comunica c i ones derf 6

8/18/2019 Comunica c i Ones Derf 6

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Tabla de Contenidos

1.- Señales de RF............................................................................................... 31.1.- Conceptos básicos de ondas electromagnéticas. ........................................................ 3

1.2.- El espectro radioeléctrico........................................................................................... 61.3.- Concepto de DB y DBm. ........................................................................................... 7

1.4.- Ancho de banda de una señal ..................................................................................... 7

1.5.- Osciladores................................................................................................................. 91.6.- Otros dispositivos de procesamiento de señales ........................................................ 9

1.7.- Concepto de ruido y relación señal a ruido. ............................................................. 10

2.- Sistema de Comunicación ............................................................... 112.1.- Diagrama de bloque de un sistema de comunicación .............................................. 112.2.- Esquema básico del transmisor ................................................................................ 11

2.3.- Esquema básico del Receptor .................................................................................. 12

2.4.- Transceptor de RF ................................................................................................... 122.5.- Ancho de banda del canal de comunicación ............................................................ 13

2.6.- Concepto de ancho de banda y velocidad de información....................................... 14

3.- Información Analógica y Digital ............................................. 153.1.- Señal v/s Información .............................................................................................. 153.2.- Señal analógica......................................................................................................... 15

3.3.- Señal Digital............................................................................................................. 164.- Modulación Analógica y Digital ................................................ 16

4.1.- Modulación .............................................................................................................. 164.2.- Modulación de Amplitud (AM) ............................................................................... 17

4.3.- Modulación en frecuencia FM ................................................................................. 18

4.4.- Comparación AM - FM............................................................................................ 214.5.- Ventajas de FM ....................................................................................................... 22

4.6.- Modulación Digital .................................................................................................. 22

4.7.- ASK – Amplitude – Shift - Keying.......................................................................... 234.8.- FSK- Frecuency – Shift - Keying............................................................................. 26

4.9.- PSK- Phase- Shift- Keying....................................................................................... 28

4.10.- Modulación M-P.S.K. ........................................................................................... 31

4.11.- Q.A.M. ................................................................................................................... 334.12.- Tasa de Transmisión ( Bit-Rate ). .......................................................................... 34

4.13.- Tasa de Error ( BER )............................................................................................. 35

5.- Sistemas de Comunicación inalámbricos ........................365.1.- Frecuencias y espectros utilizados en Chile............................................................. 36

5.2.- Servicios de comunicaciones móviles...................................................................... 36

5.3.- Telefonía Celular...................................................................................................... 38

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5.4.- Reutilización de frecuencias..................................................................................... 40

5.5.- Elementos básicos de un sistema de comunicaciones móviles. ............................... 445.6.- Asignación de frecuencias........................................................................................ 46

5.7.- Protocolos de acceso inalámbrico. ........................................................................... 48

5.8.- Resumen de las Principales Normas y Sistemas...................................................... 545.9.- Requerimientos de los organismos de estandarización internacional ...................... 54

5.10.- Ambientes de aplicación de las comunicaciones móviles...................................... 55

5.11.- DECT - Digital European Cordless Telephone...................................................... 56

6.- Propagación de señales de RF ................................................... 576.1.- Principios de Huygens y Fresnel.............................................................................. 59

6.2.- Refracción troposférica ............................................................................................ 61

6.3.- Pruebas de visibilidad ............................................................................................. 626.4.- Calidad de un enlace de RF...................................................................................... 63

6.5.- La atenuación de espacio libre ................................................................................. 63

7.- Especificación de equipos y antenas.................................. 667.1.- Fundamentos sobre antenas...................................................................................... 667.2.- Ganancia de una antena de reflector parabólico....................................................... 71

8.- Mantenimiento preventivo y correctivo.........................75

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1.- Señales de RF1.1.- Conceptos básicos de ondas electromagnéticas.

Todos conocemos que nuestras radios sintonizan distintas "bandas defrecuencias" que generalmente denominamos: Onda Media, Onda Corta, FM(VHF), etc. Estas "bandas" son divisiones del "espectro radioeléctrico" que porconvención se han hecho para distribuir los distintos servicios detelecomunicaciones. Cada una de estas gamas de frecuencias poseencaracterísticas particulares que permiten diferentes posibilidades detransmisión y recepción.

Antes de empezar con las características de cada Banda de Frecuencias;conviene aclarar que se denomina Espectro Radioeléctrico a la porción delEspectro Electromagnético ocupado por las ondas de radio, o sea las que seusan para telecomunicaciones. El Espectro Electromagnético esta compuestopor las ondas de radio, las infrarrojas, la luz visible, la luz ultravioleta, losrayos X y los rayos gamas: todas estas son formas de energía similares, perose diferencian en la FRECUENCIA y la LONGITUD de su onda (como se indicaen la figura).

λ = c/fT = 1/f

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λ = Longitud de Onda en metros: corresponde a la distancia que recorre unaonda para completar un ciclo de la vibración. Se expresa por la letra griegaLambda y se mide en metros.

f = Frecuencia de la señal en Hertz. /(ciclos por segundo). Es el número deperíodos o ciclos que desarrolla la señal en una unidad de tiempo. Normalmentela unidad de tiempo que se considera es el segundo. Por lo tanto, la frecuenciasería igual al número de ciclos que la vibración desarrolla en un segundo.

c = Velocidad de la luz ( 300.000 Km/seg. – 3x108 m/seg ). T = Período ( segundos )

Período : Es el tiempo que demora un ciclo completo de una vibración uoscilación.

Unidades de medición:1 ciclo / seg. 1 HERTZ = 1 Hz

1.000 ciclos / seg. 1 KILOHERTZ = 1 KHz1.000.000 ciclos / seg. 1 MEGAHERTZ = 1 MHz1.000.000.000 ciclos / seg. 1 GIGAHERTZ = 1 GHz1.000.000.000.000 ciclos / seg. 1 TERAHERTZ = 1 THz

Amplitud : Corresponde al desplazamiento máximo en uno u otro sentido de lala señal. Se relaciona con la potencia de la señal la que habitualmente se mideen Dbm ó DbW.

Onda electromagnética : Vibración electromagnética que no requiere de unmedio físico cableado para propagarse, lo puede hacer en el vacío, por el aire yno son captadas por el oído.

Ancho de banda : Intervalo de frecuencias entre las cuales está lainformación.

Energía de la onda : A medida que una onda se propaga por un medio o en elespacio y dependiendo de la distancia recorrida, ésta sufre una atenuación ensu energía. El alcance de una onda es la distancia que puede recorrer antes quesu energía se extinga.

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En el caso de las ondas electromagnéticas, la amplitud de la vibración esproporcional a la potencia del transmisor, por lo que a mayor potencia mayorenergía será aplicada y por lo tanto mayor alcance tendrá la onda. Si la ondatiene mayor frecuencia, también tiene una mayor energía y alcance, por estoque con ondas de muy alta frecuencia, microondas por ejemplo, se puedeobtener una gran energía con mediana potencia del transmisor.

Cuando se empezaron a utilizar con fines comerciales las ondas hercianas, hacemás de cien años, se vió enseguida que la tecnología disponible ofrecía mayoresalcances y contactos más seguros cuanto más larga era la onda. Usar ondaslargas y muy largas tenía (y sigue teniendo), sin embargo, algunosinconvenientes: las antenas deben ser mayores, se deben utilizar mayorespotencias y el ruido atmosférico es una importante fuente de disturbios. Pero,según los conocimientos de la época, las ondas decimétricas (UHF),centimétricas (SHF) o de longitud inferior eran «poco prácticas» debido a quese propagaban en línea recta y no bordeaban obstáculos, con lo que su alcancepráctico era la línea visible, el horizonte y poco más.Algunos científicos (Marconi entre ellos) afirmaban que esas ondasextracortas (métricas - VHF) y ultracortas (decimétricas -UHF- e inferiores),entonces despreciadas, nos reservarían algunas sorpresas. Hoy en día sonmuchísimos más los circuitos de radio que hacen uso de esa parte del espectroque todos los que se han establecido en los últimos cien años de la radio en

ondas largas, medias y cortas. Todas las comunicaciones a través de satéliteshacen uso de ondas extracortas y ultracortas. La clasificación de esas ondasmás «cortas» que las de la popular «onda corta» (HF) atendiendo a su longitudacabó pronto los calificativos; tras nombrar como «ultra» a las ondasdecimétricas se acabaron los apelativos y hubo que buscar otra clasificación.

Ese intento de encontrar calificativos acordes con el estado de la técnica -siempre en constante adelanto- coincidió, a mediados de la década de los añostreinta, con un cambio sustancial en el sujeto a clasificar: en vez de considerar

la longitud de onda se pasó a distinguirlas por su frecuencia. Eso dio algo másde juego aunque, como veremos enseguida, también se eligió un sendero ciego.La gama de ondas métricas (1 a 10 m) se denominó VHF (Muy Alta Frecuencia);las ondas decimétricas (10 a 100 cm) se bautizaron como UHF (FrecuenciaUltra Alta); a continuación vinieron las centimétricas o de SHF (FrecuenciaSuper Alta) y, por último, (o eso creían quienes adoptaron esa escala) las de

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EHF o Frecuencia Extra Alta, en la gama de los milímetros de longitud de onda.Y aquí volvió a encontrarse cerrado el camino; no se encontraron máscalificativos aceptables para gamas ulteriores. Así que luego hubo querenombrar a ciertos segmentos especiales mediante letras (Banda K, Banda L,etc.) lo cual da mucho más juego.

1.2.- El espectro radioeléctrico

DISTRIBUCIÓN CONVENCIONAL DEL ESPECTRO RADIOELECTRICO

SIGLA DENOMINACIÓN LONGITUDDE ONDAGAMA DE

FRECUENC. CARACTERISTICAS USO TIPICO

VLFVERY LOW

FRECUENCIES Frecuencias muy bajas

30.000 ma

10.000 m

10 KHza

30 KHz

Propagación por onda de tierra,atenuación débil. Caracteristicasestables.

ENLACES DE RADIO AGRAN DISTANCIA

LFLOW

FRECUENCIES Frecuencias bajas

10.000 m.a

1.000 m.

30 KHza

300 KHz

Similar a la anterior, pero decaracterísticas menos estables.

Enlaces de radio a grandistancia, ayuda a lanavegación aérea ymarítima.

MFMEDIUM

FRECUENCIES Frecuencias medias

1.000 m.a

100 m.

300 KHza

3 MHz

Similar a la precedente pero conuna absorción elevada durante eldía. Propagaciónprevalentemente Ionosféricadurante le noche.

RADIODIFUSIÓN

HFHIGH

FRECUENCIES

Frecuencias altas

100 m.a

l0 m.

3 MHza

30 MHz

Propagación prevalentementeIonosférica con fuertesvariaciones estaciónales y en lasdiferentes horas del día y de lanoche.

COMUNICACIONES DETODO TIPO A MEDIA YLARGA DISTANCIA

VHFVERY HIGH

FRECUENCIES Frecuencias muy altas

10 m.a

1 m.

30 MHza

300 MHz

Prevalentemente propagacióndirecta, esporádicamentepropagación Ionosférica oTroposferica.

Enlaces de radio a cortadistancia, TELEVISIÓN,FRECUENCIAMODULADA

UHFULTRA HIGH

FRECUENCIES Frecuencias ultra altas

1 m.a

10 cm. de 300 MHz

a 3 GHz

Exclusivamente propagacióndirecta, posibilidad de enlacespor reflexión o a través desatélites artificiales.

Enlaces de radio, Radar, Ayuda a la navegaciónaérea, TELEVISIÓN

SHFSUPER HIGH

FRECUENCIES Frecuencias superaltas

10 cm.a

1 cm. de 3 GHza 30 GHz COMO LA PRECEDENTE Radar, Enlaces de radio

EHFEXTRA HIGH

FRECUENCIES Frecuencias extra-altas

1 cm.a

1 mm.

30 GHza

300 GHzCOMO LA PRECEDENTE COMO LA PRECEDENTE

EHFEXTRA HIGH

FRECUENCIES Frecuencias extra-altas

1 mm.a

0,1 mm.

300 GHza

3.000 GHzCOMO LA PRECEDENTE COMO LA PRECEDENTE

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1.3.- Concepto de DB y DBm.

En telecomunicaciones, la medida de potencia de las señales,

independientemente de la frecuencia, se realiza en decibeles. El decibel másque una unidad de potencia es la relación o cuociente de dos potencias enescala logarítmica. Su definición es la siguiente:

DB = 10 Log (P1/P2)

De la ecuación se deduce que:Si las potencias son iguales (P1 = P2), el resultado es cero DBSi P1 es 10 veces P2, el resultado es 10 DB.

Si P1 es 100 veces P2, el resultado es 20 DBEs evidente que el incremento en potencias de 10 de P1 sobre P2 arroja comoresultado un incremento en décadas de la relación en DB.

Con frecuencia se utiliza la unidad DBm para expresar las potencias detransmisión ó recepción en equipos de comunicaciones. La definición es lasiguiente:

dBm = 10 Log (P /1 mW)

En esta ecuación P2 = 1mW, por lo tanto la medida de potencia está referida aese valor. Así por Ejemplo si P = 1 Watt, el cuociente P/1mW = 3.Luego P expresada en DBm será P= 30 DBm.

1.4.- Ancho de banda de una señal

Independientemente de la potencia, una señal puede estar compuesta pormúltiples frecuencias de señales senoidales.

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Señales senoidales

Sabemos que una señal, de cualquier forma de onda, contiene información. Estainformación está contenida en cualquiera de los parámetros de la señal, por ellono debe confundirse a la señal con la información que contiene. Lo que ocurrees que a menudo, la información es transportada por una señal senoidal pura, laque recibe el nombre de portadora.

Se dice que es una señal senoidal cuando su representación es del tipo

z(t) = a(t) sen wt.

En esta expresión a(t) es la amplitud de la señal; sen representa la funcióntrigonométrica del seno; t es el tiempo; y w es la frecuencia angular de la señal

Un pulso como la suma de senoides Una señal de pulsos rectangulares, pulsos triangulares así como muchas otrasseñales del tipo periódicas, pueden ser expresadas como la suma de ondas oseñales senoidales (la explicación de este hecho la hizo el matemático J.Fourier en 1822).Para entender mejor este fenómeno, consideremos la música generada porórganos o sintetizadores electrónicos: las tonalidades que generan son la sumade distintas combinaciones de tonos “puros”. En ingeniería de comunicacionesuna señal senoidal (de una sola frecuencia) es lo que en acústica sería un tonopuro.

De esto podemos concluir que el ancho de banda de una señal quedadeterminado por su componente de mas alta frecuencia. En consecuencia sutransmisión necesitará de un medio capaz de transportar toda la banda defrecuencia de la cual se compone la señal.

Distorsión por anchos de bandas diferentes Un ejemplo sencillo de la distorsión de anchos por bandas diferentes es elintentar la transmisión de música a través de un teléfono; ya que al transmitirmúsica de alta fidelidad por este canal, el sonido musical cambia, debido a que

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tiene componentes en frecuencias cercanos a 20 kilohertz (ancho de la banda),mientras que el teléfono sólo puede transmitir tonos de hasta 4 000 hertz(ancho de la banda). A este efecto se le conoce como distorsión.

1.5.- Osciladores

La definición de oscilar es fluctuar entre dos estados o condiciones, porconsiguiente oscilar es vibrar o cambiar. Un oscilador es un dispositivo capazde producir vibraciones u oscilaciones, generando en su salida una forma deonda repetitiva. Hay muchas aplicaciones de los osciladores en lascomunicaciones electrónicas, como son las fuentes de portadora de frecuenciaintermedia, de alta frecuencia, fuentes piloto, relojes y circuitos de

sincronización.

1.6.- Otros dispositivos de procesamiento de señales

Amplificación de una señal Un amplificador es un sistema que tiene a su salida una réplica de la señal deentrada, cuya amplitud fue aumentada por el sistema.Filtrado

Por medio de un filtro se eliminan ciertas componentes de frecuencia de unaseñal. Existen diversos tipos de filtros que, dependiendo de la porción delespectro que eliminen, puede ser paso-bajas (eliminan las frecuencias altas),paso-altas (eliminan las frecuencias bajas), paso-banda (sólo dejan pasarfrecuencias dentro de una banda) o supresor de banda (eliminan loscomponentes dentro de una banda).Muestreador La entrada es una señal continua en el tiempo, y su salida una señal discreta enel tiempo, donde cada muestra tiene una amplitud igual o proporcional a la de la

señal original en el tiempo de muestreo.Cuantizadores La entrada a un cuantizador es cualquier señal continua, y la salida es unaversión cuantizada de la misma; si la entrada es continua en el tiempo y enamplitud, la salida es continua en el tiempo, pero discreta en amplitud.

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Suma de señales Este sistema tiene dos o más señales de entrada, y su salida es la suma dedichas entradas.

Multiplicador de señales Se conoce como modulador de amplitud, pues si una de las señales (de bajafrecuencia) multiplica a otra de alta frecuencia (portadora) la salida delsistema genera un espectro igual al de la señal moduladora, pero trasladado a lafrecuencia de la portadora. Al igual que el sistema de suma de señales tienedos o más entradas y su salida es el producto de ellas. El ejemplo más común deeste sistema es la Amplitud Modulada (A.M.), en la cual se "sobrepone" elcontenido de la información de la señal moduladora sobre otra señal(portadora).

Digitalización de señales Realiza el procesamiento necesario para convertir una señal analógica endigital. Consiste en la conexión en serie de un filtro, un muestreador, uncuantizador y un codificador.

1.7.- Concepto de ruido y relación señal a ruido.

El ruido es una perturbación inherente a todo sistema de comunicaciones. Suorigen está principalmente en que la agitación térmica presente en todos los

materiales, para el caso de los conductores, se traduce en corrientesaleatorias que se mueven por los circuitos y canales de comunicación.Como toda señal, la señal de ruido tambien puede ser modelada como la sumade infinitas señales de frecuencia distinta, cubriendo toda la gama defrecuencias utilizadas en las comunicaciones inalámbricas.

Si en un determinado punto del canal de comunicaciones definimos como S(Signal) la potencia de la señal y como N (Noise) la potencia de ruido, entoncesla relación S/N se conoce como Relación Signal to Noise ó relación señal a

ruido. Este parámetro es un factor de mérito del canal de comunicaciones porcuanto mientras mas alta es la S/N, mas limpio se encontrará el canal y con ellohabrá mayor capacidad para el transporte de la información.

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2.- Sistema de Comunicación

2.1.- Diagrama de bloque de un sistema de comunicación

INFORMACIÓN

DE

FUENTE

RUIDO

DE

FUENTE

CODIFICADOR

-

TRANSMISOR

DECODIFICADOR

-

RECEPTOR

Señal

recibidatransmitida

Señal

CANAL DESTINO

Mensaje Mensaje

La información codificada fluye a través del medio de transmisión denominado

también canal de transmisión.

2.2.- Esquema básico del transmisor Antena

CODIFICADOR MODULADORRFInterfaz

El transmisor ó codificador está constituido por 3 etapas.

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La primera es un codificador de la información cuya función es dar un formatoadecuado a la información, de manera que permita en la recepción, funcionestales como la detección de errores. El código de la información también debepermitir y facilitar la función de la etapa siguiente.La segunda etapa es la de modulación. En ella se adecúa la informacióncodificada para ser transmitida por el canal de comunicación. Dependiendo delmedio de transmisión y su ancho de banda se emplean distintas técnicas demodulación, tanto analógicas como digitales, las que se revisan mas adelante.En la etapa de RF se amplifica la señal que será irradiada por la antena

2.3.- Esquema básico del Receptor Antena

DECODIFICADOR DEMODULADOR

RFInterfaz

El receptor – decodificador está constituido por 3 etapas.

La señal captada por la antena se inyecta a un amplificador de RF para luego

ser demodulada en la etapa siguiente.

Finalmente el decodificador recupera el formato original de la información, demanera que permita ser recibida en la interfaz.

2.4.- Transceptor de RF

Los modelos vistos previamente para el transmisor y receptor representan unaseparación de funciones cuya aplicación práctica sólo la podemos encontrar en

sistemas del tipo broadcasting ó unidireccionales ( SIMPLEX ). Sin embargo lamayoría de las aplicaciones, en particular las que revisaremos en este manual,son del tipo bidireccionales ( duplex ). Esto significa que la información fluyeen ambos sentidos, aunque no necesariamente ambos procesos son simultáneos( Full Duplex ). La implementación práctica de las funciones de transmisión y

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recepción en un mismo equipo recibe el nombre de transceptor decomunicaciones el que se muestra en la figura siguiente:

RFDEMOD.DECOD.

Interfaz

RFMOD.CODIF.

Antena

2.5.- Ancho de banda del canal de comunicación

CANAL DE COMUNICACIONES:

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Es como un tubo; la señal que entra en un extremo se entregara en el otroextremo del sistema para completar la comunicación, ya sea voz, imágenes odatos y vídeo. Existen diversas técnicas que permiten un óptimoaprovechamiento del canal de comunicaciones, tales como la modulación de lainformación ó la amplificación de la potencia de la señal portadora.

El diámetro de este tubo imaginario debe ser lo suficiente amplios parapermitir el paso de los diferentes tipos de señales, esto quiere decir que losdiámetros de los canales dependen del ancho de banda ocupado por la señal

2.6.- Concepto de ancho de banda y velocidad de información

La información en su forma de señal eléctrica es una onda compleja quecontiene múltiples componentes de frecuencia. Los valores de frecuencia decualquier señal real estarán comprendidos dentro de un rango determinado,acotado por una frecuencia mínima (FL) y una frecuencia máxima (FH).Así entonces el ancho de banda de la señal queda definido por la diferenciaentre FH y FL.

BW = FH – FL

C. Shanon estableció que la capacidad del canal de comunicación estádirectamente relacionada con el ancho de banda de la señal y con el ruido delcanal de comunicación.

CAPACIDAD [bits/seg.] = 1/3 BW (S/N).

ANCHO DE BANDA es la diferencia entre la frecuencia máxima y lamínima contenidas en una señal.

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3.- Información Analógica y Digital

3.1.- Señal v/s Información

Una Señal es la manifestación física de una onda; mecánica, eléctrica,electromagnética ó luminosa que transporta información, a través de un mediode transmisión o de los nodos de una red, éstas señales pueden ser SeñalesAnalógicas ó Digitales.

En consecuencia, la información es el contenido de la señal, este contenidoproviene de una fuente o transductor que transfirió los cambios de la variablede información en una señal variante en el tiempo. Por ello el concepto de

información siempre se asocia con cambios. Una señal que no contiene cambiosen sus parámetros fundamentales, amplitud ó frecuencia, no contieneinformación.

Finalmente la cantidad de información contenida en una señal es proporcional ala incertidumbre en los cambios de la señal, vale decir que si no hay cambios, ósi estos son cambios periódicos y repetitivos, la incertidumbre no existe y porlo tanto el comportamiento de la señal es predecible y por consiguiente lainformación transportada es escasa ó nula.

3.2.- Señal analógica

La voz, desde que sale de un equipo emisor es una Señal Analógica, lo quesignifica que está definida para todo intervalo de tiempo, tiene una forma quese puede dibujar y no presenta discontinuidades, lo que indica que es continua.

Las señales analógicas se caracterizan por ser una función continua en lavariación de su amplitud con respecto al tiempo, para un cierto rango o

intervalo.En consecuencia estas señales representan a las señales acústicas (vozhumana) ó aquellas generadas por un elemento transductor en su formaeléctrica, permitiendo de esta manera su manipulación en un sistema deTransmisión.

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3.3.- Señal Digital

Una Señal Digital en cambio, es de otra forma, su forma aunque también sepuede dibujar, su contorno está compuesto por “pedacitos” de líneas rectas, loque indica que puede tomar sólo uno de dos estados posibles; el estado lógico“cero” o el estado lógico “uno”. No obstante puede transportar, la mismainformación contenida en una Señal Analógica y en una forma más confiable. Esmenos factible que en una Señal Digital se pierda o distorsione información porel “ruido” por ejemplo, que en una Señal Analógica. Veremos mas adelante, queel proceso de digitalización, se realiza de acuerdo a ciertos estándares, noreviste complejidad alguna y se encuentra presente en prácticamente todos losequipos terminales de una red.

4.- Modulación Analógica y Digital

4.1.- Modulación

Se dice que z(t) es una señal senoidal cuando su representación es del tipo:

z(t) = a(t) sen (wt).

En esta expresión a(t) es la amplitud de la señal; sen( wt) representa la funcióntrigonométrica del seno; t es el tiempo; y w es la frecuencia de la señal enradianes por seg.W= 2πf

Modulación es el proceso de adaptar la señal de información a lascaracterísticas del canal de comunicaciones. Este proceso se debe realizarutilizando diferentes técnicas, dependiendo de las características de la señalde información y del medio de transmisión.

El objetivo principal de la modulación es el de transportar con la mejor calidadposible, señales de información a través de canales afectos adesvanecimientos, multitrayectos y limitados en ancho de banda.

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Hablamos de modulación en amplitud (AM) cuando la información estácontenida en las variaciones de amplitud de la portadora y de modulación enfrecuencia,(FM) cuando la información está contenida en las variaciones defrecuencia de la onda portadora.

4.2.- Modulación de Amplitud (AM)

Si Ac cos(Wct) es la señal portadora y m(t) la señal modulante, la señal de AMpuede ser representada por:

)tf 2cos()]t(m1[A)t(S ccAM π+= •El índice de modulación “k” para una señal m(t) = Amcos(2πfmt) viene dadopor:

cm A/Ak =

Este índice es usualmente llamado “porcentaje de modulación”. Un porcentajede modulación mayor del 100% distorsionará la información transmitida no

pudiendo ser demodulada por un detector de envolvente.

El espectro de una señal de AM está dado por :

)]f f (M)f f ()f f (M)f f ([A2

1)f (S cccccAM +++δ+−+−δ=

El ancho de banda de la señal de AM es : BAM = 2fm

La potencia total en una señal de AM, donde representa el valor medio, es

])t(m)t(m21[A2

1P 22cAM ++=

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( (

Banda

lateral

f c +

|AdBanda

lateral

Banda

lateral

f c - f c +

|Ad

Demodulación de Señales AM

Las técnicas de recuperación de señales de AM se dividen en 2 grandescategorías : Demodulación Coherente y No-Coherente.

La Demodulación Coherente requiere del conocimiento de la frecuencia y fasede portadora en el receptor. La No-Coherente no requiere información de fase.Un tipo de detección coherente de señal AM es “El detector de producto” o“Detector de fase”. La detección no coherente se lleva a cabo generalmentecon un “Detector de envolvente”.

Detector de envolvente : Un detector de envolvente ideal es un circuito quetiene una salida proporcional a la envolvente real de la señal. Si la entrada es:R(t) Cos(Wct), la salida será :

V out (t) = K|R(t)|

4.3.- Modulación en frecuencia FM

Es un tipo de modulación de ángulo. Si usamos una señal modulante sinusoidal:

[ ]

+= t f

A K t f AS m

m

m f cc FM π

ϖ π 2sen2cos

Kf: Constante del Sistema

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Características de FM

La máxima desviación de frecuencia de la señal portadora es:Indice de modulación:

Relación entre Âm y el BW de la señaltransmitida

fmW

Â f f md f

∆=

⋅= β

El ancho de Banda (BT ) de una señal FM (Banda Ancha), está definido como elintervalo en frecuencia que contiene el 98 % de la potencia transmitida.

( ) m f T f B 12 += β

(Regla de Carson )

Técnicas de modulación FM - Forma Indirecta

S X

FM banda angosta

ΣMultiplicador

de Frec.

FM banda

anchalimitador

-90º

portadora

Integradorm(t)

t f t At f AS cccc FM π θ π 2sen)(2cos −≅

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Técnicas de detección FM

Se busca el efecto contrario. Frecuencia instantánea a amplitud instantánea.En receptores prácticos, la señal RF es recibida, amplificada y filtrada en elcarrier. Luego convertida a una frecuencia intermedia que contiene el mismoespectro.Los métodos utilizados son:

- Zero-crossing detection- Slope Detection- PLL

Zero-crossing detection Este es un buen método cuando se necesita linealidad sobre un amplio rango defrecuenciasIdea: Utilizar los cruces por cero para generar un tren de pulsos cuyo valormedio sea proporcional a la frecuencia de la señal. Slope Detection

Se basa en derivar la señal de entrada y luego filtrar pasa bajo. La señal pasa através de un limitador de amplitud que remueve las perturbaciones debidas alfading en el canal (Vi)Luego pasa a un filtro con una función de transferencia que incrementa laganancia linealmente con la frecuencia.Se observa que la Ec., tiene un término variante en el tiempo proporcional a

m(t) y otro DC que se filtra con un condensador. PLL

Esquema de control en lazo cerrado consistente en un VCO cuya frecuencia desalida varía en función del voltaje de salida demodulador.

DETECTORDE FASE

Amplificadory LPF

vco

SFM señal deentrada

M(t) seña

demodulad

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4.4.- Comparación AM - FM

FM v/s AM

Relación No linealAmplitud Constante del CarrierInformación en la fase o frecuenciaCrecimiento de la calidad sobre ciertoumbral.Señal envolvente constante, señalmodulante no altera el carrierPotencia no depende de amplitud de lainformación por lo se pueden utilizar

amplificadores de RF no-lineales y degran eficiencia (70 % en clase C).

Relación Lineal Calidad -PotenciaSuperposición de AmplitudInformación en la Amplitud delcarrierMantener linealidad en potencia yamplitud de mensaje implicaAmplificadores clase A-B. 30-40% de eficiencia.Todas las interferencias son

recibidas y demoduladas

FM vs AM - VENTAJAS

Mejor inmunidad al ruido (señalesrepresentadas como variaciones de

frecuencia)Menos susceptible a Ruido impulsivo,(fluctuaciones rápidas en amplitud)Desvanecimientos de pequeña escalacausan fluctuacionesIntercambio de BW por S/NIndice de Modulación, y por lo tantoBW puede variar para mejor S/N.Efecto Captura

Ocupa menos BW, pues sistema detransmisión lineal

Mejoró susceptibilidad adesvanecimientos usando tonospilotos que ajustan rápidamente laganancia para compensarfluctuaciones de amplitudMenor complejidadSe demodula fácilmenteAM puede ser detectadacoherentemente con un detector de

producto. Superará a FM cuando setenga señales débiles.

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4.5.- Ventajas de FM

Resumiendo lo importante :

Efecto Captura - Si dos señales en la misma banda de frecuencia llegan alreceptor, será demodulada la de mayor potencia. La otra será rechazada. Porlo tanto más inmune a la interferencia co-canal.

Eficiencia de Potencia - La potencia de una señal FM no depende de amplitudde la información, por lo tanto, se puede utilizar amplificadores de RF no-lineales, gran eficiencia (70 % en clase C).

4.6.- Modulación Digital

Modulaciones ASK, FSK, PSK y QAM

Modulación digital es el conocido proceso de modulación de una onda senoidalcon la salvedad que la señal modulante es digital.Es interesante notar que esta modulación puede considerarse como una etapamás en el proceso de adaptación de la fuente de información al canal y por lo

tanto como parte del proceso de codificación.

Eficiencia

Muchos sistemas de comunicaciones requieren antes de la transmisiónprocesamientos adicionales de la señal digital este proceso, indicado comoadaptación involucran primordialmente la traslación de la señal digital a otraregión conveniente del espectro por medio de la modulación de una portadora.Este proceso de modulación presenta tadas las posibles ventajas de la

modulación analógica: facidad de radiación asignación de frecuencia,multiplexación superación de limitaciones etc.

Debe tenerse en cuenta que en la transmisión en banda base el ancho de labanda no es normalmente una limitación muy rígida dado que la respuesta delos enlaces se deteriora, en general, gradualmente y es siempre posibleecualizarlos.

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Consecuentemente para lograr una mayor eficiencia en el uso de estos canalesse requieren técnicas de señalización multinivel las cuales están asociada engeneral con el proceso de modulación.Teniendo en cuenta que los canales telefónicos digitales requieren una tasa detransmisión de 64 Kbps resulta claro la necesidad de encontrar métodosconvenientes que permitan el aprovechar eficientemente el espectro yentonces competir con los sistemas analógicos. Como luego veremos estosmétodos son las técnicas de modulación multisimbólica.Una parámetro muy útil para caracterizar la eficiencia en la utilización de labanda en un sistema de modulación digital es la densidad de información

Donde δ = R/B

R: tasa de señalización de bits/seg y B: ancho de banda en Hz.

Modulación binariaSe ha considerado oportuno comenzar el estudio de los sistemas de modulacióndigital para el caso binario dejando la modulación multinivel para un apartadoposterior.En la modulación digital binaria de una onda continua encontramos las mismastres variantes que en el caso analógico -amplitud, frecuencia y fase- con lapeculiaridad que ahora conmutaremos alguno de estos parámetros entre dosvalores posibles. Como luego veremos existen casos particulares y ciertasvariaciones de estas tres técnicas básicas.

4.7.- ASK – Amplitude – Shift - Keying

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La modulación A.S.K. constituye probablemente la primera técnica demodulación digital que se haya implementado prácticamente dado que ha sidousada extensamente.En esta forma de modulación la amplitud de la portadora se varía entre dosniveles predeterminados en correspondencia con la señal binaria de datos.Usualmente uno de los dos niveles coincide con cero (condición OFF) por lo cualen este caso suele denominarse la modulación ON-OFF.Si denominamos x(t) a la señal de datos, es decir a una secuencia de unos yceros la señal A.S.K. será:

Xc = A. x(t). cos 2 π fc t

Donde

X (t) = sobre intervalos de T segundos.fc = frecuencia portadora.

En la figura se indica el diagrama en block de un modulador ASK. donde lafunción del filtro es reducir el nivel de los componentes indeseables uconformar la señal de salida.

X(t A.S.K.FiltroX

Cos f c t

El sistema A.S.K. pueden analizarse como un sistema de banda base. Enparticular las consideraciones de función transferencia óptima sondirectamente aplicables con sólo trasladar dichas funciones en torno de lafrecuencia de portadora.

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a) Espectro de la señal modulante b) Espectro de la señal modulada CA Amplitud

En lo referente a la detección de las señales A.S.K. en la figura. serepresenta el diagrama en block de un receptor A.S.K.

El filtro de recepción es normalmente un filtro adaptado a los pulsos de R.F. elcual en conjunto con el filtro del transmisor determinan la característica totalrequerida para todo el sistema. La detección puede realizarse en formacoherente (sincrónica) o no coherente, utilizándose normalmente esta última.Evidentemente la detección no coherente es de implementación más sencillapero, como veremos al considerar los efectos de ruido, provee una menorinmunidad cuando la señal de predetección presenta bajas relaciones señal aruido.

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La salida del detector, una vez filtrada para remover componentes indeseables,es equivalente a una señal recibida en un sistema de banda base por la cual leson aplicables todos los procesamientos, decodificación, muestreo y decisión,aplicados en dichos sistemas.

4.8.- FSK- Frecuency – Shift - Keying

La modulación por desplazamiento de frecuencia, F.S.K., provee una señal deamplitud constante la que permite el uso de dispositivos saturables, lo cualconstituye una se sus ventajas respecto a A.S.K. La modulación F.S.K es usadaprincipalmente en radios digitales de banda angosta aunque también ha sidoutilizada satisfactoriamente en equipos de radio digitales de banda ancha,principalmente aquéllos que se han modificado a partir de radios analógicosque servían se soporte a sistemas múltiplex F.D.M. Aparte de la ventajamencionada, cabe apuntar su simplicidad, bajo costo y, como veremos al finaldel capítulo, un comportamiento más estable que A.S.K. en presencia dedesvanecimientos (fading).Con todo su comportamiento no resulta tan eficiente como P.S.K. aunque adiferencia de ésta, permite detección no coherente.Es oportuno puntualizar que básicamente existen dos métodos de modulación

digital de frecuencia. El primero es el que clásicamente se designa F.S.K.donde la señal digital x (t) controla una llave que selecciona la frecuenciamodulada de un banco de osciladores (dos en el caso binario). La señalmodulada presenta entonces discontinuidades en cada instante de conmutacióna menos que al amplitud, la frecuencia y la fase de cada oscilador haya sidocuidadosamente ajustada. Evidentemente la dispersión del espectro de laseñal modulada dependerá de dichas discontinuidades.

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El segundo método de modulación de frecuencia intenta evitar dichasdiscontinuidades y producir consecuentemente espectros más compactos.Precisamente se denomina C.P.F.S.K. (continuos – phase F.S.K) y se basa en lamodulación en frecuencia de un único oscilador por medio de la señal digitalx(t).Consideraremos sólo el caso de F.S.K. tradicional. La expresión de una señal

binaria F.S.K. es :

Xc (t) = A cos [2π (f c + x (t). ∆ f) t]

Donde fc es la frecuencia central (portadora virtual), x (t) es la señal digitalde banda base, simétrica NRZ de 2 niveles, y ∆f es denominada desviación defrecuencia.Generalmente f c >1 /T aunque en algunos sistemas, particularmente cuando elvínculo es línea telefónica, son magnitudes del mismo orden. Así por ejemploresulta común para tasas de señalización de 1200 bits / ser la utilización demodulación FSK. Con portadora virtual de 1700 Hz y desviación de 500 Hz.

En general se puede decir que el ancho de banda de F.S.K. es mayor que el deA.S.K. Los casos presentados pueden resumirse en un ancho de banda dado por

BT = 2∆f + 2B

Es precisamente en esta posibilidad de lograr un uso eficiente del espectromediante un filtro de no muy difícil implementación (premodulación) dondereside la mayor competitividad de F.S.K.

El modulador puede ser lineal, de tipo V.C.O. ( voltaje-controlled osillator ) esdecir un oscilador cuya frecuencia de salida es función de la tensión deentrada.Existen también moduladores del tipo digital los cuales sintetizan las

frecuencias requeridas.

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Modulador FSK

4.9.- PSK- Phase- Shift- Keying

P.S.K , también denominada modulación discreta de fase es una técnica demodulación digital sumamente eficiente, ampliamente utilizada en sistema talescomo enlaces satélites, radioenlaces de banda ancha, etc.En este tipo de modulación la información se codifica en la fase de unaportadora de amplitud constantes. Cuando dicha información estarepresentada por el valor absoluto de la fase, es decir referida a unaportadora sin modular se tiene el sistema P.S.K. convencional; si la informaciónestá contenida en las variaciones de fase, es decir referida a la fase delestado anterior tenemos los denominados sistemas diferenciales.La ecuación que caracteriza la modulación P.S.K. convencional para el casobinario esta dada por

Xc (t) = x (t) . Acos 2π fc t

Donde x (t) es una señal binaria aleatoria, de período T, NRZ, que toma valores+1 ó –1.

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Comparando con ASK puede notarse que la única diferencia entre ASK Y PSKes que en la primera la portadora se conmuta “A” y “0” mientras que en lasegunda entre + A y –A. las señales correspondientes a cada estado son

S0 (t) = A cos ω ctS1 (t) = A cos ω ct = A cos (ω ct + π)

En los que se observa una diferencia de fase de 180º. Es por ello que estaforma de modulación recibe el nombre, exclusivamente para el caso binario, deP.R.K. ( Phase Reserval Keying) aunque nosotros preferimos 2 P.S.K.

La densidad espectral de energía puede calcularse transformando la ecuaciónal dominio de la frecuencia.

La señal P.S.K. tiene entonces la misma característica de doble banda lateralque la transmisión ASK. con la importante excepción de un impulso en lafrecuencia de portadora. La ausencia de una componente discreta en laportadora significa que P.S.K. posee una mejor eficiencia de potencia que ASK.aunque igual eficiencia espectral.

Consecuentemente los requerimientos de ancho de banda de una señal P.S.K.son los mismos que una A.S.K. a pesar que este último proceso de modulación es

Como veremos más adelante, al considerar el comportamiento en presencia deruido, P.S.K. exhibe un mejor desempeño que A.S.K. y que F.S.K.

En la figura se representa el espectro de una señal P.S.K.

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Espectro PSK

Observe la existencia de un lóbulo principal cuyo ancho es el doble de la tasade señalización (2/T). Nótese además que los lóbulos secundarios decrecenmuy lentamente ( ver fog.8.15), lo cual hace necesario filtrar la señal desalida para evitar interferencia en los sistemas adyacentes. Esto reduce la

potencia transmitida por lo que normalmente debe incrementarse la potenciadel transmisor a efectos de mantener la calidad del sistema. El principalproblema en el diseño de este filtro de transmisión es proveer la atenuacióndeseada sin causar excesiva interferencia intersimbólica (ISI). Normalmenteel mínimo ancho de banda aceptable es 2/T lo cual permite el pasaje sinatenuación del lóbulo principal.

El filtro pasabanda de salida produce variaciones de amplitud debido a los

efectos de conversión FM a AM. Por otro lado los amplificadores enmicroondas son de tipo saturados por lo cual tienden a recortar las variacionesde amplitud y consecuentemente a restaurar la dispersión del espectro, esdecir a cancelar el efecto del filtrado.El modulador 2 P.S.K. básicamente consiste en una llave que, controlada por laseñal de datos, conmuta entre la portadora y su versión invertida.En general la modulación puede hacerse en frecuencia intermedia o biendirectamente en R.F. La modulación en F.I. puede realizarse con el conocido

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modulador balanceado donde según la polaridad que asigne la señal de datos aun puente de diodos tendremos variaciones de 180º en fase de la señal desalida.La modulación directamente en R.F. suele utilizarse cuando se desea diseñosmás económicos como en el caso de los enlaces de baja capacidad (2Mb/s y8Mb/s).

4.10.- Modulación M-P.S.K.

En el esquema M-PSK la fase de la portadora puede tomar uno de los M valoresposibles separados en un ángulo.

∆φ=2π/M

Consideremos primeramente en detalle el caso M = 4 conocido como 4-PSK oQ-PSK (donde la Q corresponde a Quaternary). En este caso se combinan losdígitos binarios pudiendo ser 00,01,10,y 11, con lo cual deben existir cuatroángulos de fase que les correspondan siendo ∆φ = π/2

Debe quedar claro que estos dos pulsos binarios sucesivos se almacenan paraluego emitir el símbolo ( la forma de onda) correspondiente. Entonces si la tasade señalización es r bits/seg. Cada pulso binario tendrá una duración 1/r peroel símbolo producido por el modulador durará 2 /r.

La modulación 4 PSK puede realizarse mediante diversos métodos. El primerode ellos se basa en la combinación lineal de dos señales en cuadratura lo cualgenera los cuatro estados posibles que se reseñan en la tabla siguiente.

Los cuatro estados tienen la misma magnitud pero distinta fase.

Dígitos binarios Coeficiente Ax Coeficiente Bx Portadora modulada01001011

0,707-0,707-0,7070,707

-0,707-0,7070,7070,707

cos (ω ct + π/4)cos (ω ct + 3π/4)cos (ω ct - 3π/4)cos (ω ct - π/4)

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Un segundo método de generar 4-PSK se basa en la generación de cuatro fasesdiferentes de una misma portadora para su posterior selección según los datosde entrada. Una posible variante de este método es utilizar una portadoraúnica, la cual se hace pasar por una red de retardo que varía según lainformación digital de entrada.

Consideramos ahora M = 8 denominado 8-PSK. En este caso las 8 fasesdiferentes están sepadas en un ángulo ∆ φ = π/4.

Resulta evidente entonces que cada fase representa un grupo de tres dígitosbinarios (Tribits). En la tabla siguiente se india la expresión de la portadoracorrespondiente a las ocho posibles combinaciones de tres dígitos. Se indicatambién el valor de las componentes en cuadratura.

En la figura se muestra la constelación correspondiente a 8-PSK. Obsérveseque los tribits correspondientes a cada fase siguen el código de Gray a efectode minimizar la severidad de los posibles errores.

8-PSK- Componentes en cuadratura

Dígitos binario ax bx Portadora Modulada

011010000001101100110

111

0,9240,383-0,383-0,924-0,924-0,3830,383

0,924

-0,383-0,924-0,924-0,3830,3830,9240,924

0,383

Cos (ωt + π/8) Cos (ωt + 3 π/8) Cos (ωt + 5 π/8) Cos (ωt + 7 π/8) Cos (ωt - 7 π/8) Cos (ωt - 5 π/8) Cos (ωt – 3 π/8)

Cos (ωt - π/8)

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4.11.- Q.A.M.

Hasta ahora en los esquemas PSK todos los puntos de la constelación se

encontraban sobre una circunferencia lo cual implicaba constancia en amplitud.Y si bien habíamos visto la conveniencia de suponer dos canales en cuadraturalos niveles de las señales modulantes (banda base) en cada canal no eranindependientes pues la composición de ambos debía resultar en una señal deamplitud constante.Si ahora abandonamos esta condición y permitimos que las señales de bandabase en los dos canales en cuadratura sean totalmente independientes estamosen presencia de un esquema denominado QAM (Quadratura AmplitudeModulation ) o también denominado APK (Amplitud Phase Keying).Dicho esquema consiste entonces en al modulación multinivel de amplitud dedos portadoras en cuadratura en forma independiente. En consecuencia losdos canales en cuadratura son completamente independientes inclusive lacodificación de banda base.

1111 1101

1110 1100

01000110

01010111

10111001

10101000

00100000

00110011

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En la figura se presenta el esquema donde cada canal en cuadratura puedetomar cuatro niveles distintos lo cual resulta en el denominado 16QAM.

Obsérvese que ha diferencia de 16 PSK la envuelta de la portadora modulada ya no será constante, lo cual inhibe, en principio, el uso de dispositivossaturables.Por otro lado la distancia entre puntos en un esquema QAM es siempre mayorque un esquema PSK equivalente.Como estas señales presentan estructuras similares a los P.S.K. los espectrosde Q.A.M. son similares a los P.S.K de igual orden. Concretamente el espectrode una señal 16 Q.A.M. es similar a un 16 P.S.K etc.

4.12.- Tasa de Transmisión ( Bit-Rate ).

Equivale al número de símbolos digitales que se transmiten por un canal decomunicación por unidad de tiempo.Los símbolos digitales generados a partir de la información pueden estarconstituidos por uno o más bits, así entonces, la tasa de transmisión o tasa desímbolos se distingue de la velocidad de línea, dependiendo de la cantidad debits por símbolo.

Por ejemplo:

a) 1 símbolo = 1 bit tasa de símbolos = 1200 simb/segvelocidad de línea = 1200 bps.

b) 1 símbolo = 4 bits tasa de símbolos = 1200 simb/segvelocidad de línea = 4800 bps.

Codificación digital

Los canales de telecomunicaciones soportan una diversidad de servicios deinformación. El canal de telecomunicaciones especifica su capacidad en[bits/seg] ó en [Kbps.]

Muchas tecnologías de acceso se han desarrollado a partir del concepto decodificar la información en un número finito de símbolos.

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Esto tiene la ventaja que si se transmiten los símbolos se requiere unavelocidad ó tasa menor con lo cual se consigue un mejor aprovechamiento delancho de banda disponible en el medio de transmisión.Es importante consignar que los símbolos deben tener característicaseléctricas de amplitud, duración y frecuencia tal que su transmisión yrecepción se vea afectada al mínimo por el fenómeno del ruido presente en elmedio de transmisión.

4.13.- Tasa de Error ( BER )

La confiabilidad de la información se relaciona directamente con la calidad deservicio que ofrecen los canales de comunicación digital.Las 2 principales características que debe ofrecer el canal de comunicaciónson la disponibilidad y la confiabilidad.

La disponibilidad debe asegurar la vía de comunicación en forma permanente ygarantizar que el canal de comunicación estará disponible toda vez que serequiera. Para ello se recomienda la utilización de medios de respaldo.(Energía, equipos, medios de transmisión. )

La confiabilidad se relaciona con la calidad de la información recibida entérminos de cantidad de bits errados.

Se define la tasa de error como la relación entre los bits errados y los bitsrecibidos.

TASA DE ERROR = BITS ERRADOS/ BITS RECIBIDOS.

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5.- Sistemas de Comunicación inalámbricos

5.1.- Frecuencias y espectros utilizados en Chile.

5.2.- Servicios de comunicaciones móviles

Hay muchas clases de sistemas de radiocomunicaciones en dos sentidos, queofrecen una amplia variedad de servicios, que incluyen los siguientes:

1. Radio móvil de dos sentidos. Comunicaciones semidúplex, de uno conmuchos, sin tono de marcar.

a. Radio civil (CB) de clase D. Proporciona de 26.96 a 27.41 MHz (40canales compartidos de 10 kHz, servicio público y no comercial, parauso personal o comercial. Con DSBFC de AM y SSBFC de AM, deoprimir para hablar. Hay otras tres clasificaciones de Cb menosconocidas: A, B y C.

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b. Radio de Aficionados. Cubre una banda ancha de frecuencia, de 1.8MHz hasta más de 300MHz. Diseñado para uso personal, sin interéspecuniario. La radio de aficionados ofrece un amplio intervalo declases, que incluyen CW, A; , FM, radio teleimpresora (RTTY), TV defotofija y barrido lento HF (SSTV, de slow-scan TV),Televisión yfacsímil de barrido lento o rápido, de VHF o UHF, y FSK de audio(AFSK):

c. Servicio de radio difusión aeronáutica (ABS, de AeronáuticaBroadcasting Service) Proporciona de 2.8 a 457 MHz. El ABSdisemina información para navegación aérea y comunicaciones de airea tierra. Usando la AM convencional y diversas formas de SSB AM enbandas de frecuencia HF, MF y VHF.

d. Servicio de radio Móvil Privado en Tierrao Radio de seguridad pública.o Radios especiales de emergencia.o Radio industrial

2 Servicio Telefónico móvil. Comunicaciones radiotelefónicas dúplex, deuno a uno.

a. Radio celular analógico. Transmisión en FM usando FDMA o TDMA

b. Radio Celular Digital. Sistema de comunicaciones personales (PCS, depersonal comunications dsystem). Transmisión PSK de señales de vozcodificadas por PCM, usando TDMA, FDMA y CDMA.

c. Servicio Satelital de comunicaciones Personales. (PCSS, de personalcommunications satellite service). Proporciona servicio mundial detelecomunicaciones con teléfonos manuales que se comunican entre sía través de repetidoras de satélites en órbita terrestre, conmodulación QPSK y tanto FDMA.

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5.3.- Telefonía Celular

El objetivo es obtener acceso inalámbrico a la red telefónica pública. Laescasez de disponibilidad de frecuencia obliga a reutilizar las frecuenciasasignadas mediante una distribución especial en forma de celda, a las cuales seasigna una parte del espectro ( FDMA ) o del tiempo ( TDMA ) o de una clave(CDMA ).El tamaño de las celdas está determinado por el tráfico telefónico esperadoque cursará en esa celda ( [ E/km2] y el número de canales disponibles paraatender esa demanda.

El teléfono celular El teléfono celular (que a veces se llama radio celular) corrige muchos de losproblemas del servicio telefónico móvil tradicional, en dos sentidos, y origina unambiente totalmente nuevo para el servicio telefónico tanto móvil comotradicional. Los conceptos claves de la radio celular fueron dados a conocer en1947 por los investigadores de Bell Telephone Laboratories y otras empresas decomunicaciones en el mundo, al desarrollar los conceptos y la teoría básicos. Sedetermino que, al subdividir un área geográfica relativamente grande en elmercado, llamada zona de cobertura, en sesiones más pequeñas, llamadas células,se podría emplear el concepto de reutilización de frecuencia para aumentar en

forma dramática la capacidad de un canal telefónico móvil. Después, en estecapitulo, se describirá el concepto de reutilización de frecuencia. En esencia lossistemas telefónicos celulares permiten que una gran cantidad de usuarioscompartan una cantidad limitada de canales de uso común disponibles en unaregión. Además la tecnología de circuitos integrados y microprocesadores, asícomo circuitos integrados de microcontrolador han permitido en fecha recienteusar circuitos complicado de radio y lógicos en máquinas electrónicas deconmutación, para guardar programas que proporcionan procesamientos másrápido y eficiente.

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Conceptos básicos del teléfono celular

El concepto básico del teléfono celular es bastante sencillo. La FCC definióoriginalmente las áreas geográficas de cobertura del radio celular basándose encifras modificadas del censo de 1980. En el concepto celular, cada área se siguesubdividiendo en célula de forma hexagonal que encajan entre sí, formando unaestructura de panal.Se escogió la forma hexagonal porque proporciona la transmisión más eficiente,al aproximarse a la forma circular y al mismo tiempo eliminar los huecosinherentes a los círculos adyacentes. Una célula se define por su tamañogeográfico y, lo más importante, por el tamaño de su población y sus pautas detrafico. La cantidad de células por sistema no está definida en forma especificapor FCC, y se deja que el proveedor la defina según las pautas previstas del

tráfico. A cada área geográfica se le asigna una cantidad fija de canalescelulares de voz. El tamaño físico de una célula varía, dependiendo de ladensidad de usuarios. Por ejemplo, las macrocélulas suelen tener un radio de 1 a15 millas, con valores de potencia de salida de 1 a 20 watts. Las microcélulassuelen tener un radio desde algunos pies hasta varios cientos de pies, con nivelesde potencia de salida de 0.1 a 1 watts.Las microcélulas son las que se usan con más frecuencia en las ciudades, donde

se pueden ver en las calles y en el interior de edificios. En virtud de su cortoradio efectivo de funcionamiento, las microcélulas muestran deterioros poco

importantes en la propagación, como reflexiones y demoras de señal. Lasmacrocélulas pueden sobreponerse a los grupos de microcélulas, con las unidadesmóviles lentas usando las microcélulas, y las de movimiento más rápido usando lasmacrocélulas. La unidad móvil debe poder identificarse a sí misma, como demovimiento lento o rápido, permitiendo así hacer menos transferencia de célula

y actualizaciones de ubicación. Los algoritmos de transferencia de célula sepueden modificar, para tener en cuenta las pequeñas distancias entre una unidadmóvil y su estación microcelular base.

El teléfono celular es un intrigante concepto de radio móvil, que

implica reemplazar una estación transmisora base fija, de alta potencia, ubicadaen alto en el centro de una ciudad, con muchos duplicados de baja potencia, de lainfraestructura fija, distribuidos sobre el área de cobertura en lugares máscercanos al suelo. El concepto celular agrega una dimensión espacial al sencillomodelo de troncal de cable de los sistemas telefónicos normales con cable.

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5.4.- Reutilización de frecuencias

La reutilización de la frecuencia es el proceso en el cual se puede asignar el

mismo conjunto de frecuencias ( Canales) a más de una célula, siempre y cuandolas células estén alejadas por cierta distancia. Al reducir el área de coberturade cada célula se invita a la reutilización de frecuencia. Las células que usan elmismo conjunto de canales de radio pueden evitar la interferencia mutua,siempre que esté alejados la distancia suficiente. A cada estación de base decélula se le asigna un grupo de frecuencia de canal, distintas de los grupos de lascélulas adyacentes, y se escogen las antenas de la estación base para logrardeterminada distribución de cobertura (huella) dentro de su célula. Sinembargo, mientras un área de cobertura esté limitada a las fronteras de unacélula, se puede usar el mismo grupo de frecuencias de canal en una céluladistinta, siempre que las dos células estén separadas lo suficiente entre sí.

El concepto de reutilización de frecuencia se puede ilustrar en formamatemática, considerando un sistema con cierta cantidad de canales dúplexdisponibles. A cada área geográfica se le asigna un grupo de canales, que sedivide entre N células en agrupamiento único y lejano, en el que cada célulatiene la misma cantidad de canales. Entonces, la cantidad total de canales deradio disponibles se puede expresar como sigue:

F=GN

En donde N = cantidad de células en un grupoG = cantidad de canales en una célulaF = cantidad de canales dúplex disponibles en un grupo

Y G < F

Las células que usan el mismo conjunto de frecuencias disponibles de canal, enforma colectiva, se llaman grupo. Cuando se reproduce un grupo m veces dentrode un sistema, la cantidad total de canales dúplex se pueden determinar comosigue:

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C = mGN

O también = mF

Donde C = capacidad de canalesm= cantidad de unidades de asignación

De acuerdo con las ecuaciones, la capacidad de canales de un sistematelefónico celular es directamente proporcional a la cantidad de veces que seduplica o reproduce un grupo en determinada área de servicio. Al factor N sele llama tamaño de grupo y suele ser de 3,7 o 12.

Cuando se reduce el tamaño de grupo manteniendo constante el tamañode la célula, se requieren más unidades de asignación para cubrir determinadaárea y, por consiguiente, la capacidad es mayor. El factor de reutilización defrecuencia de un sistema telefónico celular es inversamente proporcional a lacantidad de células en un grupo, es decir, a 1/N. Por consiguiente, a cada céluladentro de un grupo se le asigna una 1/N- enésima parte de los canales totalesdisponibles en el grupo.

Interferencia

La interferencias que puede experimentar una comunicación son de dos tipos yno se solucionan con el aumento de la potencia de transmisión:

Entre los canales adyacentes en frecuencia Entre aquellos canales que utilizan la misma frecuencia

(co- canales), en distintas celdas.

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Interferencia de canal Compartido . En la reutilización de frecuencia, variascélulas dentro de determinada región de cobertura usan el mismo conjunto defrecuencia. Dos células que usen el mismo conjunto de frecuencias se llamancélulas por canal compartido, y a la interferencia entre ellas se le llamainterferencia de canal compartido. A diferencia del ruido térmico, lainterferencia por canal compartido no se puede reducir sólo con aumentar laspotencias de transmisión, porque al aumentar la potencia de transmisión en unacélula aumenta la probabilidad de que esa transmisión interfiera con latransmisión de otra célula. Para reducir la interferencia por canal compartido,se deben separar los canales compartidos una determinada distancia mínima.

La interferencia entre células no es proporcional a la distancia entre ellas, sinomás bien a la relación de la distancia entre el radio de la célula. Como el radiode una célula es proporcional a la potencia de transmisión, se pueden agregarmás canales de radio a un sistema solo disminuyendo la potencia de transmisiónpor célula, haciendo las más pequeñas, y llenando las áreas vacías de coberturacon nuevas células. En un sistema celular donde todas las células sean delmismo tamaño aproximado, la interferencia por canal compartido depende delradio (R) de las células y de la distancia al centro de la célula de canalcompartido más cercana. Al aumentar la relación D/R ( que a veces se llamarelación de canal compartido) aumenta la separación entre células de canalcompartido, en relación con la distancia de cobertura. Entonces se puede

reducir la interferencia por canal compartido aumentando la relación dereutilización de canal compartido. Para la geometría hexagonal.

Q = D/R

= √3N

donde : Q = relación de reutilización de canal compartido (adimensional)D = distancia al centro de la célula más cercana de canalcompartido

(kilómetros)R = radio de la célula ( kilómetros)N = tamaño del grupo (cantidad de células)

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Mientras menor sea el valor de Q, la capacidad de canales será mayor, porquetambién es pequeño el tamaño del grupo. Sin embargo, un valor grande de Qmejora la interferencia por canal compartido y, con ella, la cantidad general detransmisión. Es obvio que en el diseño real de un sistema celular se debe hacerun balance entre los dos objetivos.

Interferencia de canal adyacente . Esta interferencia se presenta cuando lastransmisiones de canales adyacentes interfieren entre sí. Es el resultado defiltros imperfectos en los receptores, que permiten la entrada de frecuenciascercanas al receptor. Esta interferencia se presenta más cuando el canaladyacente transmite muy cerca del receptor en una unidad móvil al mismotiempo que la unidad móvil esta tratando de recibir transmisiones de laestación base, en una frecuencia adyacente. A esto se le llama efecto cercano– lejano y se presenta más cuando una unidad móvil está recibiendo una señaldébil de la estación base.

La interferencia por canal adyacente se puede reducir al mínimo si se usa unfiltrado preciso en los receptores, y también se puede reducir manteniendouna separación razonable de frecuencias entre los canales de una célula dada.Sin embargo, si el factor de reutilización es pequeño, la separación entrecanales adyacentes podrá no ser suficiente para mantener un nivel adecuadode interferencia entre canales adyacentes.

ESTRUCTURA DEL SISTEMA DE CÉLULAS

Existe una red de radio que cubre un conjunto de áreas geográficas (células),en cuyo interior se pueden comunicar unidades móviles de radio en dossentidos, por ejemplo, teléfonos celulares o PCS ( sistemas de comunicaciónpersonal. La red de radio se define con un conjunto de transceptores deradiofrecuencia, ubicados aproximadamente en el centro físico de cada célula.Los lugares de esos transceptores de RF se llaman estaciones base. Una

estación base funciona como control central para todos los usuarios dentro deesa célula. Las unidades móviles, como automóviles y personal a pie, secomunican en forma directa con la estación base y la estación baseretransmite esas transmisiones con una potencia mayor.

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La estación base puede mejorar la calidad de transmisión, pero no puedeaumentar la capacidad de canales dentro del ancho de banda fijo de la red. Lasestaciones bases se distribuyen en el área de cobertura del sistema y sonadministradas y controladas por un controlador local de célula computarizado,que maneja tolas las funciones de control y conmutación en el sitio de la célula.El conmutador mismo se llama central telefónica móvil ( MTSO. De MobileTelephone Switching office).

Una estación base consiste en un radio receptor de baja potencia,amplificadores de potencia, una unidad de control y otros componentes, quedependen de la configuración del sistema. Los teléfonos celulares y PCS usanvarios transceptores de potencia moderada dentro de un área de serviciorelativamente amplia, lo contrario de un radio móvil en dos sentidos, que usasolo transceptor de alta potencia a gran altura. La función de la estación basees de interconexión entre los teléfonos móviles y la MTSO. Las estacionesbases se comunican con la MTSO por enlaces dedicados de datos, coninstalaciones tanto metálicas como no metálicas y con las unidades móviles porondas aéreas, usando un canal de control. La MTSO controla el procesamientode llamadas, establecimiento de llamadas y terminación de llamadas, lo queincluye señalización, supervisión, conmutación y asignación de canales de RF. LaMTSO también proporciona un punto centralizado de administración ymantenimiento para toda la red, e interconecta con la red telefónica pública

conmutada ( PSTN, de public swichd telephone network ) por instalaciones devoz por cable, para cumplir con los servicios a suscriptores de teléfonosalámbricos convencionales.

5.5.- Elementos básicos de un sistema de comunicaciones

móviles.

LOS SEIS COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA TELEFÓNICOCELULAR SON:

Un centro electrónico de conmutación El controlador de sitio Transceptores de radio Interconexiones del sistema Unidades Telefónicas móviles Un protocolo común de comunicaciones

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CENTRO ELECTRÓNICO DE CONMUTACIÓN . Es una central telefónica yes el corazón de un sistema telefónico celular. La central efectúa dosfunciones esenciales: 1) Controla la conmutación entre redes telefónicaspúblicas y los sitios para llamadas de teléfono de cable a móvil, móvil a cable ymóvil a móvil. 2) Procesa los datos recibidos de los controladores de sitioacerca del estado de la unidad móvil, datos de diagnóstico, y compilainformación de facturación. La central electrónica se comunica con loscontroladores de sitio con un enlace de datos usando el protocolo X.25, y contransmisión dúplex a 9.6 kbps.

CONTROLADOR DE SITIO . Cada célula contiene un controlador de sitio quefunciona dirigido por el centro de conmutación. El controlador de sitioadministra cada canal de radio en cada sitio, supervisa las llamadas, enciende yapaga el radiotransmisor y receptor, inyecta datos en los canales de control yde usuario, y hace pruebas de diagnostico al equipo del sitio.

RADIO TRANSCEPTORES . Los radio transceptores que se usan para la radiocelular son de FM de banda angosta para sistemas analógicos, y QPSK parasistemas digitales, con una banda de audiofrecuencia de unos 300Hz a 3 kHz.Cada estación base de célula suele contener un radiotransmisor y dosradiorreceptores, sintonizados a la misma frecuencia. Se selecciona elradiorreceptor que detecte la señal más intensa. A esto se le llama diversidad

de receptor.

INTERCONEXIONES DEL SISTEMA . En general, se usan líneas telefónicasrentadas, de cuatro conductores, para conectar los centros de conmutación acada uno de los sitios de célula. Hay un circuito troncal dedicado, de cuatroconductores, para cada uno de los canales de usuario.También debe haber al menos un circuito troncal de cuatro conductores paraconectar la central con el controlador del sitio, que funcione como canal decontrol.

UNIDADES TELEFÓNICAS MÓVILES Y PORTÁTILES . Estas unidades sonidénticas en esencia.

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Las únicas diferencias son que las unidades portátiles tienen menor potencia desalida, antena menos eficiente, y funciona en forma exclusiva con batería.Cada unidad telefónica móvil consiste en una unidad de control, un radiotransceptor, una unidad lógica y una antena móvil. La unidad de controlcontiene todas las interfaces con el usuario, incluyendo un teléfono de mano. El


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transceptor usa un sintetizador de frecuencia para sintonizarse a cualquiercanal designado del sistema celular. La unidad lógica interrumpe las accionesdel suscriptor y las órdenes del sistema, y administra las unidades detransceptor y de control.

PROTOCOLO DE COMUNICACIONES . El último componente de un sistemacelulares el protocolo de comunicaciones que determina la forma en la que seestable una llamada telefónica. Los protocolos celulares cambian en los países.En Estados Unidis se usa el servicio telefónico móvil avanzado ( AMPS, deAdvanced Mobile Pone Service ), mientras que en Canadá se usa el sistemaAURORA 800. Cada país en Europa tiene su propia norma: Total AccessCommunications System ( TACS ) en el Reino Unido, NMT o Sistema Nordico,en los países Escandinavos, RC2000 en Francia, NETZ C- 450 en Alemania yNTT en Japón.

5.6.- Asignación de frecuencias

La FCC decidió, en 1980 permitir a dos portadoras comunes por área celularde servicios. Se trataba de eliminar la posibilidad de un monopolio, yproporcionar las ventajas que suelen acompañar a un ambiente competitivo. Acontinuación surgieron dos sistemas de asignación de frecuencia, el A y el B,cada uno con su propio grupo de canales que compartían el espectro asignadode frecuencias. El sistema A se define para las empresas sin cables telefónico,

y el sistema B para empresas con cable.

La Fcc asignó originalmente una banda de frecuencia de 40MHz al sistemaAMPS. Formado por 666 canales dúplex por área de servicio, con distancia de30 kHz entre canales adyacentes. Los canales A van del 1 al 333, y los B vandel 334 al 666. Para las unidades móviles.El canal 1 tiene una frecuencia de transmisión de 825,03 MHz y el canal 666,de 844,98 MHz. En los sistemas telefónicos celulares con frecuencia es

necesario o preferible transmisiones de estación base a unidad móvil, y deunidad móvil a estación base, en forma simultanea, la transmisión simultanea enambas direcciones es un modo de transmisión llamado full dúplex o simplementedúplex. El funcionamiento dúplex se puede lograr mediante métodos en el

dominio de la frecuencia o de tiempo. El duplexado por división de frecuencia(FDD), de frequency-division duplexing) es cuando a cada usuario se le

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proporciona dos bandas de frecuencias distintas. Enel FDD, cada canal dúplexconsiste en realidad de dos canales símplex (de un sentido), en cada unidadmóvil se usa un aparato especial llamado duplexor, que también se usa en laestación base, para permitir la transmisión y recepción simultánea de un canalduplex.

Las transmisiones de las estaciones bases a las unidades móviles se llamanenlaces en sentido directo y las transmisiones de las unidades móviles hacia lasestaciones bases se llaman enlaces en sentido inverso. El receptor de cadacanal funciona a 45 MHz arriba del transmisor y, en consecuencia, el canal 1recibe a 870.03 MHz y el canal 666 a 889,98 MHz. Entonces, cada canal deradio en dos sentidos consiste en un par de canales símplex (de un sentido)separados por 45 MHz. La separación de 45 MHz entre frecuencias detransmisión y recepción se escogió de tal modo que se puedan usar duplexorespoco costosos pero muy selectivos, en las unidades móviles. A continuación seagrego un espectro adicional de frecuencia de 5MHz a la banda original de 20MHz, que aumento la cantidad total de canales símplex disponibles a 832 (416dúplex).

Los espectros de canal AMPS se dividen en dos conjuntos o grupos básicos. Unconjunto de canales está dedicado al intercambio de la información de controlentre las unidades móviles y el sitio de la célula, y se llaman canales de control;

son áreas sombreadas. El segundo grupo llamado canales de voz o de usuario,esta formado por los canales restantes, y se usa en las conversaciones reales ylos intercambios de datos entre usuarios.La figura anterior muestra el espectro de frecuencia de los 166 canales AMPSadicionales. Las frecuencias agregadas se llaman espectro ampliado e incluyenlos canales 667 s 799, y 991 al 1023. La frecuencia central de transmisión delas unidad móvil, en MHz, para cualquier canal se calcula como sigue:

0.03 N + 825.000 para 1 ≤ N ≤ 866

0.03 ( N – 1023 ) + 825.00 para 999≤ N ≤ 1023

donde N es el número del canal.

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La frecuencia de recepción se obtiene sumando 45 MHz a la frecuencia centralde transmisión. Por ejemplo, las funciones centrales de transmisión y recepciónpara el canal 3 son:

Transmisión 0.03 (3) + 825 = 825.09 MHzRecepción 825.09 MHz + 45 MHz = 870.09 MHz

Y para el canal 991,

Transmisión 0,003 ( 991 - 1023 ) + 825 = 824.04 MHz Recepción 824.04 MHz + 45 MHz = 869.04 MHz

COBERTURA DE UNA RADIOESTACIÓN

Para señales de radiodifusión de audio, televisión y sistemas celulares (> 30MHz), por lo general, las condiciones de un buen enlace están establecidas porla visión directa. ( ver propagación de RF capítulo 6).

5.7.- Protocolos de acceso inalámbrico.

El acceso inalámbrico es aquel en que los usuarios obtienen su serviciomediante un enlace óptico o de radiofrecuencias.Para tener acceso, se han creado protocolos que garantizan que el accesoobedezca a algún criterio acordado: Acceso justo, prioridad a informaciónsensible a retardos, garantías de transporte confiable, etc.

FDMA

En este caso cada usuario tiene un canal de frecuencia asignado para la

comunicación, mientras ésta dure. Este canal puede estar permanentementeasignado (como es el caso de los canales satelitales FAMA asignados a los carrierinternacionales) o ser usados transitoriamente por el usuario, ( como es el caso dela telefonía celular analógica AMPS).

Este esquema tiene la ventaja de ser relativamente fácil de implementar y sencillode administrar, cuando el numero de usuarios es relativamente bajo.

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Las desventajas son muchas: El sistema es relativamente rígido y cada equipo deestar provisto de las componentes necesarias para usar la frecuencia disponible. Noes muy eficiente cuando el número de usuarios es elevado, por lo cual no se usaexclusivamente en los sistemas celulares de 2ª generación. Tampoco se adapta muybien a la transmisión de datos.

TDMA

En este caso cada usuario tiene asignado un canal durante una ranura de tiemposobre u rango determinado de una banda de frecuencia para su comunicación. Puedeser que se utilice la banda de frecuencia completa para la transmisión, o,simplemente, un rango de frecuencia dentro de la banda.Este canal puede estar permanentemente asignado (como es el caso de los canalessatelitales a signados a los carrier internacionales ) o ser usados transitoriamentepor los usuarios, (como es el caso de la telefonía celular analógicas IS-136, GMS,DECT).El esquema está ligado íntimamente a las tecnologías de telefonía celular digital desegunda generación. Generalmente opera en modo FDD (IS-136, GSM) o TDD(DECT).

CDMA. Técnicas de espectro ensanchado.

En este caso cada usuario tiene todo el ancho de banda de frecuencia asignado parasu comunicación durante todo el tiempo que ésta dure, pero su comunicación serealiza utilizando un código que es único. Los requerimientos de ancha de banda sonmuy superiores a otros sistemas debido a que cada bit transmitido, codificado enforma polar, debe ser multiplicado por una frecuencia difusora de chips.

TELEFONO CELULAR DIGITAL

Las empresas telefónicas encaran el problema de una base de clientes que seamplía con rapidez, y al mismo tiempo el espectro asignado de frecuenciaspermanece sin cambios. Como se describió, la capacidad de usuarios se puedeampliar subdividiendo las células existentes en subcélulas menores (es decir,por división de células) y modificando la distribución de la radiación de las

antenas (es decir, por sectorización). Sin embargo, el grado de subdivisión yradiodireccionamiento está limitado por la complejidad y la cantidad de

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sobrecarga necesaria para procesar las transferencias de llamadas entrecélulas. Otra restricción grave es el costo de compra de terrenos para sitiosde células en las áreas de máxima densidad de tráfico.

AMPS fue un sistema telefónico celular analógico de primera generación que noestaba diseñado para manejar las demandas de gran capacidad del mundomoderno, en especial en áreas metropolitanas de gran densidad. A finales de ladécada de 1980 varios de los fabricantes principales de equipos celulardeterminaron que los sistemas de teléfonos celulares digitales podríanpermitir mejoras sustanciales, tanto en capacidad como en funcionamiento. Enconsecuencia se diseño el sistema digital celular de Estados Unidos ( USDC, deUnited States Digital Cellular ), que se desarrollo para tratar de sostener unamayor densidad de usuarios dentro de un espectro fijo de frecuencias.

El sistema USDC es compatible con el esquema anterior de asignación defrecuencias AMPS, y se diseño para usar las mismas frecuencias de portadora,el mismo plan de reutilización de frecuencias y las mismas estaciones base. Enconsecuencia, las estaciones bases y las unidades móviles se pueden equiparcon canales tanto AMPS como USDC dentro del mismo equipo telefónico. Paramanejar ambos sistemas, las portadoras celulares pueden proporcionarteléfonos USDC a los nuevos clientes, y al mismo tiempo pueden proporcionarservicio a los clientes actuales con teléfonos AMPS. El sistema USDC mantiene

la compatibilidad con el AMPSde varias maneras. Por esta causa, USDC tambiénse conoce como AMPS digital (D-AMPS).

En USDC se usa acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) que, como elFDMA divide el espectro total de radio frecuencias disponibles en canalesindividuales. Sin embargo, en TDMA se sigue dividiendo cada canal de radio enranuras de tiempo, una para cada usuario.

En los sistemas FDMA se asigna un canal a un suscriptor durante su llamada.

Sin embargo, en TDMA los suscriptores con unidades móviles sólo pueden“mantener” un canal mientras lo están usando. Durante las pausas u otrasinterrupciones normales de una conversación, otras unidades móviles puedenusar el canal.

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Esta técnica de canales de tiempo compartido aumenta en forma importante lacapacidad de un sistema, permitiendo que lo usen más suscriptores conunidades móviles en determinada área geográfica.


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Las ventajas de los sistemas digitales TDMA de acceso múltiple sobre FDMAnormalmente son las siguientes:

1. El intercalamiento de muestra en el dominio del tiempo permite unaumento de la cantidad de suscriptores que usan un solo canal, al triple.El tiempo compartido se realiza mediante técnicas de comprensióndigital , que producen frecuencias aproximadas de bits de la décimaparte de la velocidad inicial de muestreo digital, y más o menos la quintaparte de la frecuencia inicial cuando se incluyen bits EDC, de detección ycorrección de errores.

2. Las señales digitales digitales son mucho más fáciles de procesar que lasanalógicas. Muchos de los esquemas de modulación más avanzados, asícomo de las técnicas de procesamiento de la información, fuerondesarrollados para usarse en un ambiente digital .

3. Las señales digitales (bits) se pueden cifrar y descifrar con facilidad,protegiendo contra el espionaje.

4. Todo sistema telefónico es compatible con otros formatos digitales,como los que se usan en computadoras y redes de computadoras.

5. Los sistemas digitales proporcionan, en forma inherente, un ambientemás silencioso (menos ruidoso) que sus contrapartes analógicas.

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SISTEMA TELEFÓNICO CELULAR DIGITAL DE ACCESO MÚLTIPLE PORDIVISIÓN DE CÓDIGO (IS-95)

El acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) es el método que se usaen AMPS, y en D-AMPS se usa el acceso múltiple tanto por división defrecuencia como por división de tiempo (TDMA), tanto FDMA como TDMA usanun método de canalización de frecuencia para administrar el espectro, y enTDMA también se usa un método por división de tiempo. En los sistemastelefónicos celulares FDMA y TDMA, todo el espectro disponible deradiofrecuencias celulares se subdivide en canales de radio de banda angosta,para usarse en enlaces de comunicaciones en un sentido, entre las unidadesmóviles y las estaciones base celulares.

Un sistema telefónico celular totalmente digital se puso a disposiciónrecientemente en Estados Unidos, basado en acceso múltiple por división decódigo (CDMA). Este sistema fue normalizado en fecha reciente por laAsociación Americana de las Industrias de las Telecomunicaciones como normaprovisional 95 (IS-95). Un sistema telefónico celular que use CDMA se suelellamar sistema personal de comunicaciones (PCS, de personal comunicationssystem). En CDMA los usuarios pueden identificarse entre sí mediante uncódigo único, más que por una asignación de frecuencia o de t

comunica c i ones derf 6

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