet.com/
Hoja de Especificaciones de cada dispositivo
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