Communication Channels and Systems

2011-2012

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Profesores de la asignatura

Francisco-Javier González SerranoDespacho: 4.2 D.04

email: fran@tsc.uc3m.es

Tutorías y horario de atención:• Jueves de 16 a 18 horas (no es necesaria cita previa).

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Presentación

Sistemas y canales de transmisión: • Elementos:

− TerminalesTransmisor, Receptor

− Canal: Enlaces + equipos intermedios + procesado de señal de terminales.

» Enlaces: medios guiados y no guiados.

• Objetivo de diseño: − transmitir bits BIEN− calidad de servicio

BER, FER, Pe; R=tasa de transmisión, Retardo.

4

Tema 1: Balance de enlace

Repaso Digital Communications y Electromagnetic Field Theory• Potencia

− Unidades logarítmicas

• Pérdidas de sistema− Fórmula de Friis

• Ruido

− Relación señal a ruido

• Ejercicios

G1, F1 G2, F2 G3, F3

321

1 1 2

11 FFNF FG G G

−−= + +

2

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛4

=d

GGPP RTTR πλ

( )( )

( ) ( )( )0

Julios Bitsbit seg

W (Hz)Hz

b bseñal

ruido

E RP WSN P W N B

×⎛ ⎞ = =⎜ ⎟⎝ ⎠ ×

[ ] 1010log X

REF

PP dBP

⎛ ⎞= ⎜ ⎟

⎝ ⎠

5

Temas 2 y 3

Tema 2: Fibra ópticas• Atenuación, Dispersión• Ruido

Examen Temas 1, 2• Lunes 10-10-11

Tema 3: Modelos de propagación de gran escala• Radioenlaces• Log-distancia, Reflexión,

Difracción, AbsorciónEjercicios

h>0

d1 d2

q1 q2Q

Fuente

F(ν)

F(ν)

10.6h h= −

0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

Absorción Total

Absorción IRen SiO2

RayleighScattering

Picos de absorción OH-

1.39 μm

1.24 μm

0.95 μm

0.2

0.3

4.0

Atenuacíón(dB/Km)

Longitud de onda (μm)

1.31 μm

1.55 μm

•Ventana 1550 nm•Atenuación mínima•Baja dispersion

•Ventana 1310 nm•Baja atenuación•Dispersión mínima

0.16 dB/km

0 km0 km

80 km80 km

160 km160 km10101 010

0’s0’s

1’s1’s

0110

Dis

tanc

iaD

ista

ncia

Tiempo

6

Tema 4: Propagación de pequeña escala

Canales móviles• Multitrayecto• Doppler

EjerciciosExámen Temas 3 y 4• Lunes 14-11-11

-30 dB

-20 dB

-10 dB

0 dB

0 1 2 5 (µs)

τ

1.37 µs1.37 µs4.38 µs4.38 µs

(0; )hφ τ

Multi path time delay

Doppler spread

Flat fading BC

BSFlat fading BC

BS

Frequency selective fading BC

BSFrequency selective fading BC

BS

TC

TSSlow fadingTC

TSSlow fading

Fast fading TC

TSFast fading TC

TS

fading

105

- 50

-10-20-25-30-35-40

0 50 100 150 200 250

105

- 50

-10-20-25-30-35-40

105

- 50

-10-20-25-30-35-40

0 50 100 150 200 2500 50 100 150 200 250Tiempo (ms)In

tens

idad

de

seña

l(dB

por

enc

ima

rms) fc = 900 MHz

v = 120 km/h [dB]ρ

7

Tema 5: Modelos Discretos de Canal

Formalismo de probabilidades de Markov (FER)

EjerciciosExamen Tema 5• Jueves 01-12-11

410−

210−

0,9941 10−−0S 1S

410−

210−

0,9941 10−−0S 1S

0 0

1 1

1-10-5

10-5

1-10-5

0 0

1 1

0,7

0,3

( ) ( )( ) ( )

5 4 -2

5 -4 2

1 10 1 10 0.7 10( 1| 1) ( 0 | 0)

1 10 10 0.7 1 10i i i ib a b a

− −

− −

⎡ ⎤− × − ×⎢ ⎥= = = = = =⎢ ⎥− × × −⎣ ⎦

P P

S0=BuenoP(e=1)=0

S1=MaloP(e=1)=1-h

P

Q

p

qS0=BuenoP(e=1)=0

S1=MaloP(e=1)=1-h

P

Q

p

q

105

- 50

-10-20-25-30-35-40

0 50 100 150 200 250

105

- 50

-10-20-25-30-35-40

105

- 50

-10-20-25-30-35-40

0 50 100 150 200 2500 50 100 150 200 250Tiempo (ms)In

tens

idad

de

seña

l(dB

por

enc

ima

rms) fc = 900 MHz

v = 120 km/h [dB]ρ

8

Tema 6: Capacidad de canal

Capacidad del canal gaussiano

Capacidad de canal con ruido coloreado

Capacidad de canales discretos

EjerciciosExamen Tema 6• Jueves 22-12-11

,2log 1 R i

ii

PC f

N f⎛ ⎞

= Δ +⎜ ⎟Δ⎝ ⎠

( )x t ( )y t

0( ) ( )2NNN t S f→ =

fB 2log 1 R

N

PC BP

⎛ ⎞= +⎜ ⎟

⎝ ⎠0 10 20 30

Eb/N0 dB

Region en la que Rb<C

Región en la que Rb>C

Rb/B (bits/s/Hz)

-1.6

Límite de Shannon

Límite de capacidad Rb=C

1

10

20

0.1

( )0

2 1C

B

bECN B

−≥

frecuencia

Den

sida

dEs

pect

ral

Intervalo i-ésimofΔ frecuencia

Den

sida

dEs

pect

ral

Intervalo i-ésimofΔ

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Material didáctico

Bibliografía básica• Digital Communications: Fundamentals and Applications (2 Ed.)

Bernard Sklar

» Hardcover: 1070 pages ; » Publisher: Prentice Hall PTR; 2 edition (January 11, 2001) » ISBN: 0130847887

• Elements of Information Theory Thomas M. Cover, Joy A. Thomas

» Hardcover: 542 pages ;» Publisher: Wiley-Interscience; (August 12, 1991) » ISBN: 0471062596

http://www.uc3m.es/docencia/SyCT + Aula global