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[email protected] INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES Transmisión de datos en banda base

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INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Y TELECOMUNICACIONES

Transmisión de datos en banda base

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INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Y TELECOMUNICACIONES

Introducción

1 1 0 1 0 0 1

Hola, como estas ?

Correo electrónico

Como se transmiten los datos

por el medio?

Codificación de línea

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INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Y TELECOMUNICACIONES

Transmisión de Datos

fuente de

información

Transductor

de entrada

Codificador de

Fuente

Modulador

Digital Codificador de

Canal

Canal

Transductor

de salida

Decodificador de

Fuente

Demdulador

Digital Decodificador de

Canal

información de

salida

Transmisor

Receptor

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INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Y TELECOMUNICACIONES

Transmisión de Datos

Canal información

digital

binaria

ruido, atenuación, retardo

CONVERTIDOR DE

VALORES LÓGICOS A

SEÑAL ELÉCTRICA

información

digital

binaria

TX

REGENERACIÓN DE

SEÑAL ELÉCTRICA Y

CONVERSIÓN A

VALORES LÓGICOS

RX

Transmisión en Banda Base:

el canal permite la transmisión

directa de la señal eléctrica que

representa los datos

señal

eléctrica

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INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Y TELECOMUNICACIONES

Transmisión de Datos

ruido, atenuación,

retardo, restricción de

ancho de banda, rango

de frecuencias diferente

a la señal digital

Transmisión en canal Pasa Banda:

el canal no permite la transmisión directa de la

señal eléctrica que representa los datos,

usualmente presenta un rango de frecuencias

diferente a la señal digital y/o una restricción del

ancho de banda disponible

señal

eléctrica

modulada información

digital

binaria

MODULADOR

(ADECÚA LA

DENSIDAD ESPECTRAL

DE LA SEÑAL DIGITAL)

CONVERTIDOR DE

VALORES LÓGICOS A

SEÑAL ELÉCTRICA

RX

DEMODULADOR

(REGRESA AL ORIGEN LA

DENSIDAD ESPECTRAL

DE LA SEÑAL DIGITAL) señal

eléctrica

modulada

REGENERACIÓN DE

SEÑAL ELÉCTRICA Y

CONVERSIÓN A

VALORES LÓGICOS

PROCESAMIENTO

PARA EFICIENTAR LA

TRANSMISIÓN

PROCESAMIENTO

INVERSO

PARA EFICIENTAR LA

TRANSMISIÓN

Canal

información

digital

binaria

TX señal

eléctrica

señal

eléctrica

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INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Y TELECOMUNICACIONES

Transmisión de Datos

Canal

CONVERTIDOR DE

VALORES LÓGICOS A

SEÑAL ELÉCTRICA

(CODIFICACIÓN DE

LÍNEA)

información

digital

binaria

TX

1 1 0 1 0 0 1

REGENERACIÓN DE

SEÑAL ELÉCTRICA Y

CONVERSIÓN A

VALORES LÓGICOS

información

digital

binaria

RX

1 1 0 1 0 0 1

[email protected]

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Y TELECOMUNICACIONES

Transmisión de Datos

1 1 0 1 0 0 1

t

t

t

información

digital binaria

señal eléctrica

transmitida

señal recibida

t

señal de sincronización

para muestrear

la señal recibida

valores

obtenidos

bT

bTbTbV 1

Tiempo de duración de un bit Velocidad de la información digital (bits por

segundo, bps)

t

señal recibida

filtrada

df Velocidad de los datos expresada en herz

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INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Y TELECOMUNICACIONES

Esquema de la codificación en banda base

Canal información

digital

binaria

CONVERTIDOR DE

VALORES LÓGICOS A

SEÑAL ELÉCTRICA

información

digital

binaria

TX

REGENERACIÓN DE

SEÑAL ELÉCTRICA Y

CONVERSIÓN A

VALORES LÓGICOS

RX

Para la transmisión de información digital es necesario representar

ésta a través de una señal.

A las diversas formas en que puede representarse la información

digital como señales se les denomina Códigos de Línea.

señal

eléctrica

1 1 0 1 0 0 1

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Y TELECOMUNICACIONES

Codificación de línea

• Se puede transmitir una señal digital de 2 formas: en banda base o en banda ancha (con modulación digital).

• Transmitir en banda base significa enviar una señal digital sobre un canal sin cambiarla a analógica.

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Y TELECOMUNICACIONES

Codificación de línea

• Los datos, en forma de texto, números, imágenes gráficas, audio o voz, se almacenan en la memoria de un PC en secuencia de bits, “0”s y “1”s. Estos números binarios deben convertirse a señales digitales, es decir a niveles de voltaje o corriente (u otro tipo de símbolos) para su transmisión por la línea. Este proceso se llama codificación de línea.

La codificación de línea es el proceso de convertir datos digitales en

señales digitales

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Codificación de línea

• Bit. En las comunicaciones de datos, el objetivo es enviar bits de datos. Un bit es la entidad más pequeña que puede representar un elemento de información.

• Símbolo. En una comunicaciones de datos digitales, los bits son transportados por símbolos (variaciones de voltaje). Un símbolo es la unidad más corta (en cuanto a tiempo) de una señal digital.

En otras palabras, los bits son transportados; los símbolos son los portadores.

La tasa de bit es el número de bits enviados en 1 segundo. Su unidad es el

bps.

La tasa de símbolos es el número de símbolos enviados en 1 segundo.

La unidad es el baud.

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Codificación de línea

Relación entre la tasa de bit y de símbolos La relación depende del número de bits que son transportados por cada símbolo. Una analogía puede ayudar: suponga que un bit es una persona y un símbolo es un vehículo. Un vehículo puede transportar una o más personas.

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Codificación de línea

• En este tipo de modulación se codifica una señal digital en otra señal digital que se transmite al medio. Luego en el otro extremo, el decodificador decodifica y entrega la señal original al receptor.

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Codificación de línea

Los factores que determinan la performance de un receptor al interpretar la señal recibida son:

• La relación señal a ruido (S/N)

• La velocidad de transmisión

• El ancho de banda

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Codificación de línea

Algunas de las propiedades de los códigos de línea:

• Auto sincronización: Contenido suficiente de señal de temporización (reloj) que permita identificar el tiempo correspondiente a un bit.

• Capacidad de detección de errores: Debe ser posible detectar y si es viable, corregir el error en la detección.

• Baja probabilidad de error de bits: inmunidad al ruido (problema de interferencia intersímbolos)

• Transparencia: Independencia de las características del código en relación a la secuencia de unos y ceros que se transmita.

• Eficiencia: La eficiencia puede ser determinada comparando la capacidad de la información original y de su código equivalente. (Probabilidad de cada evento; Probabilidad de cada nivel del código)

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Codificación de línea

• La codificación de línea se puede entender como …

Las diferentes maneras de representar los unos y ceros

que componen una señal digital para adaptarla

eficientemente al medio de transmisión.

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Esquema de codificación de línea

• Se pueden dividir en 5 categorías. En cada una de ellas pueden haber varios esquemas.

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Códigos de línea

Capacidad de

detección de errores

Inmunidad al ruido

Densidad espectral de

potencia

Ancho de banda

Transparencia

Autosincronización Contenido suficiente de señal de temporización

(reloj) que permita identificar el tiempo

correspondiente a un bit. La definición del código incluye el poder detectar un

error y, en ocasiones, corregirlo.

Capacidad para detectar adecuadamente el valor de

la señal ante la presencia de ruido –baja probabilidad

de error-

Igualación entre el espectro de frecuencias de la

señal y la respuesta en frecuencia del canal de

transmisión.

Contenido suficiente de señal de temporización

(reloj) que permita identificar el tiempo

correspondiente a un bit. Independencia de las características del código en

relación a la secuencia de unos y ceros que se

transmita.

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Esquema de codificación de línea

Unipolar

lógica positiva el 1 binario se representa con un nivel alto (+A) y un 0 binario con un nivel cero

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Esquema de codificación de línea

Unipolar NRZ

• Utiliza 2 niveles de voltaje TTL.

Problema 1: tiene un componente de DC, no compatible para algunos

equipos y medios. No se utiliza en comunicación de datos.

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Esquema de codificación de línea

Características del código Unipolar

• Es muy sencillo de implementar circuitalmente

• Es imposible la extracción del reloj si NRZ (hay que transmitir el reloj)

• Existe una componente muy alta de DC

• Ancho de banda de transmisión muy alto

• Poco inmune a interferencia por ruido e intersimbólica.

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Esquema de codificación de línea

Polar

Los unos y cero binarios se representan por medio de niveles positivos y negativos.

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Esquema de codificación de línea

Características del código Polar

• Mas eficiente que el unipolar

• Tiene componente de DC porque los símbolos son no son totalmente equiprobables.

• Su espectro tiene la mayor parte de energía en las componentes de baja frecuencia, lo cual lo hace susceptible al ruido, además si tiene cadenas de cerro se incrementa las componentes de baja frecuencia.

• Es imposible la extracción del reloj si NRZ (hay que transmitir el reloj

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Esquema de codificación de línea

Polar NRZ-L y NRZ-I

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Esquema de codificación de línea

Polar RZ

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Esquema de codificación de línea

Polar bifásica Manchester Cada uno lógico se representa por medio pulso de bit con transición de un nivel de tensión positivo (+V) a un nivel de tensión negativo (-V). El cero lógico se representa en un formato inverso.

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Esquema de codificación de línea

Polar bifásica Manchester diferencial

Siempre existe transición (báscula) en la mitad del bit; Existe una transición adicional al inicio del bit si es un “0” y no hace la transición si es un “1” lógico

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Esquema de codificación de línea Características del código Manchester

• Este código no tiene DC

• El reloj puede extraerse de la señal, incluso para cadenas largas de 0 o de 1.

• El código Manchester diferencial permite detectar errores

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Esquema de codificación de línea Bipolar

Los unos (1) binarios se representan por medio de valores alternadamente negativos y positivos, los ceros (0) se representan con nivel cero. AMI.

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Esquema de codificación de línea Características del código Bipolar

• La información de reloj puede extraerse de la señal codificada, excepto para secuencias largas de 0

• Este código no tiene DC, Pocas componentes de baja frecuencia

• El código permite detectar errores de un bit analizando la alternancia de los 1, si un 0 se convierte en 1 ocurre violación de código.

• En comparación del código unipolar requiere el doble de la potencia

• El ancho de banda es mas pequeño que los códigos anteriores

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Esquema de codificación de línea

Multinivel 2B1Q

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Esquema de codificación de línea

Código HDB (n):

• Es un código bipolar de alta densidad. El mas utilizado es cuando n = 3. Posee una variante y es que evita las cadenas sucesivas de ceros. Cuando vienen n ceros consecutivos, para nuestro caso tres, reemplaza un cero por un uno de la misma polaridad del uno anterior, ocasionando una violación en la regla de la polaridad alterna.

• La secuencia “0000” se reemplaza por la codificación “000V” donde V es la polaridad del ultimo uno lógico.

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Esquema de codificación de línea

Características del código HDB3

• Se utiliza para eliminar problemas de sincronismo del código AMI cuando se presentan largas cadenas de ceros.

• Permite detectar errores cuando en la siguiente

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Aplicaciones de Código de Línea

Red de Área Local

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Aplicaciones de Código de Línea

•los códigos NRZ se usan con frecuencia en las grabaciones

magnéticas.

•El RS-232 usa NRZ con los siguientes valores: para 1 entre -

3V y -25V; y para 0 entre +3V y +25 V.

•El código AMI, se utiliza para minimizar el efecto de la

diafonía, es decir el acoplamiento electromagnético indeseable

entre pares de un cable telefónico.

•Es uno de los códigos más empleados en la transmisión digital

a través de redes WAN.

•Los códigos Manchester se utiliza en redes LAN Ethernet