COMUNICACIONES DIGITALES

Portafolio de: COMUNICACIONES DIGITALES

EDGAR JAVIER URQUIJO RASCÓN MATRICULA: 2511312 PROFESOR: DR. JOSÉ BENITO FRANCO URREA

30 abril 2014

ÍNDICE



INTRODUCCIÓN Y DEFINICIÓN DE SEÑAL



TRANSMISIÓN DIGITAL



PERTURBACIONES EN LA TRANSMISIÓN



CABLEADO APANTALLADO Y BLINDADO



FUNDAMENTOS DE LA COMUNICACIÓN SATELITAL



TAREAS

o MATLAB o INSTRUMENTOS DE MEDIDA DEL RUIDO o MODULACIÓN DE SEÑALES DIGITALES 

CONCLUSIÓN

INTRODUCCIÓN

Cuando se hace referencia a los conceptos de señales y sistemas, su aplicación es válida para una variedad amplia de disciplinas, tales como sismología, comunicaciones, acústica, sistemas de generación y distribución de energía, ingeniería biomédica, etc. En estos campos la naturaleza física de las señales y sistemas pueden tener matices diferentes, pero todos ellos presentan características básicas comunes siguientes: a) las señales son funciones de una o más variables independientes, y contienen información sobre la naturaleza o comportamiento de algún fenómeno. b) Los sistemas responden a señales dadas produciendo otras señales. Así se tiene que señales eléctricas, que son voltajes o corrientes función del tiempo, se aplican a sistemas eléctricos, los que responden a estas señales con voltajes o corrientes, de acuerdo a sus características. También se puede considerar el caso en que el sistema es un automóvil, donde su entrada es la presión sobre el acelerador y la respuesta del automóvil o salida es su velocidad. En este capítulo se presentan el concepto general de sistema y su aplicación a sistemas de comunicaciones, la caracterización de señales en el dominio del tiempo, consiste en la definición de ciertos parámetros, los criterios de representación de señales en el dominio de la frecuencia y la clasificación de sistemas.

1.1 DEFINICION DE SISTEMA, SEÑAL. SEÑALES ELECTRICAS. SISTEMAS DE COMUNICACIONES. Sistema. Un sistema es un grupo de objetos que pueden interactuar armónicamente y que se combinan para lograr un determinado objetivo. Un sistema puede, a la vez, ser una parte (subsistema) de un sistema mayor. Puede establecerse una jerarquía completa de sistemas, cada una con su dominio definido .

Señal. Una señal es un suceso que sirve para iniciar una acción; es decir puede incitar a la acción. Con las restricciones de energía y potencia, el interés se centra en el concepto de señal y también en la respuesta de un sistema a una señal dada.

El diagrama de la figura 1.1 muestra las funciones de la señal, el sistema y la respuesta . SISTEMA SEÑALRESPUESTA Figura 1.1 Diagrama de un Sistema Es conveniente usar los conceptos de señal y respuesta resultante para describir las características de un sistema.

Una señal se define como una función univaluada del tiempo, es decir, a cada instante de tiempo (la variable independiente), corresponde un valor único de la función (variable dependiente). Este valor de la función puede ser real o complejo,

o sea que la señal puede ser real o compleja. La variable temporal es siempre real.

Capítulo 1. Conceptos Básicos de Señales y Sistemas 2 La notación compleja de señales es conveniente para describir fenómenos bidimensionales, tales como el movimiento circular, la propagación de ondas en el plano, etc., en función del tiempo. Debido a la limitación a una sola variable dependiente, todas las señales que corresponden a cantidades físicamente observables deben ser de naturaleza real. Sin embargo, en muchos análisis, los modelos y cálculos matemáticos son a menudo más simples, e incluso más obvios, si se usa notación compleja. Después de efectuar todas las operaciones en notación compleja bastará considerar la parte real de la expresión resultante. Este procedimiento es válido siempre que pueda aplicarse el principio de superposición.

Las observaciones anteriores pueden aplicarse a la descripción y análisis de procesos físicos en general. Interesa restringirlas a la descripción y análisis de señales y sistemas eléctricos.

Una señal eléctrica puede ser una onda de voltaje o de corriente que puede describirse matemáticamente. El interés radica en las variaciones de las señales con el tiempo, sean éstas de voltajes o de corrientes. Luego, una señal eléctrica es simplemente una función univaluada del tiempo que puede emplearse para representar un voltaje o una corriente en una situación específica. En ocasiones pueden aparecer excepciones, particularmente en análisis que impliquen los conceptos de energía y de potencia. En este caso es conveniente considerar que la señal se aplica a un resistor de resistencia un ohm para todos los cálculos de energía y de potencia asociada a la señal, en este caso se habla de potencia o energía normalizada.

Algunas señales varían en forma continua en el tiempo, en tanto que otras señales se definen sólo en puntos discretos de tiempo. Esta distinción se aplica tanto a señales como a sistemas que responden y procesan estas señales, lo cual conduce a dos formas de análisis de señales y sistemas, uno para fenómenos y procesos que son descritos en tiempo continuo y otro para aquellos que son descritos en tiempo discreto.

Las señales senoidales tienen una gran importancia en el análisis de los sistemas de comunicación. Estas señales pueden representarse como una función del tiempo de la siguiente manera x(t)Acos(t)=ω+φ (1.1) Donde : A : amplitud

φ : fase relativa ω : rapidez del cambio de fase En análisis de señales se usa el principio de los métodos de Fourier, el que consiste en la descomposición de las señales en sumatorias de componentes senoidales.

Esto proporciona la descripción de una señal dada, en componentes senoidales, en función de la frecuencia. Un objetivo importante de la descomposición señalada, es la descripción de la distribución de la energía o de la potencia de una señal dada (y de la respuesta), en términos de tales frecuencias. Cualquier descripción de la respuesta, a una señal dada, ilustrará las características del sistema.

Conceptos Básicos en Teoría de Información. Como el concepto de sistema se aplicará al caso particular de Sistemas de Comunicaciones, es adecuado manejar algunos conceptos básicos que se manejan en tales sistemas, como por ejemplo.

Información. C. Shannon, estableció una teoría matemática de comunicaciones que representa la base de la Teoría de Información y Codificación, cuya premisa es el comportamiento probabilístico de la fuente de información. En este sentido la cantidadSección 1.1.Definición de Sistema.Señal. Señales Eléctricas.Sistemas de Comunicaciones 3 de información recibida al conocer la ocurrencia de un evento está relacionada con la probabilidad de ocurrencia del mismo, o bien, desde el punto de vista del destino con la incertidumbre.

En forma intuitiva se puede decir que un mensaje con alta probabilidad de ocurrencia, conlleva menos información que uno que posea baja probabilidad de ocurrencia .

Fuentes de Información. Existen diferentes clases de fuentes de información, por lo que los mensajes aparecen en diferentes formas, tales como: una secuencia de símbolos o letras discretas (palabras escritas en forma telegráfica), una magnitud sencilla variando con el tiempo (presión acústica producida por la voz o la música), etc.. Sea cual sea la naturaleza del mensaje, el objetivo de un sistema de comunicación es proporcionar una réplica aceptable de dicho mensaje en el punto destino.

Cuando el mensaje producido por una fuente no es de naturaleza eléctrica, es necesario un transductor de entrada. Este transductor convierte el mensaje en una señal, o sea en una magnitud eléctrica variable, tal como un voltaje o corriente. En forma similar, es necesario otro transductor en el punto destino para convertir la señal de salida a la forma apropiada del mensaje.

Comunicación. Cuando entre dos entes, interlocutores, se tiene un intercambio de información se dice que existe una comunicación entre ellos, dicho de otra manera, comunicación es el proceso por medio del cual la información se transfiere de un punto llamado fuente, en espacio y tiempo, a otro punto que es el destino o usuario.

Si la comunicación es eventual y en un sólo sentido se dice que se envía un mensaje; el cual es la manifestación física de la información producida por la fuente.

Si es interactiva se dice que existe un diálogo compuesto de mensajes sucesivos en uno y otro sentido. Aquí cabe el siguiente concepto de la información: es la diferencia entre el conocimiento previo y posterior a la comunicación, es decir, entre la ignorancia inicial y la remanente Sistema de Comunicación. Es la totalidad de los mecanismos que proporcionan el enlace para la información entre fuente y destino. Un sistema de comunicación eléctrico es aquel que ejecuta esta función principal, pero no exclusivamente, por medio de dispositivos y fenómenos eléctricos.

1.1.1. Elementos de un Sistema de Comunicación. Para visualizar la relación señal – sistema, se considerará el diagrama en bloques de un sistema de comunicaciones mostrado en la Figura 1.2. TransductordeEntradaTransmisorCanal o mediodeTransmisiónReceptorTransductordeSalida*Ruido y distorsión asociado atodos los elementos del Sistema.*Interferencia,asociado al canal FUENTEMENSAJE DEENTRADASEÑAL DEENTRADASEÑALTRANSMITIDASEÑALRECIBIDASEÑAL DESALIDAMENSAJE DESALIDADESTINO Figura. 1.2 Elementos de un Sistema de Comunicación. Capítulo 1. Conceptos Básicos de Señales y Sistemas 4 Elementos Funcionales de un Sistema de Comunicación. Omitiendo los transductores, las partes esenciales de un Sistema de Comunicación Eléctrica son -Transmisor -Canal de Transmisión -Receptor Transmisor. El transmisor es el elemento que pasa el mensaje al canal en forma de señal. Para lograr una transmisión efectiva y eficiente, en el transmisor se procesa la señal. La modulación es el proceso más común e importante, ya que determina el acoplamiento de la señal transmitida a las características del canal, por medio de una onda portadora .

Canal de Transmisión. El canal o medio de transmisión es el enlace eléctrico entre el transmisor y el receptor, siendo el puente entre la fuente y el destino. La

naturaleza del canal de transmisión puede ser: par de alambre, cable coaxial, atmósfera, etc. Una característica importante de los canales de transmisión es la atenuación de la señal producida por él .

Receptor. La función del receptor es extraer del canal la señal deseada y entregarla al transductor de salida. Por lo general el receptor contiene etapas de filtrado, amplificación y la operación clave es la demodulación (detección ), con la cual la señal vuelve a su forma original .

Distorsión. Interferencia. Ruido. Durante la transmisión de la señal se presentan efectos no deseados. Uno de ellos es la atenuación, la cual reduce la intensidad de la señal. Otros efectos son : -Distorsión -Interferencia -Ruido Estos efectos se manifiestan como alteraciones de la forma de señal .

Distorsión. Es la alteración de la señal debido a la respuesta imperfecta del sistema a dicha señal. La distorsión desaparece cuando la señal deja de aplicarse, no así la interferencia y el ruido.

En el diseño de sistemas se debe considerar el criterio de minimizar la distorsión.

En la práctica debe de permitirse una cierta distorsión dentro de límites tolerables .

Interferencia. Es la contaminación por señales extrañas, generalmente artificiales y de forma similar a la de la señal. El problema de interferencia se soluciona eliminando la señal interferente o su fuente.

Ruido. Por ruido se entiende cualquier señal aleatoria o impredecible de tipo eléctrico, originada en forma natural dentro o fuera del sistema. Debido al ruido, la información puede ser cubierta en gran parte o eliminada totalmente, haciendo imposible su recuperación en el receptor.

1.2 CLASIFICACION DE SEÑALES ELECTRICAS .

La elección del modelo matemático de una señal debe ser tal que describa lo suficientemente claro las características más relevantes de los mensajes. El análisis matemático y el procesamiento de señales requieren de la disponibilidad de una descripción matemática de las señales. Esta descripción matemática o modelo de señal conduce a la clasificación básica de las señales en : determinísticas y en aleatorias.Sección 1.2. Clasificación de Señales Eléctricas 5

La Figura 1.3. ilustra en forma esquemática una primera clasificación de señales eléctricas .

SEÑALDETERMINISTICAESTACIONARIANOESTACIONARIAPERIODICANOPE RIODICAESTACIONARIAALEATORIA OEATOCASTICANOESTACIONARIAERGODICANOERGODICA Figura 1.3 . Clasificación de Señales Eléctricas 1.2.1. Señales Determinísticas. Las señales determinísticas son aquellas que pueden ser modeladas por expresiones matemáticas explícitas, como por ejemplo : x(t)=220sen250tπ (1.2) La expresión de una señal determinística puede ser todo lo complicada posible y aún en este caso podrá determinarse, para un instante cualquiera, el valor instantáneo de la señal dada .

Cualquier señal que pueda ser descrita por una expresión matemática explícita, por una tabla de datos, o por una regla bien definida es llamada determinística. Este término es usado para enfatizar que todos los valores pasados, presente y futuros de la señal son conocidos con precisión, sin incertidumbre .

Señales Determinísticas Estacionarias. Son aquellas señales que mantienen constante en el tiempo algún parámetro temporal significativo, como por ejemplo el valor eficaz, la componente continua, etc. El concepto estacionario se aplica al parámetro considerado.

Señales Periódicas. Son aquellas señales que presentan como característica, el hecho de que la señal en cuestión repite sus valores cada cierto intervalo de la variable independiente, intervalo que se denomina periodo.

1.2.2. Señales Aleatorias. Las variaciones de estas señales son extremadamente complejas. Los eventos físicos que generan tales señales son de difícil predicción.

Algunos de los factores que intervienen en un proceso aleatorio carecen de descripción analítica. Los procesos aleatorios pueden sin embargo, poseer alguna forma que permita Capítulo 1. Conceptos Básicos de Señales y Sistemas 6 su caracterización en base a ciertos valores medios. Lo cual implica que el comportamiento de mecanismos aleatorios, puede ser predecible sobre la base de valores medios y hay una ignorancia o incertidumbre sobre su comportamiento completo. La salida de un generador de ruido, una señal sísmica, una señal de voz son ejemplos de señales aleatorias .

En Teoría de Comunicación, las señales aleatorias tienen una gran importancia. Así se tiene, que en todo canal de comunicación existe una señal de ruido aleatorio, la cual tiene por efecto la contaminación de los mensajes. Por otra parte, un mensaje solamente puede transmitir información si es impredecible; en este contexto el monto de la información es proporcional a la incertidumbre de la señal. Si un mensaje es determinístico, o sea, si es conocido completamente, se tiene que la recepción del mensaje no aporta información adicional. En Teoría de Comunicación Estadística, tanto el mensaje como el ruido son tratados como señales aleatorias, las que pueden ser descritas por sus propiedades estadísticas.

Señales Aleatorias Estacionarias. Las señales aleatorias estacionarias presentan algún aspecto o magnitud en su estructura estadística que permanece constante en el tiempo. Normalmente el concepto de estacionaria, supone que los parámetros significativos dependen sólo de la longitud del intervalo de observación y no de sus instantes final e inicial.

Procesos Ergódicos. En ciertos procesos aleatorios, llamados ergódicos, la estadística completa puede ser determinada a partir de una función muestral cualquiera. En otras palabras, cada función muestral lleva una información estadística idéntica y por lo tanto cualquier función muestral describe estadísticamente el proceso estocástico completo. Para un proceso ergódico la media temporal es idéntica a la media del conjunto .

En los procesos no ergódicos, se necesita un conjunto de funciones muestrales para obtener la estadística completa de un proceso 1.2.3. Señales Multicanal y Multidimensional. Señales de Tiempo Continuo y deTiempo Discreto. Señales de Valores Continuos y de Valores Discretos . Como complemento a la primera clasificación presentada, se puede hacer referencia a los siguientes tipos de señales : Señales Multicanal. Los métodos que se utilizan en el procesamiento de señales o en el análisis de la respuesta de un sistema para una señal de entrada dada dependen fuertemente de las características de la señal específica. Como hay técnicas que se aplican solamente a familias determinadas de señales, es necesario que cualquier investigación en procesamiento de señal, debería comenzar con una clasificación de las señales implicadas en la aplicación específica .

En algunas aplicaciones, las señales son generadas por fuentes múltiples o múltiples sensores. Tales señales, pueden ser representadas en forma vectorial, como por ejemplo la aceleración de la tierra debida a un temblor. Esta aceleración es el resultado de tres tipos básicos de ondas elásticas: primarias (P), secundarias (S) y superficiales .

Las fuentes múltiples o sensores múltiples generan señales escalares. Aunque tales señales no son magnitudes vectoriales desde un punto de vista físico, pueden ser tratadas como componentes de un vector por conveniencia notacional y matemática. Por ejemplo la salida de un electrocardiograma que tenga tres electrodos (sensores), puede ser representada como un vector S3 (t), como Sección 1.2. Clasificación de Señales Eléctricas 7

Tal vector de señales puede ser considerado como una Señal Multicanal .

Señales Multidimensional. Si una señal es una función de una variable independiente única, es llamada Señal Unidimensional. Por otra parte, una señal es llamada M-dimensional si su valor es una función de M variables independientes, como por ejemplo un cuadro de televisión blanco y negro puede ser representado como I(x,y,t), dado a que el brillo es una función espacial y del tiempo, o sea, tridimensional .

Señales de Tiempo Continuo y de Tiempo Discreto. Las señales pueden clasificarse dependiendo de su definición en relación a la variable independiente tiempo en : Señales de Tiempo Continuo y de Tiempo Discreto .

Señales de Tiempo Continuo o Señales Análogas. Estas señales están definidas para cualquier valor de tiempo y ellas asumen sus valores en el intervalo continuo (a,b), donde a puede ser -∞ y b puede ser ∞. Matemáticamente, estas señales pueden ser descritas por funciones de una variable continua. Ejemplos de señales analógas pueden ser : onda de voz , x(t) = senπt .

Señales de Tiempo Discreto. Estas señales están definidas solamente en valores discretos de tiempo. Estos instantes de tiempo no son necesariamente equidistantes, pero en la práctica se consideran igualmente espaciados por conveniencia computacional y manejo matemático. Como ejemplo de señal de tiempo discreto se tiene a : ntx(t)e−= , n = 0,±1,±2 ,....Si se usa el subíndice n de los instantes de muestreo como la variable independiente, el valor de la señal es función de una variable entera, por lo cual llega a ser una secuencia de números. Luego una señal de tiempo discreto puede ser representada matemáticamente por una secuencia de números reales o complejos. Para enfatizar la naturaleza de tiempo discreto de una señal, se denotará tal señal como x(n) en lugar de x(t). Si los instantes tn están igualmente espaciados, o sea tn = nT , la notación x(nT) es también usada .

Las señales de tiempo discreto pueden originarse a partir de:

-Selección de valores de una señal análoga en instantes discretos de tiempo. Este proceso se conoce como muestreo de una señal análoga .

-Por acumulación de una variable sobre un período de tiempo. Por ejemplo, el conteo del número de automóviles que circulan por cada hora en una determinada calle, como también la grabación del valor diario de la Unidad de Fomento.

Señales de Valores Continuos y de Valores Discretos. Los valores de una señal de tiempo continuo o de tiempo discreto pueden ser continuos o discretos .

Señales de Valores Continuos. Si una señal toma todos los valores posibles de un rango finito o infinito de valores, se dice que es una señal de valor continuo . Capítulo 1. Conceptos Básicos de Señales y Sistemas 8 Señales de Valores Discretos. En este caso la señal toma valores de un conjunto finito de los posibles valores. Usualmente, los valores finitos son equidistantes y luego pueden ser expresados como un múltiplo entero de la distancia entre dos valores sucesivos . Una señal de tiempo discreto y que tiene valores discretos se llama señal digital .

1.2.4. Señales Descritas en Términos de Energía y en Términos de Potencia Señales de Duración Limitada. Se trata de señales que se anulan fuera de un intervalo de tiempo determinado que, comúnmente, se considera simétrico con respecto al origen.

Señales Acotadas. Son aquellas señales cuyos valores instantáneos están acotados por un número real y positivo.

Señales Descritas en Términos de Potencia. Son aquellas que tienen potencia media finita distinta de cero. Como ejemplo de este tipo de señales se tiene : las señales periódicas, las aleatorias estacionarias y las que no están limitadas en el tiempo.

Señales Descritas en Términos de Energía. Las señales que tienen energía finita son descritas en términos de energía. Este es el caso de señales de duración limitada en el tiempo, las que además tienen potencia media nula.

Señales de Energía Limitada. En este tipo de señales, su energía está acotada por un cierto número real k.

1.3. DESCRIPCION DE SEÑALES EN LOS DOMINIOS DEL TIEMPO Y DE LA FRECUENCIA Las señales pueden estudiarse en dos ámbitos diferentes: el del tiempo, y el de la frecuencia

1.3.1. Descripción de Señales en el Dominio del Tiempo. El estudio de una señal en el dominio temporal se basa en la representación de la señal como función de la variable tiempo. Esta descripción se fundamenta en la definición de ciertos parámetros, tales como valor máximo, valor máximo a máximo, valor medio, valor cuadrático medio, valor eficaz, factor de forma, factor de cresta, etc.

1.3.2. Conceptos de Descripción de Señales en el Dominio de la Frecuencia. La base del tratamiento y estudio de las señales en el dominio de la frecuencia radica en la descomposición de ellas en componentes senoidales de diferentes frecuencias. En este contexto, para las señales periódicas se emplea la Serie de Fourier y para representar a las señales no periódicas la Transformada de Fourier o la Transformación Discreta. Algunos conceptos utilizados en el dominio de la frecuencia son Espectro . La representación de las señales en el dominio de la frecuencia se denomina espectro y el tratamiento correspondiente, se denomina estudio o análisis espectral .

Dentro del análisis espectral, se determinan dos tipos de espectros: Continuo y Discreto .

Espectro Continuo. Un espectro se dice continuo si la función que lo caracteriza es una función continua de la frecuencia, tal como se ilustra en la Figura 1.4.

Ventajas de la transmisión digital.

Los sistemas de comunicaciones se han orientado desde los años 60´s hacia sistemas digitales. La primer ventaja de estos sistemas respecto a los sistemas

analógicos es la facilidad para regenerar señales digitales, por ejemplo sea el pulso digital.

Señal original

A distancia 1

A distancia 2

Señal original

A estos circuitos regenerativos se les llama repetidores.

En una señal analógica no es posible realizar este proceso.

Señal original

A distancia 1

A distancia 2

Observe que la forma de onda de una señal continua contiene la información de ésta, la cual se distorsiona paulatinamente en el canal de transmisión. Las señales digitales tienen un número finito de estados, que en general es pequeño, por ejemplo dos amplitudes en el caso binario. Las señales analógicas tienen

teóricamente un número infinito de estados, en realidad tienen un número finito muy alto de acuerdo a la sensibilidad de los sistemas.

La segunda ventaja es el costo menor de los circuitos digitales, como procesadores y multiplexores.

Una tercera razón es el fácil manejo de la información, los bits siempre estarán codificados y permiten fácilmente aplicarles técnicas contra interferencia, ruido, o bien proveer de técnicas de seguridad (encriptamiento).

Los sistemas digitales también tienen desventajas. La primera es que en algunos casos requieren mayor ancho de banda que sistemas analógicos que transmitan la misma información. Una segunda desventaja es que requieren de circuitos adicionales de codificación y de sincronización.

Breve historia de las comunicaciones.

En 1605 Bacon desarrolló un alfabeto de dos palabras para representar 24 letras usando 5 dígitos, a estas letras a y b se les llama palabras codificadas y al conjunto se le llama código (code).

En 1641 se extendió estas ideas a sistemas M-arios

{a,b} A

{a,b,c} aaaaa

{a,b,c,d,e} aaa

aa

B

aaaab

aab

ab

C

aaaba

aba

ba

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

bcc

de

Z

babbb

En 1703 Leibniz describió el código binario usando solo 0 y 1 para representar enteros en longitud variable.

El primer sistema de comunicaciones digitales es el telégrafo, inventado por Morse en 1837 el cual usaba pulsos cortos y largos. En 1875 Banfot desarrolló el sistema de telégrafo actual con 5 dígitos por palabra. En 1879 Marconi desarrollo el radioteléfono.

En 1924 Nyquist propuso el teorema del muestreo. En 1928 estableció la máxima tasa de bits (bps) en un canal de cierto ancho de banda.

En 1937 Reeves desarrolló uno de los sistemas más importantes el PCM, modulación por pulsos codificados.

En 1948 Shannon estableció las bases de la teoría de información utilizando el concepto de entropía.

En 1959 desarrollo la teoría de tasa de distorsión que establece límites de la capacidad de un canal.

En ese año se empieza a utilizar FM y Hamming estableció la teoría de códigos correctores de errores, es el año en que Bell anunció el transistor.

Clasificación y estructura de los sistemas de comunicación

Un sistema de comunicaciones electrónicas esta constituido por las siguientes partes.

Mensaje o

Señal de

Señal

entrada

entrada

transmitida

Señal recibida canal de

transductor

transmisión

transmisor

Ruido de interferencia

Señal de salida

Mensaje de salida

transductor

receptor

Para comunicaciones analógicas (de onda continua) el transmisor y receptor están constituidos por:

TRANSMISOR

Circuitos Portadora

Amplificadores Señal transmitida

Señal de entrada

Modulador



lineal angular

RECEPTOR

Receptor

Señal de salida Sintonización



Señal recibida

y filtrado

Circuitos Demodulador

Amplificadores

Para comunicaciones digitales, el transmisor y el receptor son de la forma:

TRANSMISOR

Señal de entrada

Codificador de fuente

Codificador Encriptamiento

del canal

Sincronización

Señal de salida

Circuitos

Espectro

Modulación

Multicanalización

amplificadores

esparcido

digital

y multiplexaje

RECEPTOR

Señal recibida

Demulticanaliza Reductor de

Filtrado

Demodulador

ción y demultiple xaje

espectro

Señal de salida Decodificador de fuente

Desencriptamiento

Decodificador

Desincronizador

de canal

En el receptor, al recibir la señal pueden existir circuitos amplificadores como primer bloque.

Codificador de fuente.

Consiste en el convertidor analógico digital y en ocasiones también comprime los datos de entrada. En el caso de las señales digitales modifica a los niveles deseados y comprime los datos.

Textos alfanuméricos

Niveles deseados

voz Codificadores PAM Señales

Muestreo y

analógicas

cuantización

PPM PCM DM DPCM

imagen Convertidor A/D

ADPCM LPC VQ

Codificador de canal.

Modifica la señal para que sean menos susceptible al ruido en su transmisión o bien introduce bits de redundancia para corregir errores durante la transmisión, existen los tipos:

 Codificación de línea  Códigos duobinarios  De forma de onda: ortogonales, biortogonales y transortogonales.  De secuencias estructuradas: de bloque, convolucionales y de Trelis.

Modulador Digital

Existen varias clasificaciones como coherentes y no coherentes. De acuerdo al tipo de modulador se clasifican en:

Digitales binarios

Digitales M-arios

ASK

QAM

FSK

MFSK

PSK

MPSK

Señales.

Clasificación.

Las señales pueden ser:

Determinísticas.- Sus valores en un instante están predeterminados.

Aleatorias.- Existe incertidumbre en sus valores en un instante, se les llama en matemáticas procesos aleatorios o estocásticos.

O bien,

Periódicas.- Si existe un valor T0>0, tal que

x t   x t  T0   t

el menor valor T0 en que se cumple se llama periodo.

Aperiódicas.- T0 no existe.

O bien,

Analógicas.- Sea x(t) tal que t  , x t  :  .

Digitales.- xt   xkT ; k  Z, T es un valor real. x(t) es real.

Energía y Potencia.

Su potencia instantánea es:

pt   x 2 t 

Considerando una impedancia unitaria y que x(t) es voltaje o corriente. La energía  T T  ,  disipada en el intervalo  2 2  es: T

E  T X

2

 x t dt 2



T 2

 T T  ,  Y la potencia disipada en el intervalo  2 2  es: T

PxT 

1 T

2

 x t dt 2



T 2

Una señal es de energía Ex, si la energía promedio Ex es finita y diferente de cero; donde:



Ex 

 x t dt 2



En la práctica las señales son de energía.

Una señal es de potencia Px si la potencia promedio Px es finita y diferente de cero, donde:

T

1 T  T

Px  lim

2

 x t dt 2



T 2

Se puede concluir que:

1. Una señal de energía tiene potencia promedio nula. Una señal de potencia tiene energía promedio infinita.

2. Las señales periódicas y las señales aleatorias son de potencia.

3. Las señales determinísticas aperiódicas son de energía.

Densidad espectral.

La energía total de una señal real esta relacionada con su transformada de Fourier (teorema de Parseval) por:



Ex 



 x t dt   Xf  2



2

df



F  Xf  donde x t  

ψ f   Xf  Sea x entonces:

2

es llamada densidad espectral de energía de la señal x(t),



E x  ψx f df 

la densidad es simétrica par.

Una señal periódica x(t) se puede desarrollar en una serie de Fourier con coeficientes Cn si cumple las condiciones de Dirichlet o bien, si es absolutamente sumable.

La potencia promedio en un periodo T0 es:

T0

Px 

1 T0

2

2  x t dt  

T0



C

2 n

n  

2

su densidad espectral de potencia Gx(f) se define por:

G x f  



C

δ f  nf 0 

2 n

n  

Se cumple que: 

Px 

 G  f df x



Ejemplo. Sea la señal x(t)=Acos2f0t

Calcular su potencia promedio Px Su densidad espectral Gx(f) dado que C1=C-1=A/2; Cn=0, n=0, 2, 3 … y verificar el valor obtenido en a) con el obtenido en b).

Solución.

Autocorrelación.

La autocorrelación establece una medida de la relación de la señal consigo misma pera atrasada. Se define para una señal de energía como:

R x τ  



 xt xt  τ dt



Y para una señal de potencia como: T 2

1 T  T

R x τ   lim

 x t x t  τ dt 

T 2

Estas definiciones cumplen las propiedades de :

R x τ   R x  τ



R x τ   R x 0

τ

Rx     x   señal de energía

Rx    Gx   señal de potencia

R x 0  



 x t dt 2

señal de energía



T0

R x 0  

1 T0

2

 x t dt  P 2

x



T0 2

Señales Aleatorias

señal de potencia

Sea X una variable aleatoria se define su función distribución de probabilidad como

F x  x   PX  x

Que tiene las propiedades, entre otras:

0Fx1 Fx(x1) Fx(x2) si x1x2 Fx(-)=0; Fx()=1

La función densidad de probabilidad se define por:

p x x  

dFx x  dx

Tiene las propiedades:

p x x   0 Px1  X  x 2   Fx  x 2   Fx  x1  

x2

 p x dx x

x1



 p x dx  1 x



Se define la media o valor esperado de X como: m x  EX 



 xp x dx x



su n-ésimo momento como 

    x p x dx

EX

n

n

x



y la variancia como



  X  m  p x dx

σ 2  E X  m x   2



2

x

x



Se cumple que

 

E X 2  σ 2  m 2x

Ejemplo. Dada la función

y

k

-1

0.5

Determinar el valor de k para que sea una función de densidad.

Con el valor de k obtenido, calcular P{x<-1/2} Con el valor de k obtenido, obtener su media y su variancia

x

Solución.

Las distribuciones y densidades de las variables aleatorias más conocidads son, entre otras, la gaussiana o normal, la uniforme, la binomial, la de Laplace y la de Rayleigh.

Ejemplo. La v.a. X tiene una distribución gaussiana con media 1000 y desviación estándar 5. Obtener la probabilidad de que la v.a. esté entre 950 y 1100.

Solución:

Ejemplo. En el canal binario mostrado, 0 y 1 se transmiten con la misma probabilidad

0.8 0

0 0.2

0.2

1

0.8

1

se transmiten 10 dígitos, ¿Cuál es la probabilidad de recibir cuatro dígitos erróneos ?

Solución:

Un proceso aleatorio es un conjunto finito o no finito de variables aleatorias. En muchas ocasiones proceden de un experimento repetido n veces.

Proceso aleatorio con n repeticiones

x 1 t 

t

x 2 t 

t . . .

x n t 

X=VA

t

Su media es función del tiempo, mx t   Ext 

Su autocorrelación se define por R x t1 , t 2   EXt1 Xt 2 

Se dice que un proceso es estacionario en sentido estricto, si su estadística no cambia. Por lo tanto es suficiente que:

px t1  x   px t 2  x     px t n  x 

Se dice estacionario en sentido amplio (WSS) si:

Ext   cte .

R x t , t  τ   R x τ



Un proceso se dice ergódico si sus promedios en el tiempo son iguales a sus promedios estadísticos.

Ejemplo. Sea X(t)=Acos(0t+) un proceso aleatorio donde A y 0 son constantes y  es un v.a. uniformemente distribuida en (0,2). Determinar si X(t) es estacionario en sentido amplio.

Solución.

Ruido

La mayoría de las aplicaciones se tiene o considera al ruido r como aditivo, esto es para la señal enviada s se tiene que:

xr  s  r

donde xr es la señal recibida.

El ruido natural tiende a ser gaussiano, esto es, su densidad es:

pn  

1 2π σ n

e



 n  m n 2 2σ n2

El ruido más común es blanco y se define como aquel de densidad de potencia constante.

G n f  

N0 2

entonces R n τ  

N0 δ τ 2



El ruido térmico es blanco, aditivo y gaussiano, como este ruido esta presente en todos los sistemas de comunicaciones, se utilizan sus características para modelar ruido en comunicaciones.

Señales en sistemas lineales

Sea un sistema LTI

entrada

salida

T x(t) X(f)

y(t) h(t)

Y(f)

H(f)

donde: H(f) es la respuesta en frecuencia y h(t) es la respuesta impulso

Si x(t)=(t) entonces y(t)=h(t)

Los sistemas LTI se caracterizan porque la respuesta está dada por

y(t)=x(t)h(t) entonces Y(f)=X(f)H(f)

Si x(t) es un proceso aleatorio entonces

Gy(f)=Gx(f)H(f)2;

my=T[mx]

En una transmisión ideal

y(t)=kx(t-t0)

es decir, se tiene atenuación y atraso, pero no distorsión

Yf   kX f e j2π ft 0

de donde

H f   ke j2π ft 0

Se observa que la magnitud es constante y la fase es lineal. Esta ecuación implica una ancho de banda infinito, y por lo tanto este sistema no es causal ni realizable.

Una aproximación es truncar la respuesta entre las frecuencias fl y f2, esta función es llamada filtro ideal.

Si fl  0 y f2   se tiene un filtro paso bandas.

H(f)

f2

1

fl

fl

Si fl  0 y f2 se tiene un filtro paso altas.

Para un filtro paso bajas ideal, LPF, se tiene que

1 Hf    0

si

f  f2

si

f  f2

f2

Con su fase

e

 jθ  f 

e

 j 2π t 0 f

Su antitransformada es

h t   F 1 H  f   2 f 2 sinc2 f 2 t  t 0 

Esta respuesta no es causal, por lo que el filtro no es realizable.

Los filtros realizables van desde un RC hasta los diseños de filtros digitales de orden n, y de distintos tipos de acuerdo a su respuesta.

sinc(x) 1

0.8

0.6

h(t)

0.4

0.2

0

-0.2

-0.4 -4

-3

-2

-1

0 t

1

2

3

4

Si se aplica ruido blanco al filtro LPF ideal.

GY  f   G n  f  H  f 

2

y se tiene que

R. y    N 0 f 2 sinc2 f 2

N0   2 0 

f  f2 f  f2

PERTURBACIONES EN LA TRANSMISIÓN Todos los dispositivos eléctricos y electrónicos emiten interferencias y/o son susceptibles a estas.

Algunos problemas que afectan la transmisión de datos son: Atenuación La energía de una señal decae con la distancia, por lo que hay que asegurarse que llegue con la suficiente energía como para ser captada por la circuitería del receptor y además, el ruido debe ser sensiblemente menor que la señal original ( para mantener la energía de la señal se utilizan amplificadores o repetidores).

Debido a que la atenuación varía en función de la frecuencia, las señales analógicas llegan distorsionadas, por lo que hay que utilizar sistemas que le devuelvan a la señal sus características iniciales ( usando bobinas que cambian las características eléctricas o amplificando más las frecuencias más altas.

Distorsión de retardo Debido a que en medios guiados, la velocidad de propagación de una señal varía con la frecuencia, hay frecuencias que llegan antes que otras dentro de la misma señal y por tanto las diferentes componentes en frecuencia de la señal llegan en instantes diferentes al receptor. Para atenuar este problema se usan técnicas de ecualización.

Ruido El ruido es toda aquella señal que se inserta entre el emisor y el receptor de una señal dada. Hay diferentes tipos de ruido: ruido térmico debido a la agitación térmica de electrones dentro del conductor, ruido de intermodulacióncuando distintas frecuencias comparten el mismo medio de transmisión, diafonía se produce cuando hay un acoplamiento entre las líneas que transportan las señales y el ruido impulsivo se trata de pulsos discontinuos de poca duración y de gran amplitud que afectan a la señal.

Capacidad del canal Se llama capacidad del canal a la velocidad a la que se pueden transmitir los datos en un canal de comunicación de datos.

La velocidad de los datos es la velocidad expresada en bits por segundo a la que se pueden transmitir los datos.

El ancho de banda es aquel ancho de banda de la señal transmitida y que está limitado por el transmisor y por la naturaleza del medio de transmisión ( en hertzios.

La tasa de errores es la razón a la que ocurren errores.

Para un ancho de banda determinado es aconsejable la mayor velocidad de transmisión posible pero de forma que no se supere la tasa de errores aconsejable.

Para conseguir esto, el mayor inconveniente es el ruido.

Para un ancho de banda dado W, la mayor velocidad de transmisión posible es 2w, pero si se permite ( con señales digitales) codificar más de un BIT en cada ciclo, es posible transmitir más cantidad de información.

La formulación de Nyquist nos dice que aumentado los niveles de tensión diferenciables en la señal, es posible incrementar la cantidad de información transmitida.

C= 2W log2 M El problema de esta técnica es que el receptor debe de ser capaz de diferenciar más niveles de tensión en la señal recibida, cosa que es dificultada por el ruido.

Cuanto mayor es la velocidad de transmisión, mayor es el daño que puede ocasionar el ruido.

Canon propuso la fórmula que relaciona la potencia de la señal ( S ), la potencia del ruido ( N), la capacidad del canal ( C ) y el ancho de banda ( W ).

C = W log2 ( 1+S/N ) Esta capacidad es la capacidad máxima teórica de cantidad de transmisión, pero en la realidad, es menor debido a que no se ha tenido en cuenta nada más que el ruido térmico.

Eco Consiste en la aparición de una señal no deseada de las mismas características pero atenuada y retrasada en el tiempo respecto a esta.

MEDIO FISICOS DONDE SE PRODUCE LA COMUNICACION El medio físico viene a ser básicamente el "cable" que permite la comunicación y transmisión de datos, y que define la transmisión de bits a través de un canal. Esto quiere decir que debemos asegurarnos que cuando un punto de la comunicación envía un bit 1, este se reciba como un bit 1, no como un bit 0.

Para conectar físicamente una red se utilizan diferentes medios de transmisión.

A continuación veremos cómo se trabaja con los medios de transmisión en las redes LAN, en donde por lo general se utilizan cables.

El cableado de la red El cable es el medio a través del cual fluye la información a través de la red. Hay distintos tipos de cable de uso común en redes LAN. Una red puede utilizar uno o más tipos de cable, aunque el tipo de cable utilizado siempre estará sujeto a la topología de la red, el tipo de red que utiliza y el tamaño de esta.

Estos son los tipos de cable más utilizados en redes LAN: Cable de par trenzado sin apantallar Este tipo de cable es el más utilizado. Tiene una variante con apantallamiento pero la variante sin apantallamiento suele ser la mejor opción para una PYME.

La calidad del cable y consecuentemente la cantidad de datos que es capaz de transmitir varían en función de la categoría del cable. Las categorías van desde el cable de teléfono, que solo transmite la voz humana, al cable de categoría 5 capaz de transferir 100Megabytes por segundo.

Conector UTP El estándar para conectores de cable UTP es el RJ-45. Se trata de un conector de plástico similar al conector del cable telefónico. La siglas RJ se refieren al estándar Registred Jack, creado por la industria telefónica. Este estándar define la colocación de los cables en su pin correspondiente.

Conector RJ-45

Cable de par trenzado apantallado Una de las desventajas del cable UTP es que es susceptible a las interferencias eléctricas. Para entornos con este problema existe un tipo de cable UTP que lleva apantallamiento, esto es, protección contra interferencias eléctricas.

Cable Coaxial El cable coaxial contiene un conductor de cobre en su interior. Este va envuelto en un aislante para separarlo de un apantallado metálico con forma de rejilla que aísla el cable de posibles interferencias externas.

Cable Coaxial Aunque la instalación del cable coaxial es más complicada que la del UTP, este tiene un alto grado de resistencia a las interferencias. Por otra parte también es posible conectar distancias mayores que con los cables de par trenzado. Existen dos tipos de cable coaxial, el fino y el grueso conocidos como thin coaxial y thick coaxial.

Con frecuencia se pueden escuchar referencias al cable coaxial fino como thinnet o 10Base2. Esto hace referencia a una red de tipo Ethernet con un cableado coaxial fino, donde el 2 significa que el mayor segmento posible es de 200 metros, siendo en la práctica reducido a 185 m.

El cable coaxial es muy popular en las redes con topología de BUS. Con frecuencia se pueden escuchar referencias al cable coaxial grueso como thicknet o 10Base5. Esto hace referencia a una red de tipo Ethernet con un cableado

coaxial grueso, donde el 5 significa que el mayor segmento posible es de 500 metros.

El cable coaxial grueso tiene una capa plástica adicional que protege de la humedad al conductor de cobre. Esto hace de este tipo de cable una gran opción para redes de BUS extensas, aunque hay que tener en cuenta que este cable es difícil de doblar.

Conector para cable coaxial El más usado es el conector BNC. BNC son las siglas de Bayone-Neill-Concelman. Los conectores BNC pueden ser de tres tipos: normal, terminadores y conectores en T.

conector Cable de fibra óptica El cable de fibra óptica consiste en un centro de cristal rodeado de varias capas de material protector. Lo que se transmite no son señales eléctricas sino luz con lo que se elimina la problemática de las interferencias. Esto lo hace ideal para entornos en los que haya gran cantidad de interferencias eléctricas. También se utiliza mucho en la conexión de redes entre edificios debido a su inmunidad a la humedad y a la exposición solar.

Con un cable de fibra óptica se pueden transmitir señales a distancias mucho mayores que con cables coaxiales o de par trenzado. Además, la cantidad de información capaz de transmitir es mayor por lo que es ideal para redes a través de las cuales se desee llevar a cabo videoconferencia o servicios interactivos. El coste es similar al cable coaxial pero las dificultades de instalación y modificación son mayores. En algunas ocasiones escucharemos 10BaseF como referencia a este tipo de cableado.

Características de la fibra óptica El aislante exterior está hecho de teflón o PVC.

Fibras Kevlar ayudan a dar fuerza al cable y hacer más difícil su ruptura.

Cable de fibra óptica Se utiliza un recubrimiento de plástico para albergar a la fibra central.

El centro del cable está hecho de cristal o de fibras plásticas.

Conectores para fibra óptica El conector de fibra óptica más utilizado es el conector ST. Tiene una apariencia similar a los conectores BNC. También se utilizan, cada vez con más frecuencia conectores SC, de uso más fácil.

Debemos mencionar para este caso que todos los medio vistos están bajo la norma 568ª. del Institute of Electronic and electric engineers ( I.E.E.E).

Distribuidores y Concentradores: Se encargan de repartir o agrupar la señal eléctrica entre diversos receptores o emisores.

Antenas: Son los dispositivos que permiten que una señal eléctrica se propague por un canal inalámbrico y viceversa.

CASO Difonía: Cuando hablamos por teléfono y se oye otra persona. La forma de evitar este tipo de alteración es, o bien, apartando los cables o entrelazándolos unos con otros SOLUCIÓN Para impedir que se produzcan alteraciones en nuestra transmisión debemos bloquear el escape o la penetración de emisiones electromagnéticas del o al equipo o dispositivo electrónico, mediante un escudo, filtro o “Shield”, formado por un buen conductor.

Amplificador

En Comunicación a larga distancia, la señal sufre perdidas y es necesario amplificarla para que llegue integra a su destino. Es un dispositivo que amplia o restaura la señal de los dispositivos.

Repetidores Cada cierto tiempo recuperan la señal transmitida.

Cableado Apantallado y Blindado - Inmunidad al Ruido, Conexión a Tierra y el Mito de la Antena Principios de la Interferencia de Ruido Todas las aplicaciones requieren márgenes positivos de relación señal-ruido (SNR) para transmitir dentro de los níveles asignados de la tasa de errores de bits (BER).

Esto significa que la señal de datos que se está transmitiendo debe ser de mayor magnitud que todos los perturbadores de ruido combinados que se acoplan a la línea de transmisión (es decir el cableado estructurado). El ruido puede acoplarse al cableado de par trenzado en una o más de las tres maneras que se muestran en la figura 2: Ruido diferencial (Vd): Ruido inducido por un par trenzado o cable simétrico adyacente.

Ruido ambiental (Ve): Ruido inducido por un campo electromagnético externo.

Ruido del bucle de tierra (Vg): Ruido inducido por una diferencia de potencial entre los extremos del conductor.

FIGURA 2: FUENTES DE RUIDO EN UNA LAN Las diferentes aplicaciones, dependiendo de sus capacidades, poseen distintas sensibilidades a la interferencia de estas fuentes de ruido. Por ejemplo, se reconoce comúnmente a la aplicación 10GBASE-T como extremadamente sensible a la diafonía exógena o alien crosstalk (acoplamiento de cable a cable en modo diferencial) porque su capacidad de procesamiento de señales digitales (DSP) elimina electrónicamente la diafonía interna de par a par en el interior de cada canal.

A diferencia de la diafonía de par a par, la diafonía exógena no puede anularse mediante el procesamiento de señales digitales. A la inversa, dado que la magnitud de la diafonía exógena es muy pequeña en comparación con la magnitud de la diafonía de par a par, la presencia de diafonía exógena ejerce una influencia mínima en el desempeño de otras aplicaciones como 100BASE-T y 1000BASE-T que emplean algoritmos de anulación de la diafonía en forma parcial o no lo hacen en absoluto.

El concepto de compatibilidad electromagnética (EMC) describe tanto la susceptibilidad de un sistema a la interferencia de fuentes externas (inmunidad) como al potencial de perturbar a esas fuentes (emisiones) y es un importante indicador de la capacidad del sistema para coexistir con otros dispositivos electrónicos y eléctricos. Los desempeños de inmunidad al ruido y de emisiones son recíprocos, lo que significa que la capacidad del sistema de cableado de mantener la inmunidad a la interferencia es proporcional al potencial para irradiar del sistema.

Es interesante mencionar que, al mismo tiempo que se pone tanto énfasis

innecesario en consideraciones de inmunidad, es un hecho aceptado que los sistemas de cableado estructurado no irradian o interfieren con otros equipos o sistemas en el entorno de las telecomunicaciones.

Perturbadores de ruido diferencial: la diafonía exógena y la diafonía interna de par a par son ejemplos de perturbadores de ruido de modo diferencial que deben minimizarse mediante un diseño correcto del sistema de cableado. La susceptibilidad a la interferencia proveniente de fuentes de modo diferencial depende de la simetría del sistema y puede mejorarse al aislar o separar los conductores que interfieran entre sí. El cableado con simetría mejorada (es decir Categoría 6 y superiores) exhibe un mejor despempeño contra la diafonía interna y la diafonía exógena. Ya que ningún cable es perfectamente simétrico, y con el objeto de mejorar aún más el desempeño contra la diafonía, se utilizan estrategias como la utilización de material dieléctrico para separar conductores o pantalla metálica para aislarlos. Por ejemplo, está probado que el cableado de Categoría 6A F/UTP posee un desempeño contra la diafonía exógena sustancialmente superior al del cableado de Categoría 6A UTP, debido a que su construcción con una pantalla metálica externa reduce el acoplamiento de diafonía exógena prácticamente a cero.

Está probado que la Categoría 7 S/FTP posee un desempeño contra las diafonías de par a par y exógena sustancialmente superior al de cualquier diseño de cableado de Categoría 6A, debido a que su construcción de par trenzado con pantallas metálicas individuales reduce el acoplamiento de diafonías de par a par y exógena prácticamente a cero. Estos niveles superiores de eliminación de la diafonía no podrían alcanzarse solamente con un adecuado desempeño simétrico..

Perturbadores de ruido ambiental: El ruido ambiental es un ruido electromagnético que está compuesto por campos magnéticos (H) generados por acoplamiento inductivo (expresados en A/m) y campos eléctricos (E) generados por acomplamiento capacitivo (expresados en V/m). El acoplamiento por campo magnético sucede a bajas frecuencias (por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz), en las que la simetría del sistema de cableado resulta más que suficiente para asegurar la inmunidad, lo cual significa que su impacto puede ignorarse en todos los tipos de cableado simétrico. Los campos eléctricos, sin embargo, pueden producir tensiones de modo común en cables simétricos, dependiendo de su frecuencia. La magnitud de la tensión producida puede modelarse suponiendo que el sistema de cableado es susceptible a la interferencia de la misma manera que una antena de cuadro [1].

Para facilitar el análisis, la ecuación[1] representa un modelo simplificado de antena de cuadro que resulta apropiado para evaluar la influencia de los diversos anchos de banda de las fuentes de ruido de interferencia, así como de la relación de distancias entre los pares trenzados y el plano de tierra, sobre el campo eléctrico generado. Tenga en cuenta que para calcular con exactitud la tensión de ruido acoplado real se requiere un modelo más detallado que incluya especialmente el ángulo de incidencia de los campos eléctricos.

Donde:

es la longitud de onda de la fuente de ruido de interferencia

A = el área del cuadro formado por la longitud perturbada del conductor del cableado (l)suspendida a una altura promedio (h) por sobre el plano de tierra E = la intensidad del campo eléctrico de la fuente de interferencia La longitud de onda , de la fuente de interferencia puede ser desde 500,000 m, para una señal de 60 Hz, hasta menos de 1 m para señales de RF de la banda de 100 MHz y superiores. La intensidad del campo eléctrico varía de acuerdo al perturbador, depende de la proximidad a la fuente, y normalmente se reduce a niveles nulos a una distancia de 3 m de la fuente. La ecuación demuestra que una señal de 60 Hz da como resultado una perturbación del campo eléctrico que sólo puede ser medida en el rango de milésimos de mV, mientras que las fuentes que operan en el rango de MHz pueden generar una perturbación del campo eléctrico mucho mayor. Como referencia, se considera que 0.3 V/m es una aproximación razonable del campo eléctrico promedio presente en un entorno comercial o industrial "liviano" y 10 V/m es una aproximación razonable del campo eléctrico promedio presente en un entorno industrial.

La única variable que influye en la magnitud de la tensión acoplada por el campo eléctrico es el área del cuadro, A, que se calcula multiplicando la longitud perturbada del cableado (l) por la altura promedio (h) medida desde el plano de tierra. La vista en corte transversal de la figura 3 ilustra las corrientes de modo común generadas por un campo eléctrico. Son estas corrientes las que inducen señales indeseadas en los elementos conductivos externos del cableado (es decir, los propios conductores en un entorno UTP o la pantalla/blindaje total en un entorno apantallado/completamente blindado). Lo que se hace rápidamente evidente es que la impedancia de modo común, determinada por la distancia (h) al plano de tierra, no está bien controlada en los entornos UTP. Esta impedancia depende de factores como la distancia a conductos metálicos, estructuras metálicas presentes en los alrededores de los pares, uso de conductos no metálicos y ubicación de la terminación. A la inversa, esta impedancia de modo común está bien definida y controlada en ambientes de cableado apantallados/completamente blindados, ya que tanto la pantalla como el blindaje actúan como un plano de tierra. Las

aproximaciones promedio para (h) pueden fluctuar entre 0.1 y 1 metro para cableado UTP, pero están significativamente más limitadas (es decir a menos de 0.001 m) para cableado apantallado y completamente blindado. Esto significa que, en teoría, el cableado apantallado y completamente blindado ofrece una inmunidad contra perturbaciones del campo eléctrico entre 100 y 1,000 veces mayor que la del cableado UTP.

FIGURA 3: CORRIENTES DE MODO COMÚN Es importante recordar que la susceptibilidad total de los cables de par trenzado a la perturbación del campo eléctrico depende tanto del desempeño simétrico del cableado como de la presencia de una pantalla o blindaje. Los cables bien equilibrados (por ejemplo, Categoría 6 y superiores) deberían ser inmunes a la interferencia electromagnética de hasta 30 MHz. La presencia de un blindaje o pantalla es necesaria para evitar la interferencia electromagnética a frecuencias más altas, lo que representa una consideración especialmente crítica para las aplicaciones de la próxima generación. Por ejemplo, al modelar una aplicación nueva que utilice técnicas de procesamiento de señales digitales (DSP) es razonable suponer que necesitará una relación señal-ruido (SNR) mínima de 20 dB a 100 MHz. Ya que el aislamiento mínimo producido únicamente por la simetría es también de 20 dB a 100 MHz, el agregado de una pantalla o blindaje es necesario para asegurar que esta aplicación cuente con un margen de inmunidad al ruido suficiente para el funcionamiento.

Fundamentosde comunicación satelital Características generales Sistemas de comunicación Para comprender el proceso de transmisión y recepción de la señal Edusat es necesario conocer los aspectos básicos de la comunicación satelital.

Principios de un sistema de comunicación Un sistema de comunicación se describe como el conjunto de elementos que ordenadamente relacionados entre sí, tienen la capacidad de establecer la transmisión de un mensaje entre dos puntos independientes.

Los elementos fundamentales o indispensables que intervienen en el principio de comunicación son: a) Emisor o transmisor: es el elemento que inicia la comunicación; es el encargado de transmitir el mensaje en un lenguaje que el receptor o receptores puedan descifrar con facilidad para poder establecer el enlace de comunicación. b) Medio o canal: es el medio utilizado por el transmisor para hacer llegar el mensaje al receptor. c) Receptor: es el elemento encargado de recibir el mensaje transmitido por el emisor a través de un medio. Al recibirse el mensaje se cumple el ciclo de la comunicación.

Descripción de comunicación La información se origina en una fuente y se transmite a un destinatario por medio de un mensaje a través de un canal de comunicación; el receptor generalmente se encuentra en un punto geográfico distante o por lo menos separado del transmisor.

La distancia entre el transmisor y el receptor puede variar, desde pocos centímetros (al hablar frente a frente), hasta cientos o miles de kilómetros (como es el caso de las transmisiones telefónicas).

Ruta de comunicación Fuente de información Transmisor Canal de comunicaciones

Destinatario de la información Receptor Programa de formación integral para el conocimiento, instalación, uso y mantenimiento de la Red Edusat Descripción de un sistema de comunicación Se denomina “sistema” al conjunto de componentes o dispositivos físicos que interactúan entre sí, que aceptan señales como entradas, las transforman y generan otras señales a su salida. En la figura se representan, la entrada, el sistema que transforma la señal de entrada y la salida; como se observa la entrada de la señal es de tipo analógica, el sistema de comunicación se encarga de transformar este tipo de señal para que pueda salir una señal digital.

Existen dos tipos básicos de sistemas de comunicación: alámbrica e inalámbrica.

Sistema alámbrico Depende de un medio de transmisión física, utilizando conductores eléctricos de señal, tales como las líneas telefónicas domésticas, cable coaxial, fibra óptica.

Sistema inalámbrico No necesita de un medio físico entre el emisor y el receptor para llevar a fin el mensaje, ocupando como canal transmisor el espacio, por ejemplo la telefonía celular, las estaciones de radio y televisoras locales, la comunicación satelital.

Tipos de señal Las formas en que se pueden transmitir, recibir y propagar las señales de los sistemas de comunicación son: analógica o digital; las cuales tienen distinta naturaleza.

Señal analógica Tiene la característica de que puede variar gradualmente dentro de un intervalo continuo de valores, como son la amplitud y la longitud, dependiendo de las caracForma de onda senoidal Señal de entrada Sistema de comunicación Señal de salida Sistema de comunicación Onda senoidal señal analógica

Onda niveles discreta señal digital terísticas de la información que se transmite; por lo tanto, una señal analógica (onda senoidal) es una señal de variación continua. Un ejemplo de sistemas analógicos es la señal acústica de un instrumento musical.

Señal digital Es aquella que está conformada por valores discretos tales como los dígitos binarios (0 y 1), por lo tanto, se puede decir que una señal digital es igual a una señal discreta en amplitud. Algunos de los sistemas digitales más comunes son las calculadoras, algunos tipos de teléfonos celulares, computadoras etcétera.

Desarrollo de los sistemas de comunicación Las necesidades de comunicación que demanda el mundo actual, han generado la prioridad de desarrollar diversos sistemas de comunicación, éstos son diseñados de acuerdo a las condiciones que se requieren en la transmisión de la información, desde un sistema para la transmisión o recepción de voz hasta complejos sistemas de transmisión o recepción de datos para transacciones bancarias o comerciales, o bien para el uso de estrategia militar. Aquí citaremos algunos de los usos más comunes.

Telegrafía. Se consideró en su etapa inicial fundamental para las telecomunicaciones alámbricas, ya que implementaba los elementos básicos del principio de la comunicación (emisor, medio, receptor) utilizando el código Morse, esto es una codificación de rayas y puntos eléctricos u ópticos, que permitió la comunicación entre regiones lejanas.

Radio. Es el sistema de comunicación que actualmente tiene más realce dentro del ramo de las telecomunicaciones. Su transmisión puede ser digital o analógica.

Algunos ejemplos de este sistema son la radio comercial y los diversos sistemas de radio comunicación tales como: civil, militar y oficial. Debido a que algunos de éstos usan tecnología de punta (satélites, fibras ópticas, señales digitales) permiten abarcar con mayor calidad y cantidad los distintos puntos de cobertura.

Televisión. Este sistema de comunicación en la actualidad es analógico o digital; su uso se ha ampliado, pues no sólo es comercial, sino también educativo, gubernamental, de investigación y otros. Algunos de estos sistemas usan tecnología de punta (satélites, fibras ópticas, señales digitales).

Telefonía. Este sistema puede ser alámbrico o inalámbrico; por ejemplo se tienen las redes de telefonía satelital, telefonía celular, red pública de telefonía o bien los radio localizadores.

Señal discreta Ventajas de una señal digital sobre una analógica: • Mejor calidad del video • Mayor capacidad en transmisión de datos • Reduce el uso del ancho de banda • Es más económica porque al comprimirse la señal sepueden enviar por un mismo transponder varias señales a la vez Programa de formación integral para el conocimiento, instalación, uso y mantenimiento de la Red Edusat Comunicación satelital El siglo XX ha sido denominado el de las comunicaciones espaciales, ya que se ha alcanzado la tecnología necesaria para poner en órbita diferentes satélites artificiales; esto se logró como resultado de años de investigación, trabajo y por la gran visión tecnológica de muchos hombres en el mundo.

Tipos de satélites Satélite natural Es un cuerpo celeste animado con movimiento de translación entorno, generalmente, de un planeta.

Satélite artificial Es un elemento físico capaz de recibir y transmitir señales en forma analógica o digital de alta calidad, está colocado en órbita por las necesidades que tiene el hombre para recibir y transmitir información a cualquier punto de la Tierra. La mayoría de los satélites de comunicación se colocan en el arco satelital; es decir, se encuentran en la órbita geosíncrona o geoestacionaria, a una altura aproximada de 36,000 Km sobre el Ecuador; su velocidad es igual a la de la rotación terrestre y giran sobresu propio eje; por ello, cada satélite parece inmóvil con respecto a la Tierra, permitiendo que las antenas fijas apunten directamente hacia cualquier satélite.

Un satélite es capaz de recibir y transmitir datos, audio y video en forma analógica o digital de alta calidad y en forma inmediata. Está formado por transpondedores.

El satélite toma su energía de la radiación solar, cada satélite tiene un tiempo de vida determinado que varía según la cantidad de combustible que posee. Dicho combustible sirve para mover al satélite cada vez que éste se sale de su órbita, si el satélite pierde su posición y no tiene combustible, no hay manera de regresarlo ya que es atraído por las fuerzas espaciales hasta que se pierde. El satélite tiene un margen bien determinado en el espacio, como un cubo imaginario de aproximadamente 75 Km por lado, en el cual se desplaza sin salirse de control.

Satélite Antecedentes de los satélites artificiales Año Características SPUTNIK I (URSS) 1957 Con 84 kg. de peso trasmitió telemetría por 21 días y se desintegro en la atmósfera terrestre después de 1,367 vueltas.

EXPLORER I (USA) Enero1958 Transmitió telemetría durante 5 meses.

SCORE (NASA) Diciembre 1958 Primer satélite de órbita baja (182 a 1,048 Km.) que trasmitió voz.

COURIER (USA) 1960 Recibía y almacenaba la información transmitiéndola al pasar por la estación de destino Telstar (att y bell lab.) Julio 1962 Con 84 kg. de peso y 87 cm de diámetro, era capaz de recibir y trasmitir simultáneamente.

Fue el primero en transmitir televisión. (Sólo operó durante algunas semanas después su electrónica tuvo averías).

RELAY (RCA) 1962 Satélite experimental utilizado para transmitir voz, video y datos.

SYNCOM II y III (NASA) 1963 Fueron los primeros satélites geoestacionarios utilizados para múltiples experimentos. SYNCOM III trasmitió la señal de televisión en los juegos

Olímpicos de Tokio en 1964. Con 39 kg. de peso y 71 cm de diámetro este satélite constaba de 2 Transpondedores con 0.5 MHz de ancho de banda y 2 watts.

ATS 1 al 5 (NASA) Diciembre 1966 a Agosto1969 El programa ATS fue un programa cuyo principal objetivo era la investigación: • Probar tecnología de vuelo común a otras misiones • Probar tecnología para la órbita geosíncrona.

• Conducir experimentos del gradiente de gravedad.

• Conducir experimentos para ciertas aplicaciones especificas en tecnología satelital.

• Estudios de comunicación y propagación.

CTS (Canadá/NASA) Enero 1976 Su principal objetivo fue probar la tecnología de transmisión de alta potencia en banda Ku. Este satélite utilizó estabilización de 3 ejes.

Programa de formación integral para el conocimiento, instalación, uso y mantenimiento de la Red Edusat Subsistemas de un satélite Un satélite generalmente se diseña en varios subsistemas para que al ser puesto en órbita pueda ser controlado desde la tierra. Cuenta con los subsistemas de potencia, propulsión, telemetría y comando, y el de comunicaciones, entre otros.

Subsistema de potencia Éste genera y distribuye potencia eléctrica de corriente directa para soportar las operaciones del satélite durante todas las fases de la misión. La potencia primaria es proporcionada por radiación solar a través de las celdas solares de alta densidad hasta el fin de su vida; la potencia secundaria es proporcionada durante el lanzamiento y los eclipses por un sistema de baterías de níquel-hidrógeno.

Subsistema de propulsión

Se trata de un sistema integral bipropelante que permite la inserción en órbita, el control de orientación y las funciones de mantenimiento en su órbita geosíncrona.

Subsistema de telemetría y comando Éste proporciona la recepción y demodulación de comandos en la banda C para su alineación en el cubo imaginario de operación, y de comandos durante todas las fases de la misión.

Partes de un satélite artificial El satélite está conformado por las siguientes partes principales: • Arreglo de paneles solares • Reflectores orientados al Este y al Oeste • Amplificador de antena • Sensores • Antena dipolo para banda L • Varios subsistemas para el control del satélite Partes de un satélite artificial Subsistema de comunicaciones Este permite ampliar y diversificar los servicios de comunicación satelital que actualmente existen, así como optimizar el uso del segmento espacial al permitir nuevas técnicas de explotación; también permite manejar las regiones de cobertura para la comunicación en diferentes bandas, como la banda C, Ku y L. Transponder Es un dispositivo que forma parte del satélite, el cual cuenta con varias antenas que reciben y envían señales desde y hacia la Tierra. Los satélites tienen Transpondedores verticales y horizontales. El transponder tiene como función principal amplificar la señal que recibe de la estación terrena, cambiar la frecuencia y retransmitirla con una cobertura amplia a una o varias estaciones terrenas.

Recoge la señal entrante de la antena receptora, ésta es amplificada por un LNA (amplificador de bajo ruido), que incrementa la señal sin admitir ruido. De la salida del LNA la señal es introducida a un filtro Pasa Banda (FPB) para eliminar lo que no pertenece a la señal original y luego esta señal se pasa a un convertidor de frecuencia (OSC) que reduce la señal a su frecuencia descendente, ésta pasa para

su amplificación final a un HPA (amplificador de alta potencia, usualmente de 5 a 15 watts), que tiene un amplificador de potencia de estado sólido (SSPA) como amplificador de salida. Una vez concluido el proceso, la señal pasa a la antena descendente y se realiza el enlace con la estación receptora.

Diagrama básico de un Transpondedor en banda C Tipos de transpondedores Transpondedor Estructura Ancho de banda Banda Tipo N Angosto 36 MHz C 6/4 GHz Tipo W Ancho 72 MHz C 6/4 GHz Tipo Ku Ancho 54 o 108 MHz Ku 14/12 GHz Tipo Ku Angosto 36 MHz Ku 14/12 GHz Programa de formación integral para el conocimiento, instalación, uso y mantenimiento de la Red Edusat Principales funciones de un transpondedor • Recibir y transmitir señales.

• Aumentar la potencia de las señales. Este proceso es indispensable, ya que sin la potencia suficiente la información llegará en forma deficiente o simplemente no se recibirá.

• Disminuir la frecuencia e invertir la polaridad. Son dos maneras de evitar que las señales, tanto de ascenso como de descenso, se interfieran y de que existan pérdidas en la información.

En la comunicación satelital es necesario que la señal que se envía a un Transpondedor determinado pueda recibirse por cualquier estación terrena situada en la zona de cobertura correspondiente Aplicaciones de los satélites Existe una gran variedad de satélites artificiales girando junto con la Tierra con diferentes aplicaciones como son: científicas, militares, astronómicas, etcétera; equipados, de acuerdo a sus aplicaciones, con diferentes instrumentos y fuentes de energía (celdas fotovoltaicas, nucleares, etcétera).

Satélites científicos. Recogen datos del campo magnético terrestre, auroras boreales y distintos tipos de radiación.

Satélites astronómicos. Permiten escrutar el espacio sin el obstáculo que presenta la atmósfera terrestre, ya que ésta absorbe gran parte de la luz y la radiación.

Satélites meteorológicos. Recogen información sobre la atmósfera, los grupos de nubes y el equilibrio térmico.

Satélites de comunicaciones. Permiten la transmisión telefónica, de imágenes, de datos de la red de Internet, de programas de televisión, etcétera.

Satélites de navegación. Situados en órbitas fijas, emiten señales para ayudar a barcos y aviones a determinar su posición.

Satélites de observación o espías. Fotografían instalaciones militares, nucleares, detectores de mísiles y son utilizados básicamente para fines militares.

Satélites de investigación de recursos terrestres. Informan de la existencia de bosques, yacimientos de petróleo, etcétera.

Satélites mexicanos En la actualidad, México tiene asignados tres segmentos espaciales, o posiciones orbitales, para el servicio nacional y de casi todo el continente, empleando para ello tres satélites con diferentes tipos de coberturas: Solidaridad II, Satmex 5 y Satmex 6. Como es conocido, la Red Edusat emplea actualmente dos satélites: Solidaridad II y Satmex 5.

Nota: las frecuencias pueden cambiar por aspectos técnicos que convengan a la DGTVE. Ubicación de los satélites mexicanos Los satélites mexicanos se encuentran ubicados sobre el arco satelital, ubicado a una latitud 0° donde está el Ecuador. El satélite Satmex 6 se encuentra ubicado en la posición orbital de 109.2° Oeste, el satélite Solidaridad II tiene una longitud de 113° Oeste, mientras que el satélite Satmex 5 se encuentra en 116.8° Oeste, con referencia al meridiano de Greenwich.

Satélites Solidaridad

El sistema de satélites Solidaridad representa la segunda generación de comunicaciones espaciales para México. En forma similar a los satélites Morelos, cada uno de los Solidaridad cuenta con 18 Transpondedores en banda C, pero con mayor potencia que la de los primeros, y con cobertura en más áreas geográficas, gracias a la tecnología de los amplificadores de estado sólido que se emplearon en su construcción.

Asimismo, dentro de la carga útil se cuenta con 16 transpondedores de banda Ku equivalentes a 4 veces la capacidad que se tenía en los Morelos. Adicionalmente existe un sistema de transmisión en banda L, que permite dar ser-vicios de comunicación móvil a todo el país, incluyendo sus costas y mar territorial.

Todas las bandas empleadas por los satélites cubren el territorio de México, además de las extensiones en banda Ku para coberturas en la frontera sur de los EUA, la costa este y las ciudades de San Francisco y Los Ángeles. La cobertura en banda C se extiende hacia el Caribe, centro y Sudamérica. El centro de control y operaciones para los satélites se encuentra ubicado en Iztapalapa, D.F., y se cuenta con todos los sistemas electrónicos necesarios para mantener en sana operación esta flota.

Satélite Equipo Transponder Freq. Subida (GHz) Freq. Bajada (GHz) Solidaridad II DVB 3N 6.025 3.800 Satmex 5 DVB 24C 6.405 4.180 Programa de formación integral para el conocimiento, instalación, uso y mantenimiento de la Red Edusat Asimismo, con el propósito de garantizar gran confiabilidad en el servicio, se cuenta con un centro de control alterno en la ciudad de Hermosillo, Sonora, en la parte noreste del país.

Satélite Solidaridad II Especificaciones técnicas Satélite Solidaridad II 36 MHz Banda C 72 MHz Banda C 54 MHz Banda Ku PIRE (dBW)

en la orilla de la cobertura R1: 37.0 R2: 36.2 R3: 37.0 R1: 40.1 R4: 47.0 R5: 45.0 G/T (dB/掳K) en la orilla de la cobertura R1: 4 R2: 1 R3: -1 R1: 2 R4: 2 R5: -1 Densidad de flujo a saturaci贸n (dBW/m2) R1: -93 R2: -90 R3: -90 R1: -91 R4: -94 R5: -91 No. de transpondedores 12 6 16 Redundancia 14 SSPA para 12 canales 8 SSPA para 6 canales

19 TWTA para 16 canales Rango de atenuación de entrada 0 a 14 dB en pasos de 2 dB 0 a 14 dB en pasos de 2 dB 0 a 22 dB en pasos de 2 dB Inicio de operación diciembre de 1994 Vida estimada de operación 14 años Posición orbital 113° Oeste Coberturas del satélite solidaridad II Programa de formación integral para el conocimiento, instalación, uso y mantenimiento de la Red Edusat Satélite Satmex 5 Fue fabricado por Hughes Space & Communications, en California, EUA, lugar en donde se construyó la primera y segunda generación de satélites mexicanos. En el trabajo de diseño e integración de este satélite participaron ingenieros mexicanos.

La vida útil esperada de Satmex 5 es de 15 años y fue puesto en órbita por un cohete de Arianespace en 1998. Satmex opera este satélite desde su centro primario en Iztapalapa, D.F. y cuenta con un centro de control alterno en Hermosillo, Sonora, con lo que se garantiza la operación del sistema, de la misma forma que se hizo para los satélites Solidaridad. Tiene celdas solares de arseniuro de galio y cuenta con nueva tecnología en la batería y el sistema de propulsión, para operar con 24 Transpondedores de banda C y 24 de banda Ku de alto poder. Esta capacidad en banda Ku le permite la transmisión de señales de televisión directa al hogar (DTH), a antenas menores de un metro de diámetro; su PIRE (potencia isotropita radiada efectivamente) y sus márgenes de G/T (gain to noise temperatura ratio)le dan capacidad suficiente para hacer radiodifusión digital con gran confiabilidad; además, los haces de cobertura brindan servicio a casi todo el continente americano.

Beneficios de Satmex 5 El nuevo satélite Satmex 5, lleva a México a una auténtica globalización de los servicios satelitales, ya que cuenta con cobertura continental en todos sus anales,

una potencia diez veces superior a los anteriores satélites Morelos, tres veces superior a los Solidaridad, y tiene la tecnología satelital más avanzada, que le permitirá tener una vida útil superior a los 15 años.

Las aplicaciones satelitales que requieren gran demanda de potencia pueden ser atendidas por Satmex 5, dado que se puede tener un mejor aprovechamiento del segmento espacial. La gran capacidad en potencia efectiva radiada y la elevada densidad espectral de sus transpondedores permiten la radiodifusión digital con gran confiabilidad.

Las nuevas aplicaciones que operan en formatos DVB alcanzan importantes economías de escala al aprovechar al máximo las características del Satmex 5. Los sistemas como el de televisión directa al hogar (DTH) logran el beneficio de poder transmitir a estaciones con antenas menores a un metro de diámetro, particularmente dentro de la cobertura de Norteamérica.

Para los usuarios de servicios ocasionales, Satmex 5 en su banda Ku, les ofrece la posibilidad de utilizar equipos digitales portátiles, que reducen considerablemente los costos de operación, además de hacer más flexible y dinámico el despliegue de sus equipos de noticias y eventos especiales. Históricamente y por razones fundamentalmente económicas, las receptoras de banda C han sido las preferidas por las cadenas de televisión comercial y sistemas por cable, tanto en Latinoamérica como en EUA y Canadá. La cobertura continental de la banda C del Satmex 5, propiciará el crecimiento de la distribución de la televisión por cable y la educación a distancia con costos más competitivos.

Programa de formación integral para el conocimiento, instalación, uso y mantenimiento de la Red Edusat Coberturas del satélite Satmex 5 Especificaciones técnicas Satélite Satmex 5 36 MHz Banda C 36 MHz Banda Ku PIRE (dBW) en la orilla de la cobertura 39 Ku 1: 49.0 Ku 2: 46.0 G/T (dB/°K) en la orilla de la cobertura -2 Ku 1: 0 Ku 2: -1.5 Densidad de flujo a saturación (dBW/m2) -93 Ku 1: -93

Ku 2: -95 No. de transpondedores 24 24 Redundancia 30 TWTAs para 24 canales 32 TWTAs para 24 canales Rango de atenuación de entrada 0 a 15 dB en pasos de 1 dB 0 a 20 dB en pasos de 1 dB Combustible remanente al 1º de enero de 1999 Bipropelante 106.761 Kg. Xenón 229.443 Kg. Grados de tolerancia en el mantenimiento de nave espacial ±0.05º N-S ±0.05º E-W Inicio de operación enero de 1999 Vida estimada de operación Más de 15 años Posición orbital 116.8° Oeste

Programa de formación integral para el conocimiento, instalación, uso y mantenimiento de la Red Edusat Satélite Satmex 6 Satmex 6 es el satélite más grande que ha construido Space Systems Loral (SSL), pertenece a la familia FS-13000X, capaz de generar 13.7 KW (BOL) al inicio de su vida útil con un total de 60 Transpondedores de 36 MHz cada uno; 36 canales en banda C darán servicio en tres regiones (Estados Unidos, Sudamérica y la Plataforma Continental) y 24 canales en banda Ku con cobertura NAFTA y Continental, con un haz de alta potencia sobre las principales ciudades de Sudamérica incluyendo Brasil, siendo con ello el satélite con mejor cobertura en el Continente Americano.

Este satélite se encuentra ubicado en la posición orbital de 109.2° Oeste.

Especificaciones técnicas Satélite Satmex 6 Banda C 36 MHz Banda Ku 36 MHz Cobertura C C1 CONUS C2 Sudamérica C3 Continental Ku-1 NAFTA Ku-2 Continental + haz regional en Sudamérica PIRE a la orilla de la cobertura 40 dBW 39 dBW 38 dBW 49 dBW Continental: 46 dBW Sudamérica: 49 dBW Número de transpondedores 12 12 12 12 fijos + 6 conmutables 6 fijos + 6 conmutables G/T a la orilla de la cobertura 0.0 dB/K -1.5 dB/K -3.0 dB/K +1.5 dB/K Continental: -3.5 dB/K

Sudamérica: -0.5 dB/K Densidad de flujo en saturación a la orilla de la cobertura 98 dBw/ m2 98 dBw/ m2 98 dBw/m2 98 dBw/m2 Continental: -98 dBW/m2 Sudamérica: -98 dBW/m2 Redundancia 16:12 16:12 16:12 16:12 16:12 Potencia (nominal) 42 W 33 W 47 W 150 W 250 W Rango del atenuador 0 a 15 dB en pasos de 1 dB 0 a 20 dB en pasos de 1 dB Tolerancia de deriva + 0.05° N-S + 0.05° E-W Inicio de operación Principios de 2003 Vida útil estimada 15 años Posición orbital 109.2° Oeste Coberturas del satélite Satmex 6 Programa de formación integral para el conocimiento, instalación, uso y mantenimiento de la Red Edusat Satélites utilizados por la Red Edusat Para atender y apoyar la creciente demanda en todos los niveles educativos y aliviar el rezago en las poblaciones más alejadas y dispersas del territorio nacional, la

Secretaría de Educación Pública hace uso del sistema de televisión vía satélite, utilizando la señal de compresión digital de los satélites geoestacionarios Solidaridad II y Satmex 5.

Cobertura Solidaridad II La Red Edusat opera con la tecnología para la compresión: tecnología DVB. La tecnología DVB opera a través del satélite Solidaridad II, transponder 3N, Región 1, la cual cubre en su totalidad la República Mexicana.

Cobertura actual Solidaridad II, Región 1 C El satélite Solidaridad II, para la Red Edusat utiliza una polarización vertical, y opera para los decodificadores con tecnología DVB El satélite Satmex 5, para la Red Edusat utiliza una polarización horizontal, y opera para los decodificadores con tecnología DVB Cobertura Satmex 5 La tecnología DigiCipher II, opera a través del satélite Satmex 5, Transpondedor 24 C, el cual presenta una cobertura de tipo Continental.

Cobertura actual de Satmex 5 Programa de formación integral para el conocimiento, instalación, uso y mantenimiento de la Red Edusat Procesamiento de la señal de la Red Edusat Para poder transmitir la señal de la Red Edusat, ésta debe pasar por una serie de procesos en el transmisor que permiten ordenar la información en una trama de bits.

Este proceso se realiza empleando la compresión digital, múltiplexión, codificación, decodificación, encripción, modulación y demodulación mediante el uso de la tecnología DVB. El siguiente diagrama muestra el proceso que transforma a la señal de la Red Edusat, a una forma adecuada para transmitirse vía satélite, la primera etapa se realiza en el telepuerto de la DGTVE, y la segunda etapa la realiza el decodificador.

Diagrama a bloques del procesamiento de la señal de la Red Edusat Cualquier mensaje, ya sea la imagen y voz de un actor o los detalles de transacciones bursátiles debe ser convertido a una forma que pueda transmitirse mediante ondas de radio; por lo tanto se utilizan métodos de codificación que permiten transformar dicha información 12 34 567 89 10 11 12 13 14 15 16 Filtro Compresión Codificación Multiplexaje Modulación Filtro Filtro Demodulación Decodificación Televisión Modulación Descompresión Telepuerto DGTVE Estaciones receptoras

Satélites Equipo de recepción de la Red Edusat El equipo está conformado por los siguientes elementos: • Antena parabólica, sirve para captar la señal procedente del satélite.

• Bloque amplificador de bajo ruido, también llamado LNB, que capta la señal querefleja el plato parabólico y la modifica para que pueda ser recibida por el decodificador.

• Decodificador, convierte la señal captada por el LNB para que pueda observarse en el televisor. Permite además seleccionar los canales de la Red Edusat.

• Control remoto, sirve para optimizar el uso del equipo.

• Cableado y accesorios, sirven para conectar las diferentes partes del equipo de recepción del sistema Edusat.

• Televisor, permite observar la señal Edusat.

• Videograbadora, permite el almacenamiento en cinta de programas de interés.

Las características y procedimientos para la instalación, uso y mantenimiento de estos elementos se explican en los fascículos correspondientes.

MATLAB MATLAB (abreviatura de MATrix LABoratory, "laboratorio de matrices") es una herramienta de software matemático que ofrece un entorno de desarrollo integrado (IDE) con un lenguaje de programación propio (lenguaje M). Está disponible para las plataformas Unix, Windows, Mac OS X y GNU/Linux .

Entre sus prestaciones básicas se hallan: la manipulación de matrices, la representación de datos y funciones, la implementación de algoritmos, la creación de interfaces de usuario (GUI) y la comunicación con programas en otros lenguajes y con otros dispositivos hardware. El paquete MATLAB dispone de dos herramientas adicionales que expanden sus prestaciones, a saber, Simulink (plataforma de simulación multidominio) y GUIDE (editor de interfaces de usuario - GUI). Además, se pueden ampliar las capacidades de MATLAB con las cajas de herramientas (toolboxes); y las de Simulink con los paquetes de bloques (blocksets).

En que se utiliza: Es un software muy usado en universidades y centros de investigación y desarrollo.

En los últimos años ha aumentado el número de prestaciones, como la de programar directamente procesadores digitales de señal o crear código VHDL.

INSTRUMENTOS DE MEDIDA DEL RUIDO.

SONÓMETRO Instrumento que mide el nivel de presión sonora, en dBs, de forma directa si además es capaz de promediar linealmente los valores de la presión hablamos del sonómetro integrador.

DOSÍMETRO Sonómetro integrador que lleva incorporado un sistema que expresa la “dosis de ruido” acumulada en un tiempo determinado Son portátiles y se utilizan para medir la exposición al ruido de los trabajadores durante su jornada.

ANALIZADOR DE FRECUENCIAS Equipo que analizar simultáneamente toda una banda de frecuencias.

CALIBRADOR Instrumento destinado a asegurar la fiabilidad del sonómetro, actuando como patrón.

Micrófono Convierte las variaciones de presión de las ondas sonoras en una señal eléctrica.

Amplificador Amplifica la señal recibida lo suficiente para permitir la medida de los niveles bajos.

Filtros y Rectificador Realizan las ponderaciones necesarias para compensar la diferencia de sensibilidad del oído a las distintas frecuencias.

MODULACIÓN DE SEÑALES DIGITALES

Modulación ASK La modulación por desplazamiento de amplitud, en inglés Amplitude-shift keying (ASK), es una forma de modulación en la cual se representan los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda portadora en función de los datos a enviar.

Modulación FSK La modulación por desplazamiento de frecuencia o FSK, (Frequency Shift Keying) es una técnica de transmisión digital de información binaria (ceros y unos) utilizando dos o más frecuencias diferentes. La señal moduladora solo varía entre dos valores de tensión discretos formando un tren de pulsos donde uno representa un "1" o "marca" y el otro representa el "0" o "espacio".

Modulación PSK La modulación por desplazamiento de fase o PSK (Phase Shift Keying) es una forma de modulación angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos. La diferencia con la modulación de fase convencional (PM) es que mientras en ésta la variación de fase es continua, en función de la señal moduladora, en la PSK la señal moduladora es una señal digital y, por tanto, con un número de estados limitado.

Modulación DPSK La modulación por desplazamiento diferencial de fase (conocida como DPSK, por las siglas en inglés de Differential Phase Shift Keying), es una forma de modulación digital, donde la información binaria de la entrada está compuesta en la diferencia entre las fases de dos elementos sucesivos de señalización, y no en la fase absoluta. Se considera una forma no-coherente de PSK y por ello, en la recepción se evita la necesidad de una señal coherente de referencia para la recuperación de la señal portadora. La implementación del receptor es económica, por lo que es de amplio uso en comunicaciones inalámbricas. En los sistemas DPSK, el flujo digital de entrada es codificado de forma diferencial y luego es modulado mediante la PSK binaria

Modulación MPSK Este es un caso de transmisión multinivel, donde la portadora tomará los N valores posibles de acuerdo a los niveles de amplitud de la señal moduladora.

Dado que la cadencia de una transmisión de datos binarios está dada por la cantidad de veces que una señal cambia de nivel, observaremos como podemos enviar dos unidades de información (dos bits), mediante un solo cambo de nivel.

Modulación QAM La modulación de amplitud en cuadratura, amplitud modulada en cuadratura o QAM (del inglés quadrature amplitude modulation) es una técnica que transporta datos, mediante la modulación de la señal portadora, tanto en amplitud como en fase. Esto se consigue modulando una misma portadora, desfasada en 90°. La señal modulada en QAM está compuesta por la suma lineal de dos señales previamente moduladas en Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida.

Conclusión Las comunicaciones digitales, son ya muy importantes en el desarrollo de la sociedad ya que nos permiten acceso a un gran abanico de posibilidades tecnológicas con las cuales podemos trabajar, investigar, comunicarnos y muchas cosas más que facilitan nuestras vidas, las comunicaciones digitales han venido a dar un vuelco a la tecnología convencional analógica, ya que la calidad que brinda la comunicación digital es palpable y evidente, nuestras llamadas, contactos, envíos y todo aquello en lo que utilizamos la comunicación, es mejor a través de las redes digitales, simplemente desde conectarnos a internet en cualquier lugar, hasta crear redes de trabajo por medio de un simple router o acces point.

Es increíble lo eficiente que pueden ser las cosas con estos desarrollos, y esto no es de un día para otro, van décadas entre estudios, investigaciones y pruebas, para que en nuestra actualidad podamos disfrutar de esos beneficios.

Si bien la gran mayoría de innovaciones tecnológicas son impulsadas por los ejércitos más poderosos del mundo, con finalidades bélicas, es evidente que al soltarlas a la humanidad para su uso, nos ha beneficiado en gran medida, haciendo nuestras vidas más fáciles en muchas cosas.