COMUNICACIONES CAPITULO 4 FOROUZANTRANSMISIN DIGITALUna red de computadoras se disea para enviar informacin desde un punto a otro. Esta informacin necesita convertirse a una seal digital o a una seal analgica para su transmisin.CONVERSIN DIGITAL A DIGITAL: cmo utilizar datos digitales utilizando seales digitales.

1La conversin involucra tres tcnicas:CODIFICACIN DE LNEA: Los datos se almacenan en la memoria de la computadora en forma de secuencia de bits. La codificacin de lnea convierte esta secuencia de bits en seal digital. En el receptor los datos digitales se vuelven a crear mediante la decodificacin de la seal digital.Caractersticas:1. Elemento de SEAL Vs. Elemento de DATOS: Un elemento de datos es la entidad ms pequea de informacin (un bit).Un elemento de seal transporta elementos de datos. Es la unidad ms corta (en cuanto a tiempo) de una seal digital.r es el nmero de elementos transportados por cada elemento de seal.

Ej: podemos considerar un elemento de DATOS como una PERSONA y un elemento de SEAL como un VEHCULO capaz de transportar personas. r=1 significa que cada persona conduce UN vehculo, r>1 que ms de una persona viaja en un vehculo y rm. Involucra 3 etapas: 1)Divisin: una secuencia de bits se divide en grupos de m bits. Ejemplo: en 4B/5B la secuencia original de bits se divide en grupos de 5 bits2)Sustitucin: se sustituye un grupo de m bits por un grupo de n bits. 3)Combinacin: se combinan juntos los grupos de n bits para formar un flujo. El nuevo flujo tiene ms bits que los bits originales.

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ALEATORIZACIN: Una tcnica que no incremente el numero de bits y ofrezca sincronizacin. Se modifica parte de AMI para incluir aleatorizacin. La aleatorizacin, al contrario de la codificacin de bloques, se realiza al mismo tiempo que la codificacin. Dos tcnicas comunes son:B8ZS (Bipolar con sustitucin de 8 ceros): ocho voltajes ceros consecutivos son sustituidos por la secuencia 000VB0VB. V: VIOLACIN. Es un voltaje distinto de cero que rompe la regla de la codificacin AMI (polaridad opuesta a la previa)B: BIPOLAR. Un voltaje de nivel cero de acuerdo con la regla AMI. Hay dos casos:

HDB3 (Bipolar de alta densidad con 3 ceros): cuatro ceros consecutivos se reemplazan con la secuencia 000V el nmero de 1 de cero despus de la ltima sustitucin es impar o B00V si el nmero de pulsos 1 despus de la ltima sustitucin es par . Se usan dos sustituciones diferentes para mantener un nmero par de pulsos distintos de cero despus de cada sustitucin.

1CONVERSIN ANALGICO A DIGITAL:(digitalizacin: cambiar una seal analgica a datos digitales)MODULACIN POR CODIFICACIN DE PULSOS (PCM): Un codificador PCM tiene 3 procesos:1.Muestreo: Se toman muestras de la seal cada cierto intervalo TsHay 3 tipos de muestreo:1. Ideal: se muestrean los pulsos de la seal analgica. Toma una muestra instantnea (como un instante no existe se dice que es ideal y no se puede implementar fcilmente).

2. Natural: un conmutador de alta velocidad se enciende solo durante un pequeo periodo de tiempo cuando se est realizando el muestreo. El resultado es una secuencia de muestras que retienen la forma de la seal analgica.

3. De cresta plana: En el momento que voy a muestrear detecto la amplitud de la seal y mantengo esa amplitud todo el perodo.

**Es necesario recordar que el resultado del muestreo sigue siendo una seal analgica con valores No enteros.El muestreo se conoce tambin como PAM modulacin por amplitud de pulso.1/T = fs = Tasa de muestreo o frecuencia de muestreo Segn Nyquist la Tasa de Muestreo debe ser al menos 2 veces la frecuencia ms alta contenida en la sealFmuestreo 2 FmaxSi tomo muestras al doble de la frecuencia 2 muestras en cada ciclo Fs=2f

El receptor recibe

Si tomo muestras al doble de la frecuencia anterior4 muestras en cada ciclo seobremuestreo Fs=4f 2 Fs=T/4

En el receptor:

INFRAMUESTREO Fs=4f

EN EL RECEPTOR

Qu pasa si hago inframuestreo?, es decir, si muestreo a una velocidad menor a la necesaria?Ejemplo: consideremos un reloj.Ts=30 seg 12 , 6 , 12 , 6. No puedo ver cmo giran las agujasTs=15 seg 12, 3 , 6 , 9 , 12 , 3 , 6 , 9 , 12Ts=45 seg 12 , 9 , 6 , 3 , 12 , 9 , 6 , 3.. Pareciera que las agujas giraran al revs!

* El resultado del muestreo es una serie de pulsos con valores de amplitud comprendidos entre la mnima y la mxima amplitud de la seal.**Slo se puede muestrear una seal si su ancho de banda es FINITO.

2.Cuantificacin:2 Etapas: 1. Se asume que a seal analgica original tiene amplitudes instantneas entre Vmin y Vmax. Y divido el voltaje en niveles: 2n cantidad de niveles (n es la cantidad de bits) Ej: 3 bits 23 8 niveles2. Se divide el rango en L zonas.

Las muestras son: 5, 5, 6, 7, 6, 5, 4, 2, 1, 0, 1, 2, 2Al cuantificar obtenemos un error RUIDO DE CUANTIFICACINSNRdB = 20 log 2n +1,76 [dB]

3. Codificacin: A cada muestra le asignamos un nmero binario:101101110111110101100010001000001010010

5567654210122

El nmero de bits para cada muestra se determina a partir de el nmero de niveles de cuantificacin. Si el nmero de niveles es L, el nmero de bits es nb=log2 LRecuperacin de la seal original:Se necesita un Decodificador PCM. Este convierte las palabras de cdigo en un pulso que mantenga la amplitud hasta el siguiente pulso. Una vez completada la seal escalera se pasa a travs de un filtro pasa bajos para convertirla en seal analgica. Si la seal ha sido muestreada con la tasa de muestreo suficiente y si hay suficientes niveles de cuantificacin, la seal original ser recreada.FILTROS:Filtro Pasa Bajo Filtro Pasa Banda Filtro Pasa Ancha

Frecuencia de corte 2Frecuencia de corte 1

Frecuencia de corte AFrecuencia de corte

Los filtros telefnicos toman el cable y hacen:

Filtrado pasa banda DATOSFiltrado pasa bajo VOZ4 KHzDATOSVOZ

*Cualquier proceso de digitalizacin introduce ERROR. Por qu digitalizo? La digitalizacin permite COMPRESIN Las seales cuadradas se pueden regenerar y obtener exactamente la seal original, porque los valores posibles son 0 y 1 si la tengo que retransmitir, la retransmito SIN ruido. Las analgicas No se pueden regenerar porque tienen infinitos valores posibles y luego del ruido no puedo obtener exactamente la seal original.MODOS DE TRANSMISIN

En este ejemplo se muestra una transmisin en paralelo para n=8. Los 8 hilos estn agrupados en un cable con un conector a cada extremo.La ventaja es la velocidad, puede incrementar la velocidad de transferencia n veces respecto a la transmisin en serie.La desventaja es el costo. Requiere n lneas de comunicacin (los n hilos).TRANSMISIN PARALELA: se envan varios bits con cada pulso de reloj.los datos binarios se pueden organizar en grupos de n bits cada uno y se usan n hilos para enviar n bits cada vez. De esta forma cada bit tiene su hilo y todos los n bits de un grupo se pueden transmitir con cada pulso de reloj de un dispositivo a otro.

TRANSMISIN EN SERIE: Solamente se enva un bit con cada pulso de reloj, solamente se necesita un canal de comunicacin. Esto hace que sea n veces menos costoso con respecto a la transmisin en paralelo. Como la comunicacin dentro de los dispositivos es paralela, se necesita convertir en la interfaz entre el emisor y la lnea (paralelo a serie) y entre la lnea y el receptor (serie a paralelo)Hay tres sublcases de transmisin en serie:1). ASNCRONA: No importa la temporizacin de la seal. Se enva un bit de inicio (0) al comienzo y uno o ms bits de parada (1) al final de cada byte. As se incrementa el tamao de cada byte al menos a 10 bits, de los cuales 8 son informacin y el resto seales para el receptor. Adems la transmisin de cada byte se puede seguir de un intervalo que puede ser vaco. Los bits de inicio, parada y el intervalo sirven para alertar al receptor del comienzo y fin de cada byte y le permiten sicronizarse. El emisor y el receptor no tienen que estar sincronizados a nivel de byte.

2). SNCRONA: se envan los bits uno despus del otro sin bits de inicio y parada o intervalos. Es responsabilidad del receptor agrupar los bits. Los datos se transmiten como una tira continua de 1 y 0 y el receptor separa esta tira en bytes o caracteres, si necesita reconstruir la informacin.

3). ISCRONO: En video y audio, donde los retardos desiguales entre tramas no son aceptables, la transmisin sncrona falla. Se debe sincronizar el flujo entero de bits. La transmisin Iscrona asegura que los datos llegan a una tasa fija.9