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SISTEMAS DE COMUNICACIONES DIGITALES
POP en Tecnologías Electrónicas y de las Comunicaciones

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SISTEMAS DE COMUNICACIÓN
 Esquema de un sistema de comunicación

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 Espectro de frecuencias electromagnéticas

Longitud de onda Audio (1 kHz)

c  f

Velocidad de la luz (300.000 km/s) frecuencia Audio (300 km) Radio FM (3 m) Microondas (3 cm)
3Radio FM (100 MHz) Microondas (10 GHz) Infrarrojo (300 THz)

Infrarrojo (1000 nm)

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 Bandas de radiofrecuencia
Banda de frecuencia Designación Características de propagación Usos típicos

3-30 kHz 30-300 kHz 300-3000 kHz 3-30 MHz

Muy baja frecuencia (VLF) Baja frecuencia (LF) Frecuencia media (MF) Alta frecuencia (HF)

Ondas terrestres Similar a LF (menosconfiable) Onda terrestre y onda espacial nocturna La reflexión ionosférica varía con la hora del día, estación y frecuencia

Navegación de larga distancia, comunicación submarina Navegación de larga distancia y radiofaros de comunicación marina Radio marítima, localización de direcciones y radiodifusión AM Radioaficionados, radiodifusión internacional, comunicación militar, comunicación aérea ymarítima a larga distancia, telefonía Televisión en VHF, radio FM, comunicación aérea AM, ayudas de navegación a aeronaves Televisión UHF, telefonía celular, ayudas para la navegación, radar, enlaces de microondas, sistemas de comunicación personal Comunicación vía satélite, enlaces de radar vía microondas Radar, satélite y experimentales

30-300 MHz

Muy alta frecuencia (VHF)

Propagación de ondacasi en línea recta (LOS) Propagación LOS

0,3-3 GHz

Ultra alta frecuencia (UHF)

3-30 GHz

Superalta frecuencia (SHF)

Propagación LOS, atenuación debida a la lluvia por encima de los 10 GHz Similar al anterior

30-300 GHz

Frecuencia extremadamente alta (EHF)

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 Capacidad del canal
Teorema de Shannon-Hartley: Capacidad del canal (bits/s) Potenciade señal (W)

S  C  B log 2 1   N 
Ancho de banda (Hz) Potencia del ruido (W)

Energía por bit (W-s)

Tiempo de bit (s)

E /T E R  S  1 b b  b b N ( 2 N 0 )2 B N 0  B 

Eb N0

sigue siendo adimensional

Densidad espectral de potencia del ruido blanco (W/Hz)

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 Límite de Shannon
¿Cuál es la relación S/N mínima para la que es posibletransmisión sin errores? - Esto es lo mismo que preguntar para qué valor de S/N se da C → 0 o, equivalentemente, B → ∞

 Eb C  S C  C  B log2 1     log2 1   N B   N  C  Rb B 0   Eb C C 1/ x 1/ x lim(1  x)  e C 0, B   x log2 1  x    log2 e x 0 B N0 B Eb C
x N0 B

Finalmente:

Eb 1 log 2    0,693 (1,59 dB) N 0 log2 e log e

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 Límite de Shannon
Ejemplo: Utilizando modulación BPSK para una señal digital, si se desea una probabilidad de error de 10-15, se requiere una Eb/N0 de 9,6 dB. Teniendo en cuenta el límite de Shannon, es posible diseñar algún tipo de codificación que reduzca la relación Eb/N0 requerida hasta en 11,2 dB. Evidentemente, Shannon no nos dice qué tipo de codificación. Actualmente, lacodificación mediante turbo códigos puede ofrecer ganancias en la relación Eb/N0 de hasta el orden de 10 dB.
Claude E. Shannon, “A mathematical theory of communication”, The Bell System Technical Journal, vol. 27, pp. 379-423, 623-657, Julio, Octubre 1948.

 Teorema de dimensionalidad (Nyquist)
Nyquist demostró que se pueden enviar pulsos no interferentes a una velocidad máxima de 2B pulsos/s, donde Bes el ancho de banda de transmisión  Máxima eficiencia espectral = 2 símbolos/s/Hz
Harry Nyquist, “Certain topics on telegraph transmission theory”, Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, vol. 47, pp. 617-644, Abril 1928.
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 Señales y ruido
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Señal: Parte deseada de la forma de onda recibida Ruido: Parte no deseada Las formas...