CAPTULO I, FUENTE

1. Librera: Comm Sources El primer paso a tener en cuenta en sistemas de comunicaciones, es considerar que la tasa de errores de bits (los bits recibidos que no son iguales a los transmitidos, sobre el total de bits transmitidos), es el parmetro con el que se mide el desempeo de los mismos. Dicho parmetro se conoce con la sigla BER (Bit Error Ratio). El objetivo de un sistema de transmisin digital es minimizar el BER, mientras se maximiza la tasa de transmisin. La librera Comm Sources agrupa tres diferentes tipos de fuentes en las sub-librerias Noise Generators, Random Data Sources, Sequence Generators. El primer elemento de nuestro sistema, ser una fuente aleatoria de datos (Random Data Sources). Las fuentes que utilizaremos en adelante sern los bloques Bernoulli Binary Generator, o Random Integer Generator. Ambas fuentes son equivalentes, pero pueden ser utilizadas segn sea necesario tener bits o nmeros enteros en el sistema. Nota: Cmo crear un nuevo modelo en Simulink.

Abra Simulink escribiendo simulink en la linea de comandos o desde el botn . Abra un nuevo archivo y arrastre los bloques desde las libreras hasta el nuevo archivo. Conecte all los bloques usando el mouse.

1.1 Bernoulli Binary Generator Al agregar dicho bloque en un archivo .mdl (e.g un archivo nuevo de simulink), podemos hacer doble click en el bloque y se abrir la ventana de configuracin del mismo, que se observa en la figura 1.1 Probability of zero, por defecto tiene un valor de 0.5, valor que es deseado para que la fuente tenga la misma probabilidad de entregar unos o ceros.

Figura1.1, Ventana de configuracin del bloque Bernoulli Binary Generator. Initial seed, indica la semilla del generador de nmeros aleatorios. Si dicho valor es el mismo simulacin tras simulacin, las tramas de unos y ceros enviadas al sistema sern siempre las mismas. Si quiere tenerse tramas binarias diferentes en cada corrida del simulador, la semilla deber tener algn valor diferente en cada intento, e.g. usando el comando ceil(100*rand) en dicho parmetro. Sample time, establece el periodo de duracin de una muestra entregada por la fuente, i.e la duracin de un bit. Este parmetro influencia la tasa de transmisin final del sistema, (junto con la tasa de codificacin y el orden de modulacin que se vern ms adelante). No obstante, debe tenerse en cuenta que tal parmetro no se modifica al usar el modo Frame-based outputs. Este parmetro es de gran importancia, pues su inverso es la tasa de transmisin neta del sistema, por lo tanto, influencia la tasa de transmisin bruta (o gruesa) del sistema, (junto con la tasa de codificacin y el orden de modulacin que se vern ms adelante) y por ende, el ancho de banda utilizado. Frame-based outputs, especifica que la fuente entregar cierto nmero de datos en paralelo (frames). i.e. entrega el nmero de Samples per frame simultneamente. Este modo se hace importante, para evitar el uso de buffers en la entrada de los codificadores o moduladores que trabajan con grupos de bits (frames). Output Data type, se refiere al tipo de dato que utilizar Matlab al procesar la simulacin. Es importante (y ms fcil) mantener el mismo tipo (se sugiere double) para todos los bloques del sistema. Para hacer uso ptimo de los recursos de memoria del computador durante la simulacin, debe usarse en cada bloque el tipo de dato mnimo requerido; e.g. para bits, el tipo de dato seria booleano. No

obstante, para hacerlo se requiere conocer el sistema de propagacin y las conversiones entre los tipos de datos en Simulink. Nota: Debe tenerse en cuenta que la tasa de transmisin de la fuente definida por el Sample time, es independiente del nmero de bits por frame.

1.2 Random Integer Generator M-Ary number, indica el rango de valores que puede entregar la fuente. Este rango ser de 2n entre [0, 2n 1]. Ejemplo Para el caso del estandar DVB-T, en la capa de transporte se configura un paquete MPEG-2 TS (Transport Stream). Cada paquete que viene de la capa de transporte, tiene un tamao de 188 bytes. Por tal razn en la capa fsica, se necesita una fuente que entregue un frame de 188 nmeros enteros, donde cada nmero equivale a 8 nmeros binarios, es decir, cada nmero entero representa un byte. As, se entiende entonces que el M-Ary number debe ser 256, es decir . La fuente entregar nmeros aleatorios entre 0 y 255 y podrn ser convertidos a 8 bits para otras funciones requeridas en la simulacin.

Figura 1.2, configuracin de bloque Random Integer Generator.

Sample time, establece el periodo de duracin de una muestra entregada por la fuente. Ntese que para un sistema con una fuente de nmeros enteros, la duracin de un bit ser (sample time)/n, donde n es el nmero de bits por cada nmero entero producido por la fuente. Los dems parmetros del bloque, pueden ser revisados en el bloque Bernoulli Binary Generator, numeral 1.1.

TALLER 1 Este taller pretende acercar al lector a conceptos bsicos de Simulink, indicando la manipulacin de los diferentes parmetros de configuracin y mostrando las diferencias y equivalencias entre los tipos de fuentes explicados en el primer captulo. Importante

Antes de conectar un nuevo bloque en un archivo de Simulink, lea detenidamente la descripcin del mismo en la ventana de configuracin que aparece al hacer doble click sobre el bloque.

Si su simulacin presenta un error, lalo!

1. Generalidades de configuracin de las fuentes. En un archivo nuevo de Simulink, cree un modelo como el mostrado en la figura 1.1. Recuerde que si no sabe en qu librera se encuentra un bloque puede buscarlo en la casilla de bsqueda de la ventana principal de Simulink. Nota: Para cambiar el nmero de ejes de un bloque Scope, desde la ventana del grfico del mismo,

ingrese en Parameters (segundo botn de izquierda a derecha ) y modifique el parmetro Number of axes.

Figura 1.1, archivo 1 taller 1

El nmero de salidas del demultiplexor (Demux) ser 4. Establezca la duracin de la simulacin en 16 segundos, desde la casilla Simulation stop time,

en la barra de herramientas de la ventana de Simulink.

Configure en ambos generadores de Bernoulli un Sample time de 16/8. En el generador que va conectado al osciloscopio con varias entradas, seleccione la casilla del

modo Frame based outputs. A continuacin ajuste a 4 el nmero de Samples per frame. Corra la simulacin, observe las grficas de los osciloscopios y responda:

a. Cul es la tasa de bits de la seal en el generador en modo frame based? b. Cul es la tasa de bits de la seal en el generador en modo sample based?

c. Son las mismas secuencias de unos y ceros en ambos casos? Justifique. d. Qu parmetros debe modificarse para obtener una secuencia diferente con la misma tasa de

transmisin e igual probabilidad de unos y ceros?

A continuacin y nuevamente usando ambos modos del generador, cree una simulacin donde la tasa de bits de la seal sea 3x10

4bps.

Agregue a la salida de las fuentes un bloque Spectrum Scope. Para que el bloque funcione, debe seleccionar el checkbox Buffer Input en la pestaa Scope Properties, en la configuracin del bloque que se abre haciendo doble click sobre el mismo.

e. Obtenga un instante de la grfica del espectro completo. (ver configuracin de los ejes del grfico, haciendo doble click en el bloque. Axis Properties Frequency Range: [0...Fs]) en el Spectrum Scope. (Recuerde que puede pausar la simulacin)

Separe los sistemas en archivos diferentes y simule cada archivo por 1e6*(1/3*10^4) segundos desde Matlab con la siguiente linea: tic, sim('su_archivo.mdl'), toc. (El tiempo de simulacin debe indicarse en la ventana del archivo de Simulink).

En la configuracin de los bloques Spectrum Scope en la pestaa Display properties, elimine la seleccin Open scope at start of simulation.

f. Cules son los tiempos de simulacin de cada sistema? g. Cul de los dos modos representa la realidad de un sistema de transmisin, por qu?

2. Comparacin de fuentes, tipos de datos y tipos de seales.

En un nuevo archivo, inserte los bloques mostrados en la Figura 1.2. Configure en el generador de Bernoulli un Sample time de 3x10

4.

Usando la configuracin por defecto de los dems bloques, simule durante 3 segundos. h. Qu valor se obtiene en el display y por qu?

Figura 1.2, archivo 3 taller 1

Aparte, en un nuevo archivo, inserte los bloques mostrados en la Figura 1.3. Y simule durante algunos segundos. (El bloque de entrada al Scope es un multiplexor, Mux)

Figura 1.3, archivo 4 taller 1

i. Qu resultado obtiene?

Modifique el modelo anterior segn se indica en la Figura 1.4. Configure las fuentes de manera que la fuente binaria despus del convertidor (Bit to integer),

entregue valores en el mismo rango que el Random Integer Generator, cuyo M-ary number ser 16.

Escoja un valor para el sample time de ambas fuentes, de manera que las muestras a la salida del convertidor y el Random integer Generator, tengan la misma duracin.

Simule durante 50 veces la duracin del sample time del Random Integer Generator.

Figura 1.4, archivo 4 taller 1

j. Muestre la grfica obtenida en el Scope.