sistemas de transmisión digital dpto. señales, sistemas y radiocomunicaciones escuela técnica...
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Sistemas de Transmisión Digital
Dpto. Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación
Universidad Politécnica de Madrid
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-132
Índice del tema
• Modelo de sistema de transmisión• Comparación transmisión analógica vs.
digital• Casos de estudio
– Sistema de transmisión por fibra óptica– Radioenlace digital– Transmisión digital por satélite
• Otros sistemas de transmisión
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-133
Índice del tema
• Modelo de sistema de transmisión• Comparación transmisión analógica vs.
digital• Casos de estudio
– Sistema de transmisión por fibra óptica– Radioenlace digital– Transmisión digital por satélite
• Otros sistemas de transmisión
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-134
Modelo de Sist. de Trx. Digital
• Esquema general:– Transmisor (Tx): Genera la señal física que se transmite a partir
de la señal de información (analógica o digital).– Receptor (Rx): Recupera la señal de información a partir de la
señal física recibida. Se caracteriza fundamentalmente por requerir a su entrada:• una relación señal a ruido mínima (s/n)min
• potencia de señal mínima (sensibilidad (smin))
– Medio de transmisión: Medio por el que se propaga la señal.– Amplicador (A): Amplicador de señal como los usados en
sistemas analógicos.– Regenerador (Rg): Convierte la señal física transmitida en una
señal digital y vuelve a generar la señal física. Para ello incluye fundamentalmente una pareja demodulador-modulador digital.
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-135
Modelo de Sist. de Trx. Digital
smin
(s/n)min
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-136
Modelo de Sist. de Trx. Digital
• Componentes transmisor/receptor:– Conversores A/D - D/A– Codificador-decodificador de fuente– Codificador-decodificador de canal: introducen
redundancia en la señal digital para hacer más robusta su transmisión
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-137
Tipos de cadenas de Trx.
Tipos de cadenas de transmisión: simple, con amplificadores, con regeneradores, y mixta
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-138
Receptor PAM
Receptor PAM en Banda Base
Se transmiten pulsos del tipo:
si(t) = Ai g(t)
siendo g(t) pulsos con espectro en RCCAHz
t
b
g(t)
12𝑇 𝑠
1𝑇 𝑠
α = 0
α = 1
(Optimiza s/n) (Minimiza IES)
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-139
Receptor PAMb
Hz
12𝑇 𝑠
1𝑇 𝑠
α = 0
α = 1
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1310
Receptor DBL
Receptor M-QAM
Se transmiten pulsos del tipo:
sij(t) = Aij g(t) cos wt + Bij g(t) sen wt
siendo g(t) pulsos con espectro en RCCA
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1311
Receptor DBL
Válido para las constelaciones M-QAM y otras modulaciones con espectro en DBL
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1312
Eficacia de una modulación
• Características de técnica modulación-técnica detección son:– Probabilidad de error de bit en función de:
• relación señal a ruido en el receptor: PE = f(s/n)
• cociente entre energía media por señal Es y densidad espectral de ruido No: PE = f(Es / No)
• cociente entre energía media de bit, Eb y y densidad espectral de ruido No: PE = f(W = Eb/No)
– Ancho de banda utilizado b
s/n
Pe
bN
TE
bN
TE
n
s
o
bb
o
ss //
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1313
Eficacia de una modulación
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1314
Eficacia de una modulación
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1315
Codificación de canal
Pe
Pe, CC
Umbral
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1316
Regeneradores
Pueden producir información errónea por:• Generación de información incorrecta
– Errores en la detección– Supresión o inserción de símbolos
• Errores en la temporización, provocando fluctuación de fase que limita el número de regeneradores que se pueden conectar en cascada
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1317
Parámetros de calidad
Transmisor Receptor
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1318
Índice del tema
• Modelo de sistema de transmisión• Comparación transmisión analógica vs.
digital• Casos de estudio
– Sistema de transmisión por fibra óptica– Radioenlace digital– Transmisión digital por satélite
• Otros sistemas de transmisión
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1319
Comparación transmisión analógica vs. digital
1. Mayor robustez frente al ruido y otras perturbaciones
2. Mayor flexibilidad en la compartición del canal
3. Independencia de los equipos del tipo de señal
4. Mayor flexibilidad y, con frecuencia, eficacia, en el uso del canal
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1320
1. Mayor robustez frente a ruido y otras perturbaciones
• En transmisión analógica, la S/N se deteriora progresivamente
• La potencia de ruido aumenta proporcionalmente al número Nr de secciones de repetición
• Considerando sólo ruido de los amplificadores:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1321
1. Mayor robustez frente a ruido y otras perturbaciones
• En transmisión digital se usan regeneradores que eliminan una buena parte de la degeneración
• Considerando Nr secciones de regeneración y un enlace de longitud total d, cada sección será de longitud d/Nr
• El parámetro a considerar ahora es PE la para una sección de longitud d, o Nr secciones de longitud d/Nr:
ya que: PE = 1 – PNE; PNE = (1 – PE)Nr
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1322
1. Mayor robustez frente a ruido y otras perturbaciones
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1323
1. Mayor robustez frente a ruido y otras perturbaciones
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1324
1. Mayor robustez
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1325
2. Mayor flexibilidad en la compartición del canal
• En transmisión analógica se suele utilizar MDF
• En telefonía, por ejemplo, se aprovechan 3,1 de los 4 kHz (banda de guarda del 22,5%)
• En transmisión digital se suele usar MDT, sin bandas de guarda
• Se aprovecha todo el canal, en su máxima velocidad binaria
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1326
3. Independencia de los equipos del tipo de señal
• En transmisión analógica se necesitan equipos específicos para cada señal (ancho de banda, rango dinámico, etc.)
• En transmisión digital se usa equipamiento informático, salvo en las últimas etapas de transmisión (tras el modulador)
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1327
4. Mayor flexibilidad y eficacia en el uso del canal
• En transmisión analógica el ancho de banda de trabajo debe ser mayor que el de la señal de trabajo (vídeo, audio, etc.)
• En transmisión digital se necesita que el codificador de fuente sea capaz de transmitir la señal usando el canal disponible
• Según Shannon:
[bits/seg]
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1328
Ejercicio 5.1
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1329
Índice del tema
• Modelo de sistema de transmisión• Comparación transmisión analógica vs.
digital• Casos de estudio
– Sistema de transmisión por fibra óptica– Radioenlace digital– Transmisión digital por satélite
• Otros sistemas de transmisión
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1330
Transmisión por F.O.
• La F.O. es el medio de transmisión por excelencia
• Dos tipos de receptores:– No coherentes: basados en detección de envolvente (los
tradicionales) – Coherentes: tienen en cuenta la λ
• Sólo se estudiaran los sistemas con detección NO COHERENTE
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1331
Transmisión por F.O.
• Uso de la F.O.:
– Enlaces troncales de mediana y gran capacidad de las grandes redes de comunicaciones (hasta varios Gb/s que transportan señales múltiplex SDH)
– Accesos de abonado de gran capacidad (para servicios de telefonía, videotelefonía y distribución de TV principalmente)
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1332
Transmisión por F.O.
• Dos modalidades de accesos de abonado de gran capacidad
– Fibra hasta el abonado
– Fibra hasta el edificio (seguida de distribución hasta las viviendas por línea metálica o radio)
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1333
Estructura de modulador y demodulador
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1334
Estructura de modulador y demodulador
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1335
Aleatorizador
• Modifica la secuencia de bits de entrada eliminando largas cadenas de símbolos iguales (que dificultaría la recuperación del reloj)
• No añade redundancia (es decir, no aumenta la velocidad binaria)
• Con un buen codificador de línea puede ser innecesario
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1336
Estructura de modulador y demodulador
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1337
Codificador de línea
• Modulador PAM con memoria
• Genera una señal particularmente apta para su transmisión física por un medio concreto y para la recuperación del reloj de símbolo
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1338
Codificador de línea
• Consta de dos etapas:
– En la primera asocia a cada palabra binaria de entrada de M bits una palabra binaria de salida de N bits (N>M)
– En la segunda asocia un pulso positivo a cada bit 1, y uno nulo a cada bit 0
• Estos códigos se denominan MB/NB
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1339
Codificador de línea
La misión de los códigos MB/NB es:
1. Eliminar largas secuencias de símbolos iguales, para:– Conseguir un funcionamiento uniforme de la fuente
luminosa– Facilitar la extracción del reloj
2. Detectar algunos errores
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1340
Codificador de línea
Ejemplo: Código 5B/6B
• La asignación depende del estado del codificador• La transición entre estados varía con la disparidad
d en el código de salida:
d = Nº de 1 – Nº de 0
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1341
Codificador de línea
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1342
Estructura de modulador y demodulador
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1343
Conversor e/o
• Convierte señales eléctricas en luminosas• Dos tipos:
– Diodo electroluminiscente (LED)• Sencillos y baratos• Con poca definición espectral (Δλ alto: decenas nm)• Baja potencia emitida ( < -6 dBm)
– Diodo láser (LD)• Más caros y complejos• Mayor pureza espectral (Δλ pequeño: décimas de nm)• Mayor potencia emitida ( > -6 dBm)
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1344
Conversor e/o
Parámetros característicos:
• Longitud de onda de emisión: λ (media de las emitidas)
• Anchura espectral al 50%: Δλ• Potencia emitida: Pop [dBm]• Margen de seguridad: MS (reducción en Pop por
envejecimiento, ruido modal y degradaciones en los
repetidores o en la fibra)
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1345
Estructura de modulador y demodulador
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1346
Conversor o/e
• Convierte señales ópticas en eléctricas• Dos tipos:
– Coherentes: tienen en cuenta la frecuencia o la fase de la señal luminosa
– No coherentes: detectores de envolvente. Son los estudiados en este tema. Dos tipos:• Diodos PIN: la luz incide en la zona Intrínseca I (entre
la P y la N), generando corriente eléctrica• Diodos APD (foto-avalancha): es un diodo PIN
sometido a un campo eléctrico externo que amplifica la corriente generada
P
I
N
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1347
Conversor o/e
Se caracterizan por los siguientes parámetros:
– Corriente de oscuridad ios [A]: corriente de ruido debida a la polarización de los diodos
– Factor de multiplicación M: amplificación en los diodos APD (vale 1 en los PIN)
– Responsividad r [A/W]: cociente entre la corriente producida is (para M = 1) y la potencia óptica incidente pop
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1348
Conversor o/e
Cálculo de is en función de pop:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1349
Conversor o/e
Cálculo de is en función de pop:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1350
Conversor o/e
Cálculo de is en función de pop:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1351
Ruido en el receptor óptico
El modelo de receptor óptico considerado es:
Introducen ruido:
• El diodo (ruido granalla): {ig2} [A2/Hz]
• La resistencia (ruido térmico) {it2} [A2/Hz]
• El amplificador, con densidad espectral de tensión de ruido {va2} [v2/Hz]
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1352
Ruido en el receptor óptico
El valor cuadrático medio de la tensión de ruido total a la salida del filtro valdrá:
asumiendo que se suman en potencia todas las contribuciones
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1353
Ruido en el receptor óptico
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1354
Ruido en el receptor óptico
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1355
Ruido en el receptor óptico
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1356
Amplificadores ópticos: EDFA
• Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA)– Sección de unos 10 m de fibra dopada con Er
+3
– Se bombea a la entrada del EDFA para que los iones Er+3
pasen a un estado energético superior con:• Laser de alta potencia (100-200 mw)• λ = 980 nm o 1480 nm
– Los fotones de la señal al pasar interactúan con los iones Er
+3 generando nuevos fotones de igual frecuencia (amplificación)
– Producen ruido debido a que algunos iones liberan fotones al pasar a su espontáneamente a su estado de reposo (Amplified Spontaneous Emission) -> Ruido ASE
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1357
Amplificadores ópticos: EDFA
• Caracterización del ruido ASE:
donde:– ηASE es la densidad de potencia óptica de ruido
– h es la cte de Planck (h = 6,626 10-34 J.s)– g es la ganancia del amplificador– υ es la frecuencia de la señal
W/Hz2
ghfASE
ghns
nsf ASE
oo
ii 2
/
/
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1358
Amplificadores ópticos: EDFA
• Conexión en cascada de EDFAs. – El ruido generado por los amplificadores se suma en
potencia
donde:– η'ASE es la densidad de potencia óptica de ruido a la salida
de la cadena
221
ASEASE
ASE ga
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1359
Amplificadores ópticos: EDFA
• En el receptor óptico, el ruido ASE genera una corriente de ruido, después de la multiplicación, cuya densidad espectral del valor cuadrático medio, {i2ASE}, es:
donde:– r es la responsividad del receptor– pop es la potencia óptica recibida de la señal
• Por tanto, se genera una tensión de valor cuadrático medio después de amplificación y filtrado
222 4 Mpri ASEopASE
bgRMprv LASEopASE2222 4
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1360
Ruido en el receptor óptico
Por tanto, el valor cuadrático medio de tensión de ruido total será:
Es decir, es una función de is
bgRMprvktRRMiie
vvvvi
LASEopaLLoss
ASEatgsn
442 222222
22222
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1361
Cálculo de la PE
Para determinar la probabilidad de error resultante PE es necesario calcular las tensiones en los instantes de muestreo cuando se recibe un “1” y un “0”:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1362
Cálculo de la PE
Para determinar la probabilidad de error resultante PE es necesario calcular las tensiones en los instantes de muestreo cuando se recibe un “1” y un “0”:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1363
Cálculo de la PE
Diseño para PE ≈ 10-9:
ya que:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1364
Cálculo de la PE
Diseño para PE ≈ 10-9:
y
xvs1vs0
p(e/1) p(e/0)
V tumbral
“0” “1”
v [V]
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1365
N(0,1)
x/s z
Cálculo de la PE
Diseño para PE ≈ 10-9:
t/σ
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1366
Cálculo de la PE
Diseño para PE ≈ 10-9:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1367
Cálculo de la PE
Diseño para PE ≈ 10-9:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1368
Cálculo de la PE
Diseño para PE ≈ 10-12:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1369
Cálculo de la PE
Diseño para PE ≈ 10-12:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1370
Cálculo de la PE
Diseño para PE ≈ 10-12:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1371
Cálculo de la PE
Diseño para PE ≈ 10-12:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1372
Cálculo de la PE
Diseño para PE ≈ 10-12:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1373
Cálculo de la PE
Diseño para PE ≈ 10-12:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1374
Sensibilidad del receptor
• Se define la sensibilidad del receptor (S0 [dBm]) como la pop mínima recibida en el instante de muestreo necesaria para alcanzar la probabilidad de error de referencia
• Si existe algún problema (IES, reflexiones, etc.), éste se puede compensar hasta cierto punto mediante igualación o aumentando la potencia transmitida hasta alcanzar la probabilidad de error objetivo
• Este incremento de potencia se denomina I (Improvement), antiguamente “penalización por interferencia entre símbolos - IES”)
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1375
Sensibilidad del receptor
• El incremento en potencia I antes sólo consideraba los fenómenos de interferencia entre símbolos
• En los cálculos actuales incluye ya cualquier fenómeno: interferencia, no linealidades, reflexiones de señal, etc.
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1376
Sensibilidad del receptor
• La potencia mínima teniendo en cuenta este factor de corrección se denomina sensibilidad efectiva del receptor (S [dBm]):
siendo I la penalización en potencia
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1377
Cálculo de la sección de regeneración
Se tiene que tomar el mínimo de:
• La limitación por potencia (que se oiga)
• La limitación por dispersión (que se entienda)
• La limitación por efectos no lineales
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1378
Limitación en potencia
La potencia recibida debe ser superior a la sensibilidad efectiva del receptor:
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1379
Limitación en dispersión
• Al emitirse un pulso Gaussiano de campo eléctrico en z = 0 (en el extremo del transmisor) se tiene:
• donde:– T0 es la anchura del pulso
– k es el factor de chirp
2
00
2
1
0 2cos,0
2
0
T
tkteAtE T
t
k < 0 k > 0
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1380
Limitación en dispersión
• Aplicando las ec. de Maxwell, se obtiene una dispersión a una distancia z:
• donde:– Vω= 2 σωσλ
– σω es la anchura RMS espectral de la fuente
– σ0 es la anchura RMS del pulso de entrada
– σλ=Δλ / 2,35
– siendo β la constante de fase
• Por tanto, al viajar el pulso por la fibra:– signo (β2) ≠ signo (k) el pulso primero se comprime y luego se ensancha
– signo (β2) = signo (k) el pulso siempre se ensancha
...2
12
1
2
20
222
0
22
0
2
z
Vzkz
2
2
2
d
d
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1381
Diseño con fuentes de gran ancho espectral
• No se considera chirp en la fuente (caso peor) y se cumple:
• Criterios de diseño:– σz ≤ 0,498 Tb, siendo Tb = Rb
-1 el tiempo de bit
– PP (Power Penalty) = 2 dB
• Para la fibra G.652, con σλ = 1 nm y λ = 1.550 nm el criterio se puede expresar:
135,2
35,2
zDz GMD
kmGbs 30 totalb lR
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1382
Diseño con fuentes casi monocromáticas
• No se considera chirp en la fuente (caso peor) y se cumple:
• Criterios de diseño:– σz ≤ 0,498 Tb, siendo Tb = Rb
-1 el tiempo de bit
– PP (Power Penalty) = 2 dB
• Para la fibra G.652, con σλ = 1 nm y λ = 1.550 nm el criterio se puede expresar:
135,2
zz 2 22
2 c
D
kmGbs 126.11 22 totalb lR
z
c
Dz
2
22
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1383
Limitación por efectos no lineales
• Los efectos no lineales aparecen como consecuencia de la variación de n con la potencia óptica
• Para evitar los efectos no lineales, dado un determinado enlace de fibra, la potencia incidente en p(z = 0) tiene que cumplir:
• donde:– p(0) es la potencia en unidades naturales al inicio de la fibra– Le es la longitud efectiva del tramo de fibra
– U es el umbral determinado según el tipo de fibra usado
ULp e )0(
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1384
Limitación por efectos no lineales
• Dado un tramo de longitud L, para determinar Le se resuelve:
donde– p(z) es la potencia en la fibra – α es la atenuación de la fibra en Np/km, donde 1 Np/km = 4,3 dB/km
• Por tanto:
y para distancias grandes se puede aproximar
• Por ejemplo, para α = 0,22 dB/km -> Le ≈ 19,5 km
dzzpLpL
e 0
)0(
zepzp 0)(
L
e
eL
1
1
eL
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1385
Problema 5.2
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1386
Problema 5.3
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1387
Problema 5.3
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1388
Índice del tema
• Modelo de sistema de transmisión• Comparación transmisión analógica vs.
digital• Casos de estudio
– Sistema de transmisión por fibra óptica– Radioenlace digital– Transmisión digital por satélite
• Otros sistemas de transmisión
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1389
Radioenlace digital
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1390
Radioenlace digital
• Principal diferencia entre la transmisión terrestre por radio y la transmisión por línea: variabilidad del medio de transmisión por las condiciones atmosféricas
• Esto se maniesta en dos tipos de fenómenos:– Aumento de la atenuación en presencia de lluvias
(principalmente para frecuencias de transmisión por encima de 10 GHz).
– Aumento de la atenuación por multitrayecto. .• El aumento temporal de la atenuación del medio por
alguna de estas causas se denomina desvanecimiento.
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1391
Radioenlace digital
• La principal arma frente a los desvanecimientos es la diversidad:
– La misma señal se envía modulada con distintas frecuencias portadoras (diversidad en frecuencia),
– O por distintos caminos físicos (diversidad de espacio)
con el objetivo de que al menos una de las señales llegue en cada momento con la calidad suficiente
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1392
Radioenlace digital
• A pesar del uso de diversidad, un sistema capaz de funcionar adecuadamente durante los desvanecimientos más fuertes resultaría muy costoso
• Por ello, el sistema se diseña de forma que el tiempo fuera de servicio por desvanecimiento sea inferior a un valor determinado
• Valores típicos: varios minutos como máximo cada año, y varios segundos como máximo por semana
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1393
Radioenlace digital
• Una cadena de transmisión basada en radioenlaces puede incluir repetidores pasivos y/o activos para salvar obstáculos
• Los repetidores pasivos consisten en una simple superficie reflectante, o en un par de antenas parabólicas unidas por una guía-onda metálica
• Un repetidor pasivo de este tipo se caracterizará por la ganancia de sus antenas y por la atenuación en la guíaonda
• Los repetidores activos incluyen amplificación, y a veces regeneración
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1394
Radioenlace digital
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1395
Estructura de Tx y Rx
(típicamente entre 17,8 y18,1)
fr
espacio
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1396
Codificador de canal
Suele incluir tres etapas:• Aleatorizador: para evitar las largas cadenas de
ceros y otras señales con estructura determinista
• Codificador de redundancia: para proteger frente a errores de transmisión
• Entrelazado: protege frente a las ráfagas de errores. Una técnica muy simple consiste en utilizar una memoria tampón en forma de matriz
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1397
Codificador de canal Entrelazado
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1398
Esquema de diversidadSelección
Existen dos esquemas de selección:
• Selección por conmutación: El selector es un conmutador que elige la señal recibida con mejor calidad
• Selección por combinación: Se realiza una combinación lineal de las señales recibidas, a través de filtros variables que intentan maximizar la calidad de la señal así generada
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-1399
Ruido en el receptor
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13100
Margen de desvanecimiento
Para determinar si la longitud de una sección de regeneración (también denominada longitud de vano), y una potencia de transmisión determinadas permiten la operación con la calidad deseada hay que considerar no sólo las condiciones de transmisión habituales, sino también los casos de desvanecimiento
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13101
Margen de desvanecimiento
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13102
Margen de desvanecimiento
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13103
Margen de desvanecimiento
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13104
Índice del tema
• Modelo de sistema de transmisión• Comparación transmisión analógica vs.
digital• Casos de estudio
– Sistema de transmisión por fibra óptica– Radioenlace digital– Transmisión digital por satélite
• Otros sistemas de transmisión
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13105
Problema 5.4
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13106
Problema 5.5
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13107
Problema 5.5
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13108
Perturbaciones específicas en radiodifusión
Aparecen dos tipos nuevos de perturbaciones:• Interferencia cocanal (ICC): ocasionada por
transmisores que operan en el mismo canal
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13109
Perturbaciones específicas en radiodifusión
• Interferencia de canal adyacente (ICA): Se produce cuando la energía transmitida de un canal desborda a canales próximos en el espectro
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13110
Perturbaciones específicas en radiodifusión
La robustez de un receptor se mide por los siguientes parámetros de calidad:
• Relación de protección para ICC:
RPICC [dB]=(Pot.señal.deseada - Pot.señal.interferenteCC)min
• Relación de protección para ICA:
RPICA [dB]=(Pot.señal.deseada - Pot.señal.interferenteCC)min
donde “min” hace alusión al valor mínimo de la relación que garantiza el funcionamiento correcto del enlace
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13111
Índice del tema
• Modelo de sistema de transmisión• Comparación transmisión analógica vs.
digital• Casos de estudio
– Sistema de transmisión por fibra óptica– Radioenlace digital– Transmisión digital por satélite
• Otros sistemas de transmisión
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13112
Acceso móvil digital
• La transmisión de telefonía móvil también emplea un radioenlace usando un medio común, la atmósfera, para realizar la emisión y recepción
• El principal reto es la eficiencia en el uso del espectro
• La técnica utilizada es la doble multiplexación (en tiempo y frecuencia):
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13113
Acceso móvil digital
• Para lograr la eficiencia se divide la zona de cobertura en células
• A cada célula se le asigna un número de canales• Al terminal móvil se le asigna un canal que cambia al
cambiar de célula (permitiendo reutilización de canales)
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13114
Acceso móvil digital
• El número de canales que se puede utilizar en cada célula viene limitado por la ICC
• Para evitarlo, se reparten los canales entre células respetando una distancia mínima entre estaciones que usan un mismo canal
• Aproximando las células por círculos de radio R, si se emite una potencia p por estación, la distancia mínima Dmin entre dos estaciones que comparten canal es:
R
D
Dkp
RkpRPICC
dptpr min
min
2
/
/
4
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13115
Acceso móvil digital
• Donde α = 2 en espacio libre, y α > 2 en multitrayecto
• k depende de la antena, la frecuencia y otros factores
• Por tanto, con esta aproximación una frecuencia puede ser utilizada tantas veces como círculos de radio Dmin/2 quepan en la zona de cobertura
R
D
Dkp
RkpRPICC
dptpr min
min
2
/
/
4
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13116
Acceso móvil digital
Sistemas de telefonía:• GSM (Global System for Mobile Communications, inicialmente
Groupe Spécial Mobile), instalado en Europa y otros 65 países más. Conmutación de circuitos
• GPRS (General Packet Radio Service). Generación 2.5. Por paquetes
• UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Generación 3.0. Ofrece mayores velocidades y transmisión de datos
• HSDPA / HSUPA (High-Speed Downlink/Uplink Packet Access). Es la 4º generación, ofrece más velocidad
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13117
Radiodifusión digital terrestre
En una red de radiodifusión se pretende minimizar los factores de coste, que deben ser minimizados para ahorrar en la transmisión realizada:
• Número de frecuencias por cada señal o múltiplex (para evitar interferencias los transmisores deben emitir en diferentes frecuencias)
• Número de transmisores y coste unitario de los mismos
• Potencia transmitida
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13118
Radiodifusión digital terrestre
Paso de analógico a digital• Se produce la digitalización de la difusión terrenal de TV y radio
para reducir el espectro empleado por estos servicios y utilizarlo de manera más eficiente
• Además de la eficiencia del espectro, los sistemas digitales son más robustos frente a perturbaciones intrínsecas del medio, como las anteriormente comentadas ICC e ICA
• La minimización de la ICC hace que se limite el número de transmisores de un determinado territorio para evitar que empleen mismas frecuencias a distancias similares de un mismo receptor
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13119
Radiodifusión digital terrestre
Paso de analógico a digital• El 3 de Abril de 2010 se hizo el paso de la televisión analógica
convencional a la TDT (apagón analógico)
• En cada canal de 8MHz, donde únicamente cabía un único canal/programa de televisión, ahora se introduce un múltiplex de hasta 19,91Mbps, donde se pueden introducir:– Varios canales de definición estándar (SD)
– 1 (o más) canal de alta definición (HD)
– Canales de radio
– Canales de datos
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13120
Radiodifusión digital terrestre
Paso de analógico a digital
• Dividendo digital: se pretende liberar los canales 60 a 39 de UHF para telefonía móvil
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13121
Bucle de abonado digital
• Bajo las siglas xDSL se agrupan un conjunto de tecnologías que, utilizando códigos de línea y técnicas de modulación adecuados, permiten transmitir regímenes de datos de alta velocidad sobre el par trenzado telefónico, sin interferir con el canal de voz
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13122
Bucle de abonado digital
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13123
Bucle de abonado digital
Sistemas de Transmisión – Curso 2012-13124
Bucle de abonado digital