Sistemas de Comunicación
Objetivos de la clase
Metodología del Curso
Contexto General- Sistemas de Comunicaciones,
Espectro Radioeléctrico.
Introducción a conceptos básicos
Mecánica del Curso
Horarios:
Martes 16:00 salón 102 teórico Jueves 16:00 salón 102 teórico Jueves 14:00 salón 102 consulta Viernes 16:00 salón 301práctico
Docentes del curso
Alicia Fernández, Federico Larroca, Germán Capdehourat, Sergio Martinez Vanina Camacho, Gastón Garcia
Información de Contacto.
e-mail: [email protected]
Web del Curso
https://eva.fing.edu.uy/ ► Ingeniería Eléctrica / Cursos del 1er semestre de 2017 / ► siscom
Material del curso
cronograma del curso
guía de clase
notas complementarias
hojas de ejercicios
Preguntas previas/ post
Examenes
Parciales
Materiales del Curso
Libros:
COMMUNICATION SYSTEMS: AN INTRODUCTION
TO SIGNALS AND NOISE IN ELECTRICAL COMMUNICATION, FIFTH EDITION
ISBN 978–0–07–338040–7
Communication System, A. B. Carlson 4a. Ed.
MacGraw-Hill Book Company Nueva York 2002- ISBN 0-07-011127-8
Communication System, A. B. Carlson 3a. Ed.
MacGraw-Hill Book Company Nueva York 1986- ISBN 0-07-100560-9
PC Matlab
Prerequisitos
Conocimientos de Sistemas Lineales
Procesamiento digital
Conocimientos básicos de Probabilidad
Procesos Estocásticos
Evaluación del Curso
Entrega de 3 ejercicios.
OBLIGATORIO
2 parciales
primer parcial 50% segundo parcial 50%
mínimo para aprobar el curso 30% entre ambos
parciales
mínimo para exonerare 60% entre ambos
parciales
Contenido
Análisis de sistemas de comunicación banda base. Caracterización de la señal y el ruido. Modelado del
canal. Repetidores analógicos
Modulación Lineal: AM, BLD, BLU, BLV. Modulación Exponencial: FM, PM
Ruido pasabanda en modulación lineal y exponencial Receptor superheterodino
Teoría de la Información: 1er. y 2do. Teorema de
Shannon.
Modulación analógica de pulsos: PAM,PPM,PDM.
Contenido
Sistemas de Comunicación Digital. Ruidos y errores Receptores óptimos para comunicaciones digitales .
Filtro apareado Receptor de Correlación.
Señalización M-aria.
Interferencia Intersimbólica: Pulsos de Nyquist
Modulación por pulsos codificados (PCM). Predictores Repetidores Regenerativos
Modulación pasabanda (BPSK, ASK, FSK MPSK QASK,
QAM)- OFDM
Sisteas de Comunicación
Radio y TV broadcasting
Redes pública de telefonía conmutada (voz, fax,
modem)
Telefonía Celular
Tendencias
Convergencia – Todos los servicios en un
mismo dispositivo
Banda ancha móvil
TV, Música, Contenidos en general
Móviles
Radiodifusión Digital
TeTe
Los usuarios
Comunicaciones individualizadas y
personalizadas
Conectividad garantizada
En cualquier lugar en cualquier
momento todos los servicios
Comunidades y tribalismo
Comunicaciones inalambricas
Requerimientos de los usuarios:
Disponer de todos los servicios en cualquier lugar y en
todo momento: acceso internet, sms, escuchar la radio y eventualmente hablar.
Precios razonables.
Calidad de servicio (independiente demanda)
Prestadores de servicios, operadores
necesitan asignación de canales de
Comunicaciones inalambricas
Los fabricantes de dispositivos requieren
reserva de espectro suficiente para que en
los equipos que están diseñando puedan
funcionar dentro de 10 años cuando la
tecnología esté madura.
Ej: Diseño de móviles que manejen
Comunicaciones inalambricas
Requiere una planificación y gestión eficiente
del espectro.
Subconjunto de las ondas electromagnéticas
entre 3 KHz y 3000 GHz
Telefonía Móvil
Telefonos diseñados para comunicarse con
radiobases en determinadas bandas de frecuencias
(850 Mhz, 900 Mhz, 1800 Mhz, 1900 Mhz, 2100
Mhz).
Para que un operador pueda brindar servicio en una
localidad tiene que tener autorización para TX y RX
en alguna de esas bandas. Licencias de uso tiene
un valor importante.
Se canalizan las bandas y se distribuyen entre los
operadores por ejemplo a través de procesos
Telefonía Celular
Regiones geográficas divididas en celdas
Reutilización de las frecuencias/slots de tiempos/
codigos en regiones separadas espacialmente
(sistemas analógicos utilizan FD y los digitales TD o CD)
Hadnoff y control coordinado a través de las
Frequency Band Allocation for Mobile
Services - 2010
Operator
Band
Technology
ANTEL 850 Mhz
1800 Mhz TDMA/AMPSGSM MOVISTAR 850 Mhz
1900 Mhz AMPS/GSMCDMA
Administraciòn - Gestión del espectro
Impacto económico:Correlación crecimiento de la telefonía móvil y el aumentos considerables del PBI per cápita. (Waver Meschi y Fuss)
Insumo multiples servicios:
Telecomunicaciones móviles Banda ancha
Radiodifusión
Comunicaciones marítimas, aeronáuticas Defensa
Aspectos técnicos:
Las características de propagación varían con las
Aspectos técnicos:
Altas frecuencias presentan menores distancias de
Aspectos técnicos
Ancho de banda fraccional- Diseño eficiente de equipos
requiere 0.01<B/fc<0.1
Tamaño antenas inverso a la fc.
Requerimientos de ancho de banda y potencia
Espectro radioeléctrico
El impacto económico, social y las restricciones técnicas imponen la necesidad de reglamentar su uso a nivel
nacional e internacional.
Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones
“Reglamento de Radiocomunicaciones” ratificado
por los Estados Miembros de la Unión
Internacional de Telecomunicaciones (UIT) ONU)
Revisión de las atribuciones de las frecuencias
para los distintos servicios (Ej banda de 700 Mhz)
Reglamentación
Atribución: decisión a nivel internacional o
nacional sobre la utilización de cada banda.
Distribución de espectro entre servicios.
Se recoge en el
Cuadro internacional o nacional
de atribuciones de frecuencias
.
Nacional: se respetan las recomendaciones
internacionales
Reglamentación
Adjudicación: Distribución entre países o
regiones.
Reglamentación
Asignación: bandas concretas a usuarios
específicos:
Subastas
Adjudicaciones a demanda
Bandas de frecuencia
Nombre Abreviatura inglesa Banda ITU Frecuencias Longitud de onda
< 3 Hz > 100.000 km
Frecuencia extremadamente baja - Extremely low frequency ELF 1 3-30 Hz 100.000–10.000km
Super baja frecuencia - Super low frequency SLF 2 30-300 Hz 10.000–1.000 km
Ultra baja frecuencia - Ultra low frequency ULF 3 300–3.000 Hz 1.000–100 km
Muy baja frecuencia - Very low frequency VLF 4 3–30 kHz 100–10 km
Baja frecuencia - Low frequency LF 5 30–300 kHz 10–1 km
Media frecuencia - Medium frequency MF 6 300–3.000kHz 1 km – 100 m
Alta frecuencia - High frequency HF 7 3–30 MHz 100–10 m
Muy alta frecuencia - Very high frequency VHF 8 30–300 MHz 10–1 m
Ultra alta frecuencia - Ultra high frequency UHF 9 300–3.000MHz1 m – 100 mm
Super alta frecuencia - Super high frequency SHF 10 3-30 GHz 100–10 mm
Frecuencia extremadamente alta - Extremely high frequency EHF 11 30-300 GHz 10–1 mm
SERVICIOS 1 Móvil Aeronáutico 2 Radionavegación Aeronáutica 3 Radioaficionados 4 Radiodifusión 5 Fijo 6 Móvil Terrestre 7 Móvil Marítimo 8 Radionavegación Marítima 9 Ayudas a la Meteorología 10 Móvil 11 Radiolocalización 12 Radionavegación 13
Frecuencia Patrón y Señales Horarias 14
REGULACIÓN
Reguladores: administrar recurso escaso ante
intereses sectoriales concentrados en aras de
los consumidores y el interés público
Fabricantes de equipos: asignación ligada a
tecnología - asimetría información
Proveedores de servicios comerciales: incentivos
a bloquear competencia.
Proveedores de servicios públicos: incentivos a
solicitar más espectro y no usarlo
Marco Institucional
Política Regulación
Telecomunicaciones Ministerio de Industria/
DINATEL URSEC
Radiodifusión Ministerio de Industria/
DINATEL URSEC
Radiocomunicaciones Ministerio de Industria/
DINATEL URSEC
Defensa de la
Competencia Ministerio de Economía/ Ministerio de
Industria/DINATEL
Ursec /Comisión Defensa de la
Competencia del MEF
Defensa de la
Consumidor Ministerio de Economía/ Ministerio de
Industria/DINATEL
Reglamentación
Leyes: Ej Ley de Radiodifusión Comunitaria
Reglamentos: Decretos: Ej: Subasta de espectro
Resoluciones del Poder Ejecutivo:
adjudicaciones de radiodifusión (permisos)
Resoluciones Regulador: adjudicaciones para
Desafíos tecnológicos
Diseño:
Hardware: componentes pequeños, baja
potencia, baratos, funcionamiento a alta
frecuencia.
Sistema: convertir y transferir información a
alta velocidad, robustos frente a ruido e
interferencia, soporten múltiples usuarios
Red: Conectividad a alta velocidad,
Objetivos del Curso
Introducir los sistemas de comunicación eléctricos:
analizar sus características principios de funcionamiento
Presentar la teoría básica para modelar y analizar sistemas de comunicaciones punto a punto.
Dar herramientas: conceptos y métodos.
Foco: análisis del diseño y desempeño de los sistemas de comunicación análogicos y digitales
Sistemas de Comunicación
Sistemas de Comunicación
Comunicación
Transferencia de información de un
lugar a otro lugar.
Debe ser :
eficiente
confiable
Sistemas de Comunicación
Sistemas de Comunicación
Sistemas de Comunicación
Transductor de entrada:Convierte el mensaje a un formato
adecuado para su trasmisión.
El: micrófono convierte las ondas sonoras en variaciones de voltaje.
Trasmisor (TX):Adecua la señal eléctrica de entrada a las
características del medio de trasmisión.
Modulación, Codificación- Amplificar, Filtrar
Transductor de entrada Trasmisor Mensaje de entrada Señal trasmitida
Sistemas de Comunicación
Canal: Medio que hace de nexo entre el
trasmisor y el receptor.
El canal degrada la señal, introduce: Ruido, atenuación , distorsión, interferencia,
fadding.
Cable duro: par trenzado (cobre),coaxial,
guía de onda, fibra óptica
Cable blando: aire,vacio,agua de mar
Canal
Señal trasmitida
Señal recibida
Sistemas de Comunicación
Receptor (RX):Reconstruye la señal de entrada a partir de
la señal recibida. Proceso inverso al realizado en el TX.
Demodular, Decodificar- Amplificar, Filtrar
Transductor de salida :Convierte la señal eléctrica a su
entrada en una forma de onda adecuada Ej: auricular, altavoz
Receptor Transductor de salida Mensaje de Salida Señal eléctrica de salida Señal recibida
Comunicaciones Digitales vs Analógicas
Sistemas Analógicos:
Señales continuas (voz, video) Desempeño: fidelidad
maximizar SNR. No es posible SNR infinita en canales con
ruido restricciones:ancho de banda de transmisión potencia trasmitida
Sistemas Digitales:
Valores de señal límitados a conjunto finito (texto, datos) Desempeño: Bit rate y Probabilidad de error de bit.
minimizar Pe. Es posible trasmitir sin errores en canales con
ruido restricciones: ancho de banda de transmisión, energía trasmitida
Ventajas de los sistemas digitales: Sistemas digitales son más robustos al ruido y la
interferencia
Se dispone de muy buenas técnicas de procesamiento para
señales digitales: encriptado, compresión de datos, corrección de error, ecualización de canal
Baratos: operaciones complejas se pueden implementar en forma
económica en un único circuito integrado.
Multiplexado : fácil mezclar señales de diferentes fuentes
Desventajas: Es necesario sincronización entre el transmisor y el receptor.
Sistemas de Comunicación
Características deseables de un Sistema de
Comunicación
Buena fidelidad
Potencia de señal baja
Trasmitir una gran cantidad de información
Ocupar un ancho de banda pequeño
Bajo costo (complejidad)
Los ingenieros de comunicaciones tienen que
obtener la mejor solución de compromiso de
todos estos parámetros
.Ejemplos de soluciones de compromiso en el diseño de
Sistemas de Comunicacion
Comunicaciones Satelitales
Alto costo de generación de potencia en el espacio y enormes
distancias de transmisión. Se requiere eficiencia en el uso de energía.
Comunicaciones de microondas
Bajo costo en la potencia pero ancho de banda limitado por las
regulaciones. Se requiere eficiencia en el uso del ancho de banda
Telefonía celular
Aumento del costo con la potencia ( impacto en el tamaño y la
duración de las baterías) además esta limitado el ancho de banda. Se requiere a la vez eficiencia en la energía y en el ancho de banda.
Hitos en la Historia de las Comunicaciones
1844 Telégrafo (Morse) 1876 Teléfono (Bell) 1897 Telégrafo inalámbrico(Marconi) 1918 Receptor de AM (Armstrong) 1928 Televisión (Farnsworth) 1933 Radio FM (Armstrong) 1948 Teoría de la Información (Shannon)
1950 Líneas Telefónicas digitales de larga distancia(Bell Labs)
1963 Comunicación Satelital Telstar I (Bell Labs)
1979 Primer Teléfono Celular comercial (Motorola/ AT&T)
1990-2000 Comunicaciones Digitales, 2G , DTV standards
2000 - ahora 3G , 4G, Wimax DTV
Futuro- 5G , IoT
Referencias Bibliográficas
https://eva.fing.edu.uy/ ► Ingeniería Eléctrica / Cursos del 1er semestre de 2016 / ► siscom
