Habiendo ya visto las técnicas que se usan en modulación de señales de RF tanto con banda base analógica como digital, veremos en este tema los métodos empleados para los accesos múltiples a los medios de transmisión conocidos como técnicas de multicanalizacion.

Prof: Ing. Diego Satizabal PelaezIngeniero en Electrónica mención ComunicacionesUNEXPO Vicerrectorado BarquisimetoC.A. Metro de CaracaseMail: Diego.Satizabal@gmail.comTlfs: 0412 154 74 19

Recordemos el concepto de Multiplexado que consiste en combinar el contenido de varias señales en una sola señal que se transmite a través de una sola línea de transmisión

Ejemplo de multiplexado de señales digitales

Las técnicas de multicanalizacion mas populares en Sistemas de Comunicaciones son referentes a la división del uso del tiempo y de la frecuencia.

Una técnica mucho mas avanzada y compleja popularizada en los últimos años es la multicanalizacion por códigos digitales, que es la base de los sistemas de telefonía celular en la actualidad

En los primeros sistemas de radio, el método empleado para el acceso al canal es la técnica popularmente conocida incluso en nuestros días llamada PTT (Del ingles Push-To-Talk). PTT es usada actualmente en sistemas de radio UHF y TETRA en cuerpos policiales y/o instituciones gubernamentales.

PTT

Ejemplo de Radios basados en PTT

El PTT tiene la desventaja que solo un usuario puede hablar a la vez, además que el uso del PTT esta a completa discreción del usuario lo cual hace que este pueda presionar el PTT en momentos que otro usuario este hablando y causar interferencias.

El usuario activa el PTT para acceder al canal

Si logramos automatizar el proceso de PTT de modo que exista un sistema que automáticamente de un periodo limitado de acceso a cada usuario y se transmita parte de la voz que este genera, entonces se pudiera dar acceso a múltiples usuarios a la vez a través de una misma frecuencia de portadora.

Este proceso se conoce como conmutación y debe realizarse de manera lo suficientemente rápida de modo que la perdida de información que se genera en los tiempos de no muestreo sea despreciable para la recuperación de la información en el receptor.

Proceso de Multicanalizacion TDMA

Señal A

Señal B

Señal C

ABC AB

Conmutador TDMA

Salida TDMA

A AC ABA BCAB ABCABC

Es necesario mantener una sincronía y enviarla por el canal de transmisión para evitar que las informaciones correspondientes a cada canal comiencen a solaparse

Estructura de la data TDMA

Data Stream

Frames TDMA

Contenido de datosDe cada Frame (Time Slots)

En FDMA el acceso al medio se realiza dividiendo un espectro disponible en canales con un ancho de banda dado, de manera que cada usuario pueda realizar la transmisión de la información de su frecuencia asignada sin que esto afecto a los demás usuarios.

F1 F2 Fn

…

B

Espectro en FDMA

FDMA permite la transmisión completa de la información en caso que dada usuario tenga una frecuencia asignada, es decir no habrían perdidas por la división de tiempo como en TDMA.

Sobre una portadora FDMA se puede montar la información correspondiente a un sistema TDMA, de modo que múltiples usuarios puedan usar la misma frecuencia, tal fue el caso de las primeras operadoras de telefonía celular.

En la telefonía celular se usaban dos frecuencias: Una de bajada y otra de subida, de modo que se pudiera hacer la transmisión Full-Duplex.

Un muy conocido método de multicanalizacion empleado actualmente es el CDMA. Su funcionamiento es complejo y se basa en el concepto de espectro esparcido o “Spread Spectrum”

Ruido y señal de banda angosta

Si se calcula la potencia que puede entregar una señal senoidal de un hertz y se compara con la potencia que entrega una señal cuadrada de 1 hertz se puede ver que se necesita la mitad de la amplitud en la señal cuadrada para entregar la misma potencia ¿Por qué?

Potencia de señales periódicas

2

1)(

1 2 dttfT

Pseno1 V

0,5 V

2

1)(

1 2 dttfT

Pcuadrada

¿Dónde esta el restode la potencia?

Cuando se tiene una señal que tiene cambios mas rápidos en el tiempo se obtiene presencia de mas componentes de frecuencia dispersas en el espectro sobre un ancho de banda mayor.

Variación de espectro con la frecuencia

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10 KHz

70 KHz

Espectro Señal cuadrada 10 KHz

Así, una señal que posea cambios mas rápidos en el tiempo tiene mayores componentes de frecuencia en el espectro.

Esparcimiento del espectro en señales

Entonces si se quiere “esparcir” el espectro de la señal c(t), se multiplica por la que tiene cambios rápidos en el tiempo p(t) y se obtiene la señal mas rica en el espectro. La señal en p(t) sigue una secuencia que luego se usa para decodificar la señal y constituye el pseudocódigo del CDMA.

Esparcimiento del espectro en señales

Al intentar demodular una señal de espectro esparcido, si no se conoce la secuencia o pseudocódigo con la que se “esparció” la señal banda base, la demodulación conlleva a obtener ruido.

Demodulacion de Espectro Esparcido

Una de las ventajas del espectro esparcido es que si alguna agente ajeno a la comunicación intentara interferirla generando una señal I(f) de la misma frecuencia que la asignada, solo afectaría parte del espectro y aun seria posible recuperar la información en el receptor.

Demodulacion de Espectro Esparcido

I(f)

E(f)