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INFRAESTRUCTURAS COMUNES DE TELECOMUNICACIÓN (ICT) Y RADIOCOMUNICACIONES Tomás Perales Benito

CICLOS FORMATIVOS Técnico en Instalaciones de Telecomunicaciones Técnico Superior en Sistemas de Telecomunicaciones e Informáticos

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INFRAESTRUCTURAS COMUNES DE TELECOMUNICACIร N (ICT) Y RADIOCOMUNICACIONES Tomรกs Perales Benito

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Infraestructuras Comunes de TelecomunicaciĂłn (ICT) y Radiocomunicaciones

Primera ediciĂłn, 2014 Š 2014 TomĂĄs Perales Benito Š 2014 MARCOMBO, S.A. www.marcombo.com DiseĂąo de la cubierta: DiseĂąo y maquetaciĂłn: Ă€ngel SolĂŠ Cardona

ÂŤCualquier forma de reproducciĂłn, distribuciĂłn, comunicaciĂłn pĂşblica o transformaciĂłn de esta obra ! " ! #$ %& ' ( ) * + -/ 333$ $ +5 6 +7 fragmento de esta obraÂť. ISBN: 978-84-267-2094-8 D.L.: B-27672-2013 Impreso en Printed in Spain

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ร ndice general Presentaciรณn de la obra ...............................IX

2.2.1.1. Dipolo ................................................ 27 2.2.1.2. Dipolo doblado ............................... 27

Primera parte Fundamentos de telecomunicaciones

2.2.1.3. Monopolo ......................................... 27 2.2.1.4. Yagi.................................................... 28 2.2.1.5. De lazo .............................................. 29 2.2.1.6. De panel ........................................... 29

1. Telecomunicaciones ................................3 1.1. Conceptos de comunicaciรณn a distancia ..... 3 1.2. Ondas electromagnรฉticas ............................... 5 1.3. Medios de transmisiรณn y recepciรณn................. 8 1.4. Distribuciรณn de frecuencias .............................. 9 1.5. Transmisiรณn de informaciรณn ............................ 10 1.5.1. Proceso analรณgico................................... 10 1.5.2. Proceso digital .......................................... 10 1.5.2.1. Muestreo ........................................... 10 ................................. 11 .................................... 11 1.6. Transmisiรณn multicanal .................................... 12

2.2.2. Antenas de bocina .................................. 29 2.2.2.1. Elemento radiante........................... 29 2.2.2.2. Guรญas de ondas .............................. 29 2.2.2.3. Radomo ............................................ 30 2.2.3. Antenas microstrip ................................... 30 2.2.4. Antenas parabรณlicas ............................... 30 2.2.4.1. Foco primario ................................... 31 2.2.4.2. Offset ................................................. 33 2.2.4.3. Cassegrain........................................ 33 2.2.5. Helicoidales ............................................... 33 2.2.6. Fractales .................................................... 34 2.3. Aspectos asociados con las transmisiones ... 34

1.7. Sistemas de modulaciรณn................................. 13 1.7.1. Modulaciรณn de amplitud ........................ 13

3. Cables conductores ..............................37

1.7.2. Modulaciรณn de frecuencia..................... 14

3.1. Cable coaxial................................................... 37

1.7.3. Modulaciรณn FSK ....................................... 14

3.2. Cable de pares ................................................ 39

1.7.4. Modulaciรณn PSK........................................ 15

3.3. Fibra รณptica ...................................................... 41

1.7.5. Modulaciรณn QPSK .................................... 16

3.3.1. Fundamentos ............................................ 41

1.7.6. Modulaciones MSK y GMSK .................... 17

3.3.2. Tipos y caracterรญsticas.............................. 43

1.7.7. Modulaciรณn QAM .................................... 17

.................... 44

1.8. Sistemas de acceso ........................................ 18

3.4. Conectores coaxiales ..................................... 45

1.8.1. TDMA.......................................................... 19 1.8.2. FDMA ......................................................... 19 1.8.3. CDMA ........................................................ 19

Segunda parte Instalaciones ICT y sus derivados

1.9. Ensanchamiento de espectro ....................... 20

4. ICT .............................................................51 2. Antenas ....................................................23

4.1. Conceptos generales ..................................... 51

2.1. Caracterรญsticas ................................................ 23

con el exterior ........................................... 52

2.1.1. Elรฉctricas ................................................... 24 2.1.2. Mecรกnicas ................................................ 26 2.2. Tipos de antenas.............................................. 26 2.2.1. Antenas de alambre ............................... 27

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4.1.2. Recepciรณn de seรฑales radioelรฉctricas y uniรณn con los servicios telefรณnicos ...... 52 4.2. Servicios de radio y televisiรณn......................... 55

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4.2.1. CaracterĂ­sticas tĂŠcnicas ......................... 56

5.3.3. Centrales programables ......................... 82

4.2.2. Elementos de captaciĂłn ........................ 57

5.3.4. Transmoduladores ................................... 82

4.2.3. Sistema de cabecera ............................. 57

5.3.5. Componentes de distribuciĂłn ................ 82

4.2.4. Red de distribuciĂłn ................................. 57

5.3.5.1. Repartidores ..................................... 83

4.2.5. Niveles de calidad ................................... 58

5.3.5.2. Mezcladores ..................................... 83

4.2.6. CaracterĂ­sticas tĂŠcnicas de los cables ............................................. 60

5.3.5.3. Derivadores ...................................... 83

4.3. Servicios de telefonĂ­a y banda ancha ........ 60

....... 60 4.3.2. Dimensionado de la red de alimentaciĂłn ....................................... 63 4.3.3. Dimensionado mĂ­nimo de la red de distribuciĂłn ......................................... 63 4.3.3.1. Red de pares ................................... 63 4.3.3.2. Red de cable coaxial ..................... 64 ......................... 65 4.3.4. Dimensionado de la red de dispersiĂłn ............................................. 65 4.3.4.1. Red de pares ................................... 65 4.3.4.2. Red de cable coaxial ..................... 65 ......................... 65 4.3.5. Dimensionado de la red de interior ....... 66 4.3.5.1. Pares de cables ............................... 66 4.3.5.2. Cable coaxial .................................. 66

5. Instalaciones de radio y televisiĂłn de tierra ................................69 5.1. Espectro radioelĂŠctrico................................... 69 5.1.1. VHF ............................................................ 70 5.1.2. UHF ............................................................. 70 5.1.3. Medios de transmisiĂłn ............................. 71 5.2. Aspectos tĂŠcnicos de la TDT .......................... 72 5.2.1. DVB-T .......................................................... 72 5.2.2. COFDM ...................................................... 72 5.2.3. DVB-T2 ........................................................ 73 5.3. Componentes ................................................. 73 5.3.1. Componentes de captaciĂłn y accesorios .............................................. 74

5.3.5.4. Tomas de usuario ............................. 84 5.3.5.5. Cargas resistivas............................... 85 5.3.5.6. Conectores ...................................... 85 $

..................... 85 5.4.1. Condiciones de recepciĂłn y distribuciĂłn ............................................. 86 5.4.2. Instalaciones individuales........................ 88 5.4.3. Instalaciones colectivas .......................... 89 5.4.3.1. Generalidades ................................. 89 5.4.3.2. Reparto en estrella .......................... 90 5.4.3.3. Reparto en ĂĄrbol-rama ................... 90 5.4.3.4. Reparto combinado ĂĄrbol-rama/estrella ......................... 90 5.5. Instalaciones de CATV .................................... 90 ................... 91 5.5.2. Red troncal ............................................... 91 5.5.3. Redes secundarias ................................... 92

6. Instalaciones de televisiĂłn por satĂŠlite ...............................................95 6.1. Ă“rbita geoestacionaria .................................. 95 6.2. SatĂŠlites de comunicaciones ......................... 96 6.2.1. CaracterĂ­sticas.......................................... 97 6.2.1.1. Potencia ........................................... 97 6.2.1.2. Huella ................................................ 97 6.2.1.3. Banda de frecuencia ..................... 98 6.2.1.4. PolarizaciĂłn ...................................... 98 6.2.2. Organizaciones ........................................ 98 6.2.2.1. INTELSAT ............................................. 99 6.2.2.2. EUTELSAT ............................................ 99 6.2.2.3. ASTRA ................................................ 99

.......................................... 77

6.2.2.4. HISPASAT ............................................ 99

5.3.2.1. CaracterĂ­sticas ................................. 78

6.3. Componentes de recepciĂłn ......................... 99

! ................ 79

6.3.1. ParĂĄbola.................................................... 99

" ... 79

6.3.2. Convertidor ............................................. 101

# ............... 80

6.3.3. Base de sustentaciĂłn y monturas ........ 103

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6.3.4. El protocolo DiSEqC ............................... 104

8.3. EvoluciĂłn ........................................................ 123

% ............................ 105

8.4. LTE .................................................................... 125

6.3.4.2. CĂłdigos asignados ....................... 106

8.5. Estructura bĂĄsica ........................................... 126

6.3.5. Componentes auxiliares ........................ 107

8.5.1. DistribuciĂłn celular ................................. 126

6.3.6. Unidades interiores ................................. 108

8.5.2. Soporte del sistema................................ 129

6.4. Instalaciones .................................................. 109

8.6. El terminal telefĂłnico mĂłvil .......................... 129

6.4.1. CĂĄlculos de apuntamiento................... 109

8.6.1. Emisor ....................................................... 130

6.4.1.1. CĂĄlculo del azimut ........................ 109

8.6.2. Funciones comunes ............................... 130

6.4.1.2. CĂĄlculo de la elevaciĂłn ............... 110 6.4.1.3. CorrecciĂłn del desplazamiento de la polarizaciĂłn.......................... 110 6.4.2. Instalaciones individuales...................... 111

9. GSM ........................................................133 9.1. Estructura ........................................................ 133 9.2. Formato de la informaciĂłn .......................... 135

6.4.3. Instalaciones colectivas ........................ 112

10. UMTS ......................................................137

6.4.3.1. DistribuciĂłn en primera frecuencia intermedia .................. 112

10.1. Estructura ....................................................... 137 10.2. CaracterĂ­sticas ............................................. 138

6.4.3.2. DistribuciĂłn con cambio de formato ..................................... 113

11. TETRA .....................................................141

6.4.3.3. MultipolarizaciĂłn ........................... 113

11.1. Prestaciones del sistema.............................. 142 11.2. CaracterĂ­sticas .............................................. 143

7. Instrumentos y Ăştiles de servicio para las instalaciones ...........................115

11.3. Estructura del sistema .................................. 143

12. DistribuciĂłn de servicios telemĂĄticos en el mundo rural ............147 7.2. Instrumentos ................................................... 115 7.1. Medidas .......................................................... 115

7.2.1. Medidor de campo ............................... 115 7.2.2. Analizador de espectros ....................... 116 7.2.3. Comprobador de cables de cobre .... 116 7.2.4. Localizador de satĂŠlites ......................... 117 7.2.5. Comprobadores de cables ........................................ 117 7.2.5.1. Medida de la atenuaciĂłn ............ 117

12.1. LMDS............................................................... 148 12.2. WiMAX ............................................................ 148 12.2.1. CaracterĂ­sticas ...................................... 149 12.2.2. Redes ...................................................... 150

13. DECT ......................................................153 13.1. Estructura del sistema .................................. 153 13.2. CaracterĂ­sticas .............................................. 154

7.2.5.2. OTDR................................................ 117 7.2.5.3. Localizador de rotura.................... 118 7.3. Ăštiles................................................................. 118 7.3.1. MecĂĄnicos .............................................. 118

14. Bluetooth ..............................................157 14.1. CaracterĂ­sticas .............................................. 157 14.2. Modo de operaciĂłn .................................... 158

7.3.2. ElĂŠctricos ................................................. 119

15. MCA ......................................................159

7.3.3. De protecciĂłn ........................................ 119

15.1. Estructura ....................................................... 159 15.2. OrganizaciĂłn de satĂŠtites ........................... 160

Tercera parte Radiocomunicaciones

16. Comunicaciones en subterrĂĄneos ... 161 16.1. Panel de antenas ........................................ 161 16.2. Sala de control.............................................. 162

8. TelefonĂ­a mĂłvil.......................................123 8.1. PMR .................................................................. 123 8.2. TMA .................................................................. 123

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16.3. Repetidores ................................................... 162 16.4. Sistema radiante ........................................... 162

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17. Comunicaciones WiFi .........................165

19. Mantenimiento de las instalaciones ..173

17.1. Modos de funcionamiento ......................... 165

19.1. La vida Ăştil de los componentes ................ 174

17.2. Antenas ......................................................... 165

19.2. DocumentaciĂłn tĂŠcnica............................. 174

17.3. Accesorios ..........................................................166

19.3. MĂŠtodos de diagnĂłstico y localizaciĂłn de averĂ­as ............................. 174

17.4. ModulaciĂłn ........................................................166 17.5. Servicio pĂşblico de acceso a Internet ............................................................167

SoluciĂłn a los ejercicios de autoevaluaciĂłn ...................................177

18. InstrumentaciĂłn y Ăştiles de servicio .. 169 18.1. Espectro ......................................................... 169

Anexos

18.2. Unidades de medida ................................... 169 18.3. Instrumentos bĂĄsicos .................................... 170 & ' ( .............................. 170 18.5. Ăštiles ............................................................... 171

Anexo I. Db Aplicados ..............................181 Anexo II. Glosario ......................................189 BibliografĂ­a .................................................191

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PresentaciĂłn de la obra Esta obra responde a los contenidos fundamentales de los mĂłdulos dedicados a 6 ? @ ? ( @5 # ? 6 ? ! TĂŠcnico en Instalaciones de Telecomunicaciones (+ ? 5 # TĂŠcnico Superior en Sistemas de Telecomunicacio (+ 5 ? F 6 ( F5$ * ! 6 G & ? que desarrollan las enseĂąanzas bĂĄsicas de tales especialidades: Primera parte: ? ? % H J # K$ Segunda parte: @ # ! % Q U$ Tercera parte: ? % V HW$ G * ? * ?- # ! @ 6 ? ! # ! 6 ? tes de empleo, que a las radiocomunicaciones que, en el aspecto de instalaciĂłn y mantenimiento, requieren considerablemente menos personal procedente de la ? F 6 $ La importancia del mantenimiento de las instalaciones y los equipos ha aconse& % / 6 ? # - ! ? Y ! G ! 6 + G 6 ? ? ! 7 $ El criterio pedagĂłgico escogido es el de las descripciones de los conceptos y la Y # ? " + Y nes deben abordar tareas de instalaciĂłn y mantenimiento, ignorando los saberes Y # # ) ? Z $ ! 7? Z +% ? # ? Y * + ? ? + G ? ! * G %? ? ! 6 6 %$ * G % ? ? -?G $ [ / 6 G- ? y recepciĂłn de seĂąales de cualquier procedencia. TambiĂŠn se ha incorporado un " & ? / - G \ ? 6 ? \ # + Z ? Z ?- $ [ % 6 ? \ ! \ / & ! # -+ / $

El autor

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Primera parte Fundamentos de telecomunicaciones

1. Telecomunicaciones 2. Antenas 3. Cables conductores

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1. Telecomunicaciones [ ? Z ? # ! Y * # su origen en la primera mitad del siglo ]^]. Samuel Morse, con el telĂŠgrafo, en HVQQ # _ " * ? ` Z6 HVUj ! * ? Y + ? * 6 # " ? ! G + G &Z k/ * # ! ? ? ? # % $ [ + v + ? x + gran paso, a principios del siglo ]] 6 % [ ) ?- ! ? # k/ _ * $ { HWQ| G + ( ! G Z ?- Z ? / 5 ? Y * " ? ? + G & ?- ? + $ _ ? -?G G + ? v 6 G # # !Z Z ? + * Y ? ? + ! / % ? G /G ! ? + G ? - ? + # ! $ + ]] serĂĄ recordado por sus logros tecnolĂłgicos en todas las disciplinas, fundamentadas comĂşnmente en la electrĂłnica y las telecomunicaciones.

1.1. Conceptos de comunicaciĂłn a distancia Figura 1.1. Dos momentos de las telecomunicaciones: a) tendido de lĂ­neas telefĂłnicas, en 1921; b) enlace radioelĂŠctrico avanzado en la dĂŠcada de los aĂąos noventa del siglo pasado (TelefĂłnica).

? ! } ? ? & ? + Y # Y " ! $ Y " ? + # ! * ! cada cambio tecnológico, especialmente en los basados en los procesos digitales. Z HWj~ 6 Y / % 6 ? ) G rante muchos aùos, de los arcenes de las carreteras. ? -?G ( & ? ! 5 # 6 ( & ? ! # ! 5 ? ? 6 ? & / ? ? Y / ? % # ? + ! ? $ ? & ) G G \Y ? \ ! * ? ? ? ! # ?G € + ? ? x 6 ? ? ? # ? ! G € ? Y ? ! + G ? ? # ? Y ? Y ! + + $ ?G ? -?G ? & \ ? Z \ !Z G 6 ? + G ? /G ? ! 6 ? $ + los dos medios:

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Primera parte ¡ ? ? Comunicación inalåmbrica El emisor y el receptor se encuentran enlazados mediante ondas radioelÊctricas, lo que requiere, para producirse la comunicación, cuatro procesos fundamentales:

Cuadro 1.1. Procesos que tienen lugar para obtener una comunicaciĂłn inalĂĄmbrica.

ModulaciĂłn

F ! ?Z ? 6 ? ( ? 6 ? 5 6 + ? & Y ? $ [ onda portadora que se aplica a la antena de emisiĂłn.

TransmisiĂłn

Efecto que da lugar a un campo radioelĂŠctrico alrededor de una antena.

RecepciĂłn

F ! ? del campo radioelĂŠctrico recibido en una tensiĂłn elĂŠctrica: la representaciĂłn de la onda portadora original.

DesmodulaciĂłn

" ? & ?G ? 6 ? G !Z receptora.

? # ? ! ?7 ? 6 ! # + ( ? # 5 ? ? & Z ? # ? sus antenas. Figura 1.2. Procesos bĂĄsicos que tienen lugar en el emisor y el receptor. La modulaciĂłn, como la desmodulaciĂłn, puede adoptar tres naturalezas (amplitud, fase y tiempo) y un sinfĂ­n de variaciones.

ComunicaciĂłn alĂĄmbrica ? -?G ? ? & # Z ? ? ĂŠste cuatro formas:

Cuadro 1.2. Medios de enlace en comunicaciones alĂĄmbricas.

Hilo de cobre

+ % G + G !% ? * # en desuso.

Par trenzado

Hilos de cobre, de escasa secciĂłn por transitar por ellos intensi ? # G & 6 # 6 ? & $ ? + # # * # " ! ! ? $

Cable coaxial

Conductor radial, igualmente de cobre, pero recubierto de una malla metĂĄlica. Admite mĂĄs longitud que el anterior y conside G ? ? # ! ? $ F ? atenuaciĂłn de la seĂąal en trĂĄnsito a altas frecuencias.

La representan conductores de luz fabricados en forma de G ! - $ [ ! /G ? ! + # ! Y ? Y & / Y ? & +% # " G ! * * + G ! ! ? # ? ? $

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% H ƒ Telecomunicaciones a)

b)

" ! " ? ? y desmodulación y tambiÊn de bandas de frecuencia para las ondas portadoras y ? v ? $ ? + ? ? (_x5 # ? 6 G & + ? {„ ! + # " + ! 6 ? 6 ( x5 # & ? G x„ ( + ? ) 5$ F Z / Z HWj~ ? ron a surgir de los laboratorios de electrónica las modulaciones digitales, las que - G Y + # ! 6 + „ # ? ) de las monedas corrientes. ? -?G ! ?- -?G ! ?- - \ " + Y + 7 G \ -?G \? Z \ ? ! ! # ? ? # * + ! ? ?Z ? + electricidad.

Figura 1.3. Precursores de la radio: a) Marconi; b) Lee de Forest (Museos de ambos).

-?G + 6 } Servicio fijo [ ? G ? # $ Z ? ? - Y % /G ? ? # G& + $ F & ? ! ! G ? diendo este como que la antena receptora ÂŤmiraÂť de frente a la antena emisora. Servicio mĂłvil Y ? ! ? G ? /& # ? %? zona de cobertura del sistema. 6 % ? ? ? ! ? # G ? - ? !Z 6 $ RadiodifusiĂłn ? ! ?- ? /& # de cobertura, con la diferencia de que la ubicaciĂłn de los terminales receptores ?G Z /& $ _ ! ! # ? entre otros.

1.2. Ondas electromagnĂŠticas [ Z # ? Y 6 ? # $ ? + Z ? ? G ? ? -?G !Z espacio, por el que se propagan con facilidad. EstĂĄn relacionadas directamente Y G Z Â… ? $ x "3 (HVKH†HVUW5 ? ? Y G + ? x (HVUQ†HWKU5 + v + ? nes. Los buques de la Armada inglesa, primero, y de la Marina Mercante de todos % Z G + -/ \ ? ‡ G ˆ\ $ [ Y & ?% Titanic G ?- ? ! G (Y ! G ?G ! 5 ! ? & Y G G $ [ (HVUK†HWjH5 ? * ? + G do e imagen con su lĂĄmpara triodo, que ĂŠl, caprichosamente, denominĂł Audion. 5

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Primera parte ¡ ? ? @ ! " ? ?G 6 % Y + ? ? Y G $ 6 % ! # Y Y ? hoy. El primer ordenador, en 1946, albergaba en su interior miles de triodos. [ ? + Z Y ? ? G 6 ? v Y # G * G ?- % ? }

_ ? + Z ? + 6 ? ? & G v Y + magnitudes mensurables. Cada ciclo de una onda portadora de radiofrecuencia / Z ? ? ( ! & Y 6 5 Y ? # ? + $ [ ? + } ‰ŠLongitud de onda: Corresponde al periodo espacial de un solo ciclo de la porta-

Y ! ? + $ " ? $

‹ Œ �6

Donde: Œ Ž + ( " ? ? JWW � H~6 ?� 5$ 6 Œ ) * $

‰ŠPeriodo: ? ? $ -

! 6 # Y }

@ Œ H�6€ 6 Œ H�@

Figura 1.4. RepresentaciĂłn de un ciclo, con tiempo (T), longitud (Čœ) y amplitud (A).

" + G?7 } 6

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% H ƒ Telecomunicaciones Cuadro 1.3. SubmĂşltiplos mĂĄs usuales del segundo.

Milisegundo

10-3

Microsegundo

10-6

Nanosegundo

10-9

Picosegundo

10-12

‰ŠFrecuencia: Este paråmetro / 7? ?

Y ? G $ * („ 5$ + ?7 } Cuadro 1.4. Múltiplos de la unidad de frecuencia.

kHz

103 Hz

Kilohercio

MHz

106 Hz

Megahercio

„

109 Hz

+ *

‰ŠAmplitud: ! ) ? & " $ F

Y ( + ! ! 5 ( ?G ? /+ H$Q5 ! - ? ? %/ $ ‰ŠPolarización: [ ? + Z +

posibles modos en función de las antenas empleadas: Polarización lineal ? + Z ! } Y ? Z ( 5 # ? + Z („5 + ?G % $ ! ? ? Z ? Y + ! y horizontal. Las antenas receptoras solo reaccionan, idealmente, ante seùales polarizadas 6 ? (! * 5$ [ fracción de seùal captada de la polarización contraria es la denominada cruzada, ’ ! Y ? $ Polarización circular ? + Z $ ! campo elÊctrico, el que se toma como referencia para el proceso de recepción, gira G & * Y \ ! \ + & &$

Figura 1.5. PolarizaciĂłn lineal (a) y circular (b).

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Primera parte ¡ ? ? PolarizaciĂłn elĂ­ptica ! ? Z G # % $ [ * Y ? + les amplitudes. ‰ŠModulaciĂłn: * ? % Y /

? + Z ? ? -?G ! ? ! -? ? 6 ? ? & !% ? & Y " ? $ [ ? " ? $ ? ? ? & ? ? (? ? 5 # + 6 (? 6 5 6 (? F “ “ ”F “ $5$ H$U $

1.3. Medios de transmisiĂłn y recepciĂłn [ ? Z G Â’ & # G perar muy ampliamente a la del ruido inherente al sistema y a las interferencias. Solo G / # " $ ? # Y + + $ ? ? v ! ! ! + Â’ " 6 ? 6 $ La situaciĂłn ideal es el espacio libre, con propiedades isotrĂłpicas homogĂŠneas. Sin embargo, solo se efectĂşa en las grandes distancias y con antenas muy direcciona $ [ ? & & ? ? # en las comunicaciones por satĂŠlite. Respecto de la propagaciĂłn de las ondas radioelĂŠctricas, se pueden considerar ? G- } + / + ! # 6Z G en el fenĂłmeno de la refracciĂłn sobre una regiĂłn escasa o nula en gases y, en consecuencia, fuertemente ionizada. Las ondas de trayecto ionosfĂŠrico permiten G + $ [ / ?G + 6 G & * " ? mente 3 MHz. Durante la noche, la propagaciĂłn de este modo puede combinarse 6Z " Z 6 * K~ x„ $ 6 + + ? ? se ha indicado anteriormente. Otro aspecto asociado directamente con el medio de transmisiĂłn y recepciĂłn es el modo en que llegan las ondas radioelĂŠctricas a las antenas receptoras. Este puede producirse en tres situaciones: Directo Corresponde a medios de transmisiĂłn punto a punto, ya presentado con anterioridad. Se produce la llegada directa cuando entre el emisor y el receptor hay enlace ‡ ˆ G - ? $ Punto a multipunto * # ? # & antenas en esa direcciĂłn, todas dentro de la zona de cobertura del medio. Es el & ? ! # ? $ Y ! ! Z $ Reflejado ) Â’ " 6 / 6 Â’ " 6 combinaciĂłn de ambos fenĂłmenos naturales. 8

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% H ƒ Telecomunicaciones [ ) ? G ? & 6 menos atmosfĂŠricos unido a la distancia emisor-receptor y a la frecuencia empleada. Como medio de propagaciĂłn de las ondas radioelĂŠctricas, el espacio presenta una impedancia que somete a reducciĂłn los campos perpendiculares E y H que las 6 ? # # * /+ H$Q$ " ? } Zo ÂŒ oÂ?„o + + G ? ! HJ~ – *?$

1.4. Distribución de frecuencias ? ? + Z " ! ? K$~~~ „ $ ? 6 & 6 ! G + $ [ + + ? ? @ ? ( @5 # ? 7G Y " ? ? ! ? 6 % # # ! $ ) + - / _ + ( _ 5 ?G ! ! G ? ! + ca, etc. El cuadro 1.5 indica el nombre de las bandas del espectro, sin interponer # ! Y ? / # " 6 $

Cuadro 1.5. Bandas de frecuencia del espectro radioelĂŠctrico.

VLF

10 kHz-30 kHz

x # G & 6

LF

30 kHz-300 kHz

` & 6

MF

300 kHz-3 MHz

Media frecuencia

HF

3 MHz-30 MHz

Alta frecuencia

VHF

30 MHz-300 MHz

Muy alta frecuencia

UHF

K~~ x„ †K „

Ultra alta frecuencia

SHF

K „ †K~ „

Super alta frecuencia

EHF

K~ „ †K~~ „

" ? ? 6

Si la frecuencia empleada corresponde a las microondas, se han establecido, me G Y +? „ $ + % ! " + 7 ? ? & ? ! ? ! Z $

Cuadro 1.6. SegmentaciĂłn de las bandas de frecuencia empleadas en comunicaciones con microondas.

P

J~~ x„ †H „

Q

K~ „ †Q~ „

L

H „ †J „

U

Q~ „ †|~ „

S

J „ †Q „

V

|~ „ †j~ „

C

Q „ †V „

E

|~ „ †U| „

X

V „ †HJ „

W

U| „ †W~ „

Ku

HJ „ †HV „

F

W~ „ †HH~ „

K

HV „ †Jj „

D

HH~ „ †HU~ „

Ka

Jj „ †K~ „

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Primera parte ¡ ? ?

1.5. TransmisiĂłn de informaciĂłn ? * ? ? ? ? -?G G 6 ? # ! 7 ? ? ? + Z Y ! / ? + $ ! Y % G " ? & $ ! ? & 6 ? / ? ? \ ? ? \ 6 # +% ? + Z $ ? + ?G + + + $ [ 6 ? & # v Y ! + Y 6 $ ? ! + ? v ? ( G 6 ˜5 ? ( + + 7 ? ! ? 6 ˜5 # ? Y $ _ % ? & ? Z + ? ? ?pleados en el mundo digital (se citan con sus nombres originales, los empleados ?7 ? 5} ‰ŠSimplex: ? ( 5 ? $ ‰ŠHall dĂşplex: ComunicaciĂłn en dos direcciones, pero no simultĂĄneas. ‰ŠFull dĂşplex: ComunicaciĂłn simultĂĄnea en dos direcciones.

1.5.1. Proceso analógico [ ? ? & ? + 6 $ ? G& G Y ? x _? (_x5 G 6 |Q~†H$j~~ {„ # x ( x5 VV |†H~V x„ $ _x ! ?G 6 ? ? ? # ? ? & ?G ! $ x ?G Z ?G 6 ? ? & !% 6 (š65 ? - ) Y ? $ _?G ? ? " ?- adelante.

1.5.2. Proceso digital En las radiocomunicaciones basadas en procesos digitales amparados por alguno ? ? " ? ? ?G 6 ? ? & & ? + ? + ? ? # ? $ Y ! ? # / 7 ? 6 ? ? F x # F x # ! $

1.5.2.1. Muestreo ? ? & + Y ? ? + G & 6 + ? # ! 6 ) $ " @ ? #Y + $ [ ? ? # ? $ ? ? ? ? & Y * ?G 6 ? que despuĂŠs se reconstruyen con tĂŠcnicas de retenciĂłn mediante constantes de ? ? ? + ? ! % $ _ ? ! # ?G ! # % 6 Y G G $

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% H ƒ Telecomunicaciones

Figura 1.6. Proceso de muestreo de una seĂąal analĂłgica de tiempo continuo.

1.5.2.2. La siguiente etapa del proceso de cambio de la naturaleza de la seĂąal que se trans? + ? ! / $ F & ? G V G G J|j ! desde el cero de la seĂąal de entrada a su pico, la referencia de comparaciĂłn. El 7? ! ? / ? & / ? $

1.5.2.3. [ / ? / + + G G ! / $ [ G ? / ? F x ( 5 ? tratamiento de la informaciĂłn desde la dĂŠcada de 1950. [ /+ H$j ? ? $

Figura 1.7. Diagrama de bloques del proceso de muestreo, +

Cada cĂłdigo de salida estĂĄ formado por un tren de impulsos rectangulares que re / Y 6 de reconstrucciĂłn, cada una de las muestra. Su nĂşmero es:

RB Π6m " ? Y ! }

TB ÂŒ HÂ? B ? # / G ? actuales por su alta tasa de bits de salida, situaciĂłn que determina el ancho de banda de canal necesario. ? Y ? 6 ? ! ? & ? ! ?G 11

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Primera parte ¡ ? ? entre ellas, lo que supone la aparición de mucha redundancia, el enemigo mås peli+ ? * # % ! ! Y G ? G + $ [ ? ? G % ? ?- Y ! ? + 6 $ F x ( 6 F x5 $ @ ? / ! ? ! # ! ? Y / 6 6 ? Y ? * ? G / $ [ /+ H$V ? + ? G- Y G ? ? & # G 6 * # Y / ? / G ? # G $

Figura 1.8. Diagrama de bloques < =

1.6. TransmisiĂłn multicanal + ! & ? + ? !% ?- ? & $ ? tribuciĂłn en ranuras (slots) ! ? $ [ Y + ? ? " ? # ? " $ [ /+ H$V ? $

Figura 1.9. Proceso de multiplexado en el tiempo para enviar mĂĄs de un mensaje.

? ? ? 6 % # # ! de naturaleza digital. El primer circuito toma muestras periódicas de cada seùal de ? & # + ? con el medio de transmisión. A cada muestra se le agrega seùalización para que el ? " Y # & $ ? ! } ‰ŠConmutación de circuitos: F 6 "

$ ? Y * G ? * /& + # # ! ? * G + $ ? ? 6 % ? $ ‰ŠConmutación de paquetes: Este procedimiento responde mås al planteamiento

? " # ? " $ _ 6 ? Y !% ? + / tos, con sus correspondientes seĂąalizaciĂłn o encaminamiento, procedentes de ) ( 5 Y $ ? (? " 5 " & + ? ? ? Y ( ? " 5 - Y $

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% H ƒ Telecomunicaciones

1.7. Sistemas de modulaciĂłn Modular es la acciĂłn de alterar la forma de una onda radioelĂŠctrica con un men & $ [ ! G Y ? ? como puede ser la antena, recibe entonces la denominaciĂłn de portadora. El aludido cambio de forma puede ser conseguido mediante procedimientos linea # G- x _? (_x5 + Y 7 ? & ?G 6 6 ( x “ F “˜5 ?G Z ?G ?G Z ? ? ”_x Y G H$U$U$ [ + sus principios.

1.7.1. ModulaciĂłn de amplitud ? ? ? ?G ? 6 ? ) ? ? ? /+ H$H~$

Figura 1.10. Forma de onda de la tensiĂłn del mensaje y portadora modulada en amplitud.

La frecuencia de salida (fc5 ! ? % ? & (?5 Y 6 ? " ? 6c ›�† ?$ @ ?G Z ? % (œ5 ? Y " ?-" ? $ F & ? % ? |~�œ Y ? ?-" ? ? & ! ? ? ?-" ? $ * G Y # % ? % 6 ? $ + ! + ? ? ! Y � ( 5 % ? $ Y + ? & % ? G ? Y & ? ? # G & ! $ ! % ? ? G K~�œ$ En la radio comercial de AM, el ancho de banda es de 10 kHz.

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Primera parte ¡ ? ?

1.7.2. ModulaciĂłn de frecuencia La modulaciĂłn de frecuencia es la primera de las modulaciones angulares. Al ser ? ?G Z Â? $ ? ? & ? ?G 6 Y " ? ? } ? ? x # 6 ? ? + ? $ [ /+ H$HH ? & ? $

Figura 1.11. Forma de onda de la portadora modulada en frecuencia.

Si la frecuencia portadora es constante, la fase es una función lineal de la seùal ? ? & $ [ % 6 ? ? ! 6 Y ? ? - ? & $ ? x ! U| {„ $ _ % }

ÂŽp ÂŒ ÂŽp (J–6p 5 ÂŽp ! # 6p su frecuencia. Y la seĂąal moduladora es:

Žm Œ Žm (J–6m 5 Žm ! # 6? 6 $ [ ? ! - 6 ! & ) ? + " / }

6 Œ 6p › š6 (J–6m 5

1.7.3. Modulación FSK [ ? “ ( 5 ! Y ! 6 ? ( ? & 5 ! /& + # G & información digital que se transmite. Se forma este modulador con dos osciladores de portadora y un conmutador electrónico gobernado por el tren de impulsos que se transmite. La información procede comúnmente de un registro de desplazamiento de una longitud igual a la de / ? & Y ? &$ [ /+ H$HH ? & ? /+ G- $ 14

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% H ƒ Telecomunicaciones

Figura 1.12. Principio de la modulaciĂłn FSK.

F / paso de banda correspondientes a las dos frecuencias portadoras y a un conmu ? ? " Y G ? ? $

1.7.4. ModulaciĂłn PSK En la modulaciĂłn PSK (Phase 5 G ? ? ? ? & ?G 6 Y 6 7 G ! + 6 ? $ [ /+ H$HK ? + ? G- ! $

Figura 1.13. Principio de la modulaciĂłn PSK.

Â’ & ? Y ?G 6 Y ? /+ H$HQ$

Figura 1.14. Cambios de fase de la modulaciĂłn PSK.

[ ! }

Ap ÂŒ J–6t › Â&#x; Donde: ApÂŒ ÂŽ ? $ ft ÂŒ $ Â&#x; ÂŒ ÂŽ 6 + ? & $

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Primera parte ¡ ? ?

1.7.5. Modulación QPSK [ ? ”F “ F “ (Quadrature). Este y los siguientes procedimientos de modulación se han desarrollado persiguiendo ? 6 ? Y !% G acortar el ancho de banda y aumentar los canales dentro de la banda asignada. _ 6 ”F “ ? Y 6 $ ( 6 5 # ” ( 5 Y 6 # 6 W~ ! ? y los datos que se ? 6 ? %?G J G $ ? ? G 6 ? Y ? ( ?G 6 G 5$

Figura 1.15. Modulador QPSK.

? ? /+ H$H| Â’ & ? & + J G ? # ! + ? ! rial. La respuesta del circuito es una portadora que toma las fases del cuadro 1.7 con ?G + Y + & G ? & }

Cuadro 1.7. Cambios de fase de la portadora con cada combinaciĂłn de una pareja de bits.

00

-135°

01

-45°

10

+135°

11

+ 45°

? G ! ?G Y W~ ! Y / + $ [ 6 ? ? ”F “ - Y G ! ? (! % U5$ [ ! ? + ? # ” ”F “ RB�J$ * G ?% ? G ? & %?G J G ( ?G 5

` ÂŒ 6c + RBÂ?Q ¢ (6 ¢ BÂ?Q5 ÂŒ BÂ?Q G ? + %?G # 6 ? Y ? ( * G 5$ F & ? }

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% H ƒ Telecomunicaciones ‰Š8 QPSK: ? ? Y %?G K G *

cambios de fase de 45° de su portadora. ‰Š16 QPSK} %?G Q G Z ?G 6 JJ | -

tadora. 6 ? ? + %?G ! ?G 6 $ ? * ?- % # G $ [ ? & ? ? & ? $ @ % Q G + Y ! + Y ? ? Y # + / + + ?-" ? errores de uno cada cien mil bits (10-45$ + $

1.7.6. Modulaciones MSK y GMSK Las modulaciones MSK ( o transmisión por desplazamiento ?% ? 5 # x “ ! ! ? ? ? G& ! } * G ? $ Y * G ! 7? ? ? & ? 6 ? # Y ? + + ?-" ? 6 Y 6 ?% ? ? Z 6 % ? ! x ? ? $ ? ! ? + ? & ? ? + ? & ? ! Y + * G ? Y ? / + Y 6 ? de campana y que reduce aún mås el espectro de radiofrecuencia ocupado. ? G Y ? + ? * ? Y G G +% # ? * G $ ? / ! + ? Y 6 %?G Y ? & $ [ * # / + les, como el de coseno cuadrado o el indicado gaussiano que da a los impulsos forma G ) ! G # ? G ? $

1.7.7. Modulación QAM [ ? ”_x " # $ " ! es una combinación de las ? 6 # ? ?- 6 ? Y ”F “ ? ?G 6 (? * G 5$ Y ! } ? & ?- información en menor espacio radioelÊctrico. Lo indicado supone que el contenido %?G ? ? # ?G 6 $ _ %} ‰Š8 QAM: Ž G K G ? # *

?G 6 $ F & ? ?G ( G ~ J Q # j5 ? G & # ? (H K | # U5 ? $ _ ! ? ?G 6 descritas anteriormente. ‰Š16 QAM: Ž %?G Q G ? # Z ?G

totales de fase, ocho por cada amplitud. [ /+ H$Hj ? Y ? G- ? ? $ G ! Y ? ”F “ ! digital a analógico para modular en amplitud y obtener las dos amplitudes discretas de la portadora, la diferencia con el resto de moduladores. Las combinaciones G %?G + ! Y ? ? ? ? ? Y 6 ? # descrito.

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Primera parte ¡ ? ?

Figura 1.16. Principio de la modulaciĂłn QAM.

" ! ? jQ ”_x G ? ? $ ción se restringe a sistemas muy elaborados, de calidad profesional, capaces de ?G G & 6 $

1.8. Sistemas de acceso @ ! G * ? de acceso al medio para los usuarios. Las tĂŠcnicas de acceso se diferencian en la + $ _ 6 ! 7 ! ? ? ? ? ? 6 % 6 ? ? - ? 7? $ + % ! / espectral. ! & G / # ? $ ? Z G ? ( ? ? 5 6 ( GG + 5 # 7 ? G ? derable, mediante cĂłdigos numĂŠricos, manteniendo constante la frecuencia. Los ? Y /+ H$HU }

Figura 1.17. Principio de los tres procedimientos de acceso descritos.

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% H ƒ Telecomunicaciones

1.8.1. TDMA El TDMA % & ' $ # ! ? ?7 ! ? Y 6 6 $ * G G ( 5 + 6 / ? ?

slot$ F & ? ? 6 % x * + ? Y * G ? ? ? ? G 6 $ [ 7 ? ? ? @G -6 + Y ? + minado Tf y que forma una trama.

1.8.2. FDMA _ 6 x_ $ $ # ! recurre ?7 ! 6 $ ? ! el espectro radioelÊctrico en canales menores a diferentes frecuencias, las que + $ ! 6 canales. Con este procedimiento, los usuarios disponen del canal asignado durante todo el ? G ? $ [ ! & que no necesita sincronización entre emisor y receptor. ! ? & ' x_ * " $ # !, que !% 7? !% control y seùalización y nulas como bandas de guarda, consiguiendo transmisiones ?7 $ ? 6 ? ? H~ ? compuestas por diez subtramas. Todos los recursos los agrupa en doce subportadoras. El espaciado entre ellas es muy reducido. Con este procedimiento, el emisor y el receptor deben estar sincronizados. ! ? ? ' x_ † x_ FDMA) 7 Y ? & ? $ %?G datos estå representado por una seùal de banda ancha. Como en el anterior, los recursos se encuentran estructurados en doce subportadoras.

1.8.3. CDMA El procedimiento de acceso mås reciente, el CDMA & ' $ # ! ? " ! + + Z / ! / + + ?Z ? 6 $ _ ? ?G 6 ? %? G $ Z * # Y ? / + + 7 ? $ ! ?G Z / ? / + para establecer la comunicación. x_ (Wideband CDMA) ! G * Y ? # G + J x+� Y ? ! 7 ? + 6 % ? ! $ F ? } ‰ŠTDD % & ' & $ + !} ? ? ? G ?-

! ? $ ? ? # ? $ ‰ŠFDD & ' & $ + !: Emplea dos frecuencias diferentes para los

enlaces ascendentes y descendentes.

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Primera parte ¡ ? ?

1.9. Ensanchamiento de espectro ? ? + / / ? + ? ?- + ? 6 ? ? # Y 6 lidad para la recepciĂłn. Un procedimiento rescatado de las aplicaciones militares, ? ! + + * ? } * G Y +% G ? # $ ? ? 6 % ? ! que el ancho de banda para su funciĂłn es muy reducido, al contrario que el ruido G Y + Y / " ? & $ * Y + ? & ? G ? # ! G / $ Y ? Y % $ ? & + ? / ? Y + ? ? #$ [ ? ? # & Y + !Z G ?G # das en sus tramas.

Figura 1.18. Principio del ensanchamiento de espectro por la tĂŠcnica DS. a) es el espectro original, el necesario dado el mensaje a transmitir, y b) el expandido.

Se han desarrollado diferentes tÊcnicas de ensanchamiento. Las de mås incidencia son las siguientes: ‰ŠDS (Direct Sequence)} $ [ ) ( ? & 5 ?

+ " $ ? ? 6 % ? ! x@ @ _ $ ‰ŠFH , $$ !} 6 $ [ 6 ! -

% 6 + $ [ - (”5 ( 5$ ‰ŠTH % , $$ !} ? ?

no en la frecuencia. ‰ŠMC !} x $ & %?G ? & + -

nera una portadora con frecuencia diferente. % 6 % ? ! Y %

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% H ƒ Telecomunicaciones

Ejercicios de autoevaluación 1. ? Z £Y Z ? & ¤ 5 ? ? + Z Y + $ G5 [ Y $ 5 [ 6 ? Y ? $ 2. £Â” Z ) G G ¤ 5 ? & + $ G5 [ 6 G & $ 5 [ ? $ 3. £Â” Z * # ? Y ! G + x # ? + ? ¤ 5 + $ G5 ” ?G ? G $ 5 [ ? x ? # ? ? + $ 4. £Â” Z ? ¤ 5 _ ? ! $ G5 x / ? 6 6 ? & ? $ 5 6 ! 6 $ 5. £Â” Z d 6 * # x # [ ¤ 5 [ x % ?- $ G5 [ x Y % ?- + $ 5 [ x ? k ! $ 6. £F Y Z + ? ! ¤ 5 F + ? + $ G5 F & ?- G / @ $ 5 F Y 6 $ 7. ? Y ? £ Y Z & ¤ 5 6 Y ! * $ G5 ? ! ? $ 5 _ * ? G ? $ 8. £Â” Z + / F x¤ 5 Â’ & G # * G $ G5 Y ? $ 5 _ ? ? & $ 9. £Â” Z ? G x¤ 5 [ ? 6 $ G5 _ + $ 5 6 ? & $ 10. ¿La portadora de un canal digital se encuentra modulada directamente con los datos digitales que se ? ¤ 5 % ? $ G5 ? ! $ 5 ? 6 ? ?G 6 $

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