Modulación

teleinformática para Ingenieros en Sistemas de Información, Segunda Edición 1© EDITORIAL REVERTÉ, S. A., 2000 Copyright© Antonio Ricardo Castro y Rubén Jorge Fusario© iGebeneT 2000 www.igebenet.com

FIGURA 4.1 ESQUEMA DEL PROCESO DE MODULACIÓN. 2FIGURA 4.2 ESQUEMA DEL PROCESO DE DEMODULACIÓN. 2FIGURA 4.3 CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE MODULACIÓN. 3FIGURA 4.4 FORMA DE ONDA DE UNA PORTADORA SINUSOIDAL 4FIGURA 4.5 MODULACIÓN DE AMPLITUD CON UNA SEÑAL ANALÓGICA. 5FIGURA 4.6 MODULACIÓN DE AMPLITUD CON UNA SEÑAL DIGITAL. 5FIGURA 4.7 MODIFICACIÓN DE AMPLITUD POR SUPRESIÓN DE LA ONDA

PORTADORA. 6FIGURA 4.8 ESQUEMA DE UN MODULADOR AM. 7FIGURA 4.9 ESPECTRO DE LA SEÑAL MODULADORA Y DE LA SEÑAL MODULADA. 7

FIGURA 4.10 FUNCIÓN f(t) Y SU TRANSFORMADA DE FOURIER. 8FIGURA 4.11 PROCESO DE MODULACIÓN: DISTRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS. 9FIGURA 4.12 MODULACIÓN DE AMPLITUD Y MODULACIÓN DE FRECUENCIA: Señal

moduladora de origen analógico. 10FIGURA 4.13 MODULACIÓN DE AMPLITUD Y MODULACIÓN DE FRECUENCIA: Señal

moduladora de origen digital. 11FIGURA 4.14 MODULACIÓN DE FRECUENCIA UTILIZANDO COMO MODULADORA

UNA SEÑAL BINARIA. 12FIGURA 4.15 ESPECTRO DE FRECUENCIA PARA MODULACIÓN FSK. 13FIGURA 4.16 ESPECTRO DE FRECUENCIA PARA MODULACIÓN FSK. 13FIGURA 4.17 ESPECTRSO DE UNA SEÑAL MODULADA EN FRECUENCIA DE BANDA

ANCHA PARA DISTINTOS VALORES DE B. 14FIGURA 4.18 SEÑAL MODULADA EN FASE POR UNA SEÑAL MODULADORA DIGITAL.

15FIGURA 4.19 ESQUEMA PARA 2 PSK. 15FIGURA 4.20 SEÑAL PARA 2 PSK EN FUNCIÓN DEL TIEMPO. 16FIGURA 4.21 SISTEMA DE MODULACIÓN 4PSK. 17FIGURA 4.22 COMPARACIÓN ENTRE LA SEÑAL BINARIA CONVENCIONAL Y UNA

CORRESPONDIENTE A DIBITS. 18FIGURA 4.23 CONVERSIÓN DE UNA SECUENCIA DE BITS EN DOS SECUENCIAS DE

DIBITS. 19FIGURA 4.24 ASIGNACIÓN DE FASES. 19FIGURA 4.25 DIAGRAMA VECTORIAL DE UN SISTEMA DE MODULACIÓN 4PSK. 20FIGURA 4.26 DIAGRAMA DE FASES DE UNA SEÑAL MODULADA EN 8PSK. 21FIGURA 4.27 DIAGRAMA VECTORIAL: MÉTODOS 4 PSK, 8 PSK, 1 QAM Y 1 PSK. 22FIGURA 4.28 DIFERENTES MÉTODOS DE MODULACIÓN: COMPARACIÓN ENTRE LOS

MISMOS. 22FIGURA 4.29 SISTEMA MUESTREADOR ELEMENTAL. 24FIGURA 4.30 SEÑALES DE ENTRADA Y SALIDA DE UN MUESTREADOR. 24FIGURA 4.31 MUESTREO NATURAL Y MUESTREO CON RETENCIÓN. 25FIGURA 4.32 CARACTERÍSTICAS DE TRANSFERENCIA DE UN CUANTIFICADOR. 26FIGURA 4.33 SEÑALES RELACIONADAS CON EL PROCESO DE CUANTIFICACIÓN. 27FIGURA 4.34 LEY DE CUANTIFICACIÓN UNIFORME TÍPICA. 28FIGURA 4.35 CURVAS DE COMPRESIÓN DE SMITH PARA DISTINTOS VALORES DEL

PARÁMETRO µ. 29FIGURA 4.36 CURVA SEGMENTADA PARA LA LEY A. 30FIGURA 4.37 PULSOS OBTENIDOS A LA SALIDA DEL PROCESO DE CODIFICACIÓN. 31FIGURA 4.38 MODULACIÓN POR PULSOS: SEÑAL PORTADORA. 32

FIGURA 4.39 TRENES DE PULSOS CON DISTINTA POSICIÓN DE LOS PULSOS. 32FIGURA 4.40 SISTEMAS DE MODULACIÓN POR PULSOS. 33FIGURA 4.41 ETAPAS DE UN SISTEMA DE TRANSMISIÓN PCM. 34FIGURA 4.42 MODULACIÓN DELTA. 35FIGURA 4.43 ESQUEMA BÁSICO DE UN MODULADOR DELTA. 35FIGURA 4.44 SEÑALES DE UN MODULADOR DELTA. 36FIGURA 4.45 MODULACIÓN DELTA ADAPTATIVA. 37FIGURA 4.46 EQUIPO TÍPICO DE UN SISTEMA DE MULTIPLEXADO. 38FIGURA 4.47 ASIGNACIÓN DE FRECUENCIAS EN UN SISTEMA DE N SUBCANALES. 39FIGURA 4.48 TRANSFORMACIÓN DE SEÑALES EN LOS MULTIPLEXORES FDM PARA LA

GENERACIÓN DE SUBCANALES EN LA TRANSMISIÓN DE DATOS. 39FIGURA 4.49 ESQUEMA DE FORMACIÓN DE LOS PREGRUPOS EN UN GRUPO BÁSICO.

40FIGURA 4.50 FORMACIÓN DE UN GRUPO BÁSICO. 41FIGURA 4.51 ESQUEMA DE MULTIPLEXACIÓN DE LA UIT-T PARA 2700 CANALES

ANALÓGICOS DE VOZ. 42FIGURA 4.52 ESQUEMA DE MULTIPLEXACIÓN BELL. 43FIGURA 4.53 MULTIPLEXOR TDM. 43FIGURA 4.54 PROCESO DE MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO. 44FIGURA 4.55 ASIGNACIÓN DE TIEMPOS: SISTEMA DE N SUBCANALES. 44FIGURA 4.56 SISTEMA DE MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO:

ENTRELAZADO DE DÍGITOS. 45FIGURA 4.57 SISTEMA TDM CON ENTRELAZADO DE CARACTERES. 46FIGURA 4.58 DISTRIBUCIÓN DE CANALES: SISTEMA PCM 30. 47FIGURA 4.59 DISTRIBUCIÓN DE CANALES: SISTEMA PCM 24. 48FIGURA 4.60 FORMACIÓN DE LAS ÓRDENES DE MULTIPLEXACIÓN SUPERIOR EN UNA

RED DE ALTA CAPACIDAD. 49FIGURA 4.61 ESQUEMA DE FORMACIÓN DE UN HAZ DE 7680 CANALES: NORMAS UIT.

50FIGURA 4.62 JERARQUÍA DIGITAL —NORMA EUROPEA. 51FIGURA 4.63 JERARQUÍA DIGITAL —NORMA AMERICANA. 51FIGURA 4.64 JERARQUÍA DIGITAL —NORMA JAPONESA. 51FIGURA 4.65 JERARQUÍA DIGITAL SINCRÓNICA (SDH). 52FIGURA 4.66 ESQUEMA DE HARDWARE DE TRANSMISIÓN ENTRE NODOS DE UNA

INSTALACIÓN SDH. 52FIGURA 4.67 SECCIÓN DE UNA TRAMA SDH. 53FIGURA 4.68 ESTRUCTURA DE UNA TRAMA SDH EN DOS DIMENSIONES. 53FIGURA 4.69 ESQUEMA DE LA TRAMA STM-1. 54FIGURA 4.70 CAPACIDAD DE TRANSPORTE POR NIVELES DE MULTIPLEXACIÓN. 55FIGURA 4.71 CONTENEDORES VIRTUALES: JERARQUÍA DIGITAL SINCRÓNICA

(SDH). 55FIGURA 4.72 CONTENEDORES VIRTUALES: SU USO PARA EL TRANSPORTE DE

SEÑALES. 55FIGURA 4.73 PROVISIÓN DE UN GRUPO BÁSICO A UN USUARIO FINAL DESDE UNA

RED PLESIÓCRONA Y DESDE UNA RED SINCRÓNICA. 56FIGURA 4.74 CAPACIDAD DE TRANSPORTE POR NIVELES DE MULTIPLEXACIÓN. 57FIGURA 4.75 FORMA GENERAL DE UNA TRAMA SONET. 58FIGURA 4.76 JERARQUÍAS SONET Y SDH: RELACIONES ENTRE AMBAS. 59FIGURA 4.77 COMPARACIÓN ENTRE EL MÉTODO TDM Y STDM. 60

4modulación,digitalización ymultiplexación

de señales

2 teleinformática para Ingenieros en Sistemas de Información, Segunda Edición

Copyright© Antonio Ricardo Castro y Rubén Jorge Fusario © EDITORIAL REVERTÉ, S. A., 2000www.igebenet.com © iGebeneT 2000

Índice capítulo 4

FIGURA 4.1 ESQUEMA DEL PROCESO DE MODULACIÓN.

FIGURA 4.2 ESQUEMA DEL PROCESO DE DEMODULACIÓN.

Señal moduladoraa(t) ⇒ origen analógico od(t) ⇒ origen digital

Señal portadora ⇒ p(t) Modulador Señal modulada ⇒ m(t)

DemoduladorSeñal modulada ⇒ m(t)

Señal moduladora

a(t) ⇒ origen analógico od(t) ⇒ origen digital

Señal portadora ⇒ p(t)(se descarta)


Índice capítulo 4

FIGURA 4.3 CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE MODULACIÓN.

Métodosde

modulación

FSK de banda angosta

FSK de banda ancha

Modulación de amplitud(ASK-Amplitud Shift Keying)

Modulación defrecuencia

(FSK-Frecuency Shift Keying)

Modulación de fase(PSK-Phase Shift Keying)

PSK convencional

DPSK diferencial(Differential Phase Shift Keying)

Modulaciónmultifase y multinivel

PSKPSKPSKQAMQAM

Modulación por onda continua

Modulaciónpor pulsos

Analógica

Digital

Modulación de pulsos en amplitud (PAM)

Modulación de pulsos por duración ovariación de pulsos (PDM)

Modulación de pulsos por variación dela posición del pulso (PPM)

Modulación codificada de pulsos (PCM)

Modulación delta (DM)

Modulación delta adaptativa

Modulación diferencial PCM o de Q niveles

48

1616M


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Índice capítulo 4

FIGURA 4.4 FORMA DE ONDA DE UNA PORTADORA SINUSOIDAL

p(t)

Tp

Ap

fp1Tp------ frecuencia de la portadora= =

Ap amplitud máxima de la portadora=

Tp periodo de la portadora=

ωp 2π fp pulsación de la portadora==

θp fase de la portadora=

p t( ) amplitud instantánea de la señal=


Índice capítulo 4

FIGURA 4.5 MODULACIÓN DE AMPLITUD CON UNA SEÑALANALÓGICA .

FIGURA 4.6 MODULACIÓN DE AMPLITUD CON UNA SEÑALDIGITAL.

a(t)

Sin modulaciónComienzo de la modulación

Señal moduladora

tA

m(t) Señal modulada

Ap

Portadorasin modular Portadora modulada

t

d(t)

Sin modulación

Señal moduladora

t

m(t)

Señal modulada

t



Índice capítulo 4

FIGURA 4.7 MODIFICACIÓN DE AMPLITUD POR SUPRESIÓNDE LA ONDA PORTADORA.

d(t)

Señal moduladora digital

Portadora suprimida

Señal modulada

0

1 0 1 0 1 0 1

T

T 2T 3T 4T 5T 6T 7T t

t


Índice capítulo 4

FIGURA 4.8 ESQUEMA DE UN MODULADOR AM.

FIGURA 4.9 ESPECTRO DE LA SEÑAL MODULADORA Y DE LASEÑAL MODULADA.

d(t)

1 0 1 0 1MezcladorModulador

FILTROSecuencia deunos y ceros

Señal moduladaen amplitud MA

Portadorasen (2π fpt)

– B 0 + B fSeñal moduladora

espectro de frecuencia

– fp – B fp – fp + B 0 fp – B fp fp + B f

espectro desplazadoen – fp

espectro desplazadoen + fp



Índice capítulo 4

FIGURA 4.10 FUNCIÓN f(t) Y SU TRANSFORMADA DE FOURIER.

f(t)

Dominio del tiempo

Dominio de la frecuencia

A un tren de pulsos le corresponde enel dominio de frecuencia un espectro discreto


Índice capítulo 4

FIGURA 4.11 PROCESO DE MODULACIÓN: DISTRIBUCIÓN DEFRECUENCIAS.

Frecuencia

Amplitud

0– ωp ωa– – ωp– ωp ωa+ ωp ωa– + ωpωp ωa+– ωp ωa– + ωp



Índice capítulo 4

FIGURA 4.12 MODULACIÓN DE AMPLITUD Y MODULACIÓN DEFRECUENCIA: Señal moduladora de origenanalógico.

a(t)

Señal aSeñal moduladora t

m(t)

Señal b

Modulación de amplitud

t

m(t)

Señal ct

Modulación de frecuencia


Índice capítulo 4

FIGURA 4.13 MODULACIÓN DE AMPLITUD Y MODULACIÓN DEFRECUENCIA: Señal moduladora de origendigital.

d(t)

Señal at

Señal digital d(t) moduladora

m(t)

Señal bt

Modulación de amplitud

Modulación de frecuencia

tSeñal c

m(t)



Índice capítulo 4

FIGURA 4.14 MODULACIÓN DE FRECUENCIA UTILIZANDOCOMO MODULADORA UNA SEÑAL BINARIA.

0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0

F1 F2 F1 F1 F1 F2 F1 F2 F2 F1 F1


Índice capítulo 4

FIGURA 4.15 ESPECTRO DE FRECUENCIA PARA MODULACIÓNFSK.

FIGURA 4.16 ESPECTRO DE FRECUENCIA PARA MODULACIÓNFSK.

1Portadora

Banda lateralderecha

Banda lateralizquierda

fc – fmfc fc + fm

∆F = fm

1 Portadora

m/2

Banda lateralderecha

Banda lateralizquierda

fc – fm fc fc + fm

∆f = 2 fm

m/2



Índice capítulo 4

FIGURA 4.17 ESPECTRSO DE UNA SEÑAL MODULADA ENFRECUENCIA DE BANDA ANCHA PARA DISTINTOSVALORES DE Β.

ffp – fm fc fp + fm

ffp – 2fm fc fp + 2fm

2∆f

ancho de banda

ancho de banda

fp – 8fm fp

ffp + 8fm

Incr

emen

to d

el ín

dice

de

mod

ulac

ión

ββ = 0,02

β = 1

β = 5

donde:fp = frecuencia de la señal portadorafm = frecuencia máxima que puede tomar la señβ = índice de modulación


Índice capítulo 4

FIGURA 4.18 SEÑAL MODULADA EN FASE POR UNA SEÑALMODULADORA DIGITAL.

FIGURA 4.19 ESQUEMA PARA 2 PSK.

0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0

Cambio de fase

Señalmodulada

Señal moduladora

A

B

1

Para mayor claridad se repre-sentan las señales correspon-dientes a las expresiones(4.20) y (4.21) por los puntosA y B, respectivamente

El radio de la circunferencia esigual a 1 y representa la amplitudnormalizada de la portadora



Índice capítulo 4

FIGURA 4.20 SEÑAL PARA 2 PSK EN FUNCIÓN DEL TIEMPO.

x(t)0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0

Inversión de fase


Índice capítulo 4

FIGURA 4.21 SISTEMA DE MODULACIÓN 4PSK.

Sentido de variaciónde la fase

"01"90º

"11" "00"

180º 0º

270º "10"



Índice capítulo 4

FIGURA 4.22 COMPARACIÓN ENTRE LA SEÑAL BINARIACONVENCIONAL Y UNA CORRESPONDIENTE ADIBITS.

1

0

11

10

01

00

BIT BIT

DIBIT

Tbit virtual Tbit virtual

Tdibit

SECUENCIAS DE DIBITS


Índice capítulo 4

FIGURA 4.23 CONVERSIÓN DE UNA SECUENCIA DE BITS ENDOS SECUENCIAS DE DIBITS.

FIGURA 4.24 ASIGNACIÓN DE FASES.

Secuencia debits originales

Conversión 1

Conversión 2

1 0 0 1 0 0 1 0 1 1

1 0 0 1 1

0 1 0 0 1

Secuenciade bits

DIBITA

DIBITB FASE

00 0 0 0º + 45º = 45º

01 0 1 0º – 45º = 315º

11 1 1 180º + 45º = 225º

10 1 0 180º + 45º = 135º



Índice capítulo 4

FIGURA 4.25 DIAGRAMA VECTORIAL DE UN SISTEMA DEMODULACIÓN 4PSK.

45º

315º225º

135º

0

00

0

01

1

11

1

10

Índice capítulo 4

teleinformática para Ingenieros en Sistemas de Información, Segunda Edición 21© EDITORIAL REVERTÉ, S. A., 2000 Copyright© Antonio Ricardo Castro y Rubén Jorge Fusario

FIGURA 4.26 DIAGRAMA DE FASES DE UNA SEÑAL MODULADA EN 8PSK.

000

010

011

111

110

100

101

001

1

Nº desecuencia

Dígitosbinarios

Faseasignada

1

2

3

4

5

6

7

8

011

010

000

001

101

100

110

111

0º

45º

90º

135º

180º

225º

270º

315º

θ = 45°



Índice capítulo 4

FIGURA 4.27 DIAGRAMA VECTORIAL: MÉTODOS 4 PSK, 8 PSK, 1 QAM Y 1 PSK.

4 PSK 8 PSK 16 QAM 16 PSK


Índice capítulo 4

FIGURA 4.28 DIFERENTES MÉTODOS DEMODULACIÓN: COMPARACIÓN ENTRELOS MISMOS.

Métodos de modulaciónCaracterísticas

técnicas

Cantidad de nivelesdiscretos de amplitud

Número de fases diferentes

Estados diferentes de la portadora modulada

Número de bits representado por estado de la portadora

Ancho de banda utilizado en bps/Hz

Ancho de banda realrequerido para transmisión(referido a duración de bit)

Relación señal ruido (db)para un BER = 10–6 (ver 3)

2 PSK 4 PSK 8 PSK 16 PSK 16 QAM

1 1 1 1 3

2 4 8 16 12

2 4 8 16 16

1 2 3 4 4

0,7 1,4 2,1 2,8 2,8

1,4 0,7 0,47 0,35 0,35

13 16 22 30 28



Índice capítulo 4

FIGURA 4.29 SISTEMA MUESTREADOR ELEMENTAL.

FIGURA 4.30 SEÑALES DE ENTRADA Y SALIDA DE UNMUESTREADOR.

Terminalde

entrada

Tierra

fm

Seña

l ana

lógi

cade

ent

rada

E(t

)

Señal de salidam

uestreada S(t)

E(t): Señal de entradaS(t): Señal de salidafm: Frecuencia de muestreo

E(t)

S(t)

tiempo

tiempo

Instantes de muestreo

E(t): Señal de entrada al muestreadorS(t): Señal de salida del muestreador


Índice capítulo 4

FIGURA 4.31 MUESTREO NATURAL Y MUESTREO CONRETENCIÓN.

E(t)

p(t)

S(t)

R(t)

Señal a digitalizar

tiempo

tiempo

tiempo

tiempo

Tren de pulsos

Muestreo natural

Muestreo con retención



Índice capítulo 4

FIGURA 4.32 CARACTERÍSTICAS DE TRANSFERENCIA DE UNCUANTIFICADOR.

x(t)

y(t)

y(t)

Salto de cuantificación

Cuantificador

Nivelescuánticos

x(t)


Índice capítulo 4

FIGURA 4.33 SEÑALES RELACIONADAS CON EL PROCESO DECUANTIFICACIÓN.

Tensión de salidadel cuantificador

y(t)

y(t)

Curva Ax(t)

x(t)

– 8 – 6 – 4

– 4

– 2 2 4 6 8

– 8 – 6 – 2 2 4 6 8

Tensión deentrada

Pulsos modulados enamplitud y cuantificados

Señalanalógica

Instantes demuestreo

Error decuantificación

fm – 1/Tm

(diferencia entre la señalanalógica y los pulsos

cuantificados)

Tm

– 10– 12



Índice capítulo 4

FIGURA 4.34 LEY DE CUANTIFICACIÓN UNIFORME TÍPICA.

y+ 1

y = f (frecuencia)

+ 1frecuencia

– 1

– 1


Índice capítulo 4

FIGURA 4.35 CURVAS DE COMPRESIÓN DE SMITH PARADISTINTOS VALORES DEL PARÁMETRO µ.

1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

µ

µ = 1

000

µ = 1

00

µ = 3

0

µ = 5

µ = 1

Sin co

mpr

esión

(µ =

0)



Índice capítulo 4

FIGURA 4.36 CURVA SEGMENTADA PARA LA LEY A.

1

7/8

6/8

5/8

4/8

Pendiente = 4

3/8

Pendiente = 8

Pendiente = 16

Pendiente = 32

1/8

2/8

Pendiente = 2

Pendiente = 1

Pendiente = 0,50

Pendiente = 0,25

11/21/41/81/16

1/321/641/128

Índice capítulo 4


FIGURA 4.37 PULSOS OBTENIDOS A LA SALIDA DEL PROCESO DE CODIFICACIÓN.

7531

7 64 5

t (s)

t (s)

Pulsos codificados

Pulsos cuantificados

7 6 4 5

1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1

Pulsos PAMSeñal digitalcodificada

01234567

000001010011100101110111

Niveles de amplitud(en volts) Código binario



Índice capítulo 4

FIGURA 4.38 MODULACIÓN POR PULSOS: SEÑAL PORTADORA.

FIGURA 4.39 TRENES DE PULSOS CON DISTINTA POSICIÓN DE LOS PULSOS.

f(t)

A

t (s)T

D

T = PeríodoA = AmplitudD = Duración o ancho del pulso dentro del período

Donde:

f(t)

f(t)

5

0

t1

t2

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

A

t (s)

T

T

5

0

1,5

t (s)

t1 = 1 segundo;t2 = 2 segundos;Amplitud = 5;Período = 4 segundos;Duración = 1,5 segundos

Valores:


Índice capítulo 4

FIGURA 4.40 SISTEMAS DE MODULACIÓN POR PULSOS.

Portadora

Señal analógica de entrada

(PAM) Modulación por amplitud de pulsos

(PDM) Modulación por duración de pulsos

(PPM) Modulación por posición de pulsos



Índice capítulo 4

FIGURA 4.41 ETAPAS DE UN SISTEMA DE TRANSMISIÓN PCM.

Circuito integrado

ETDFuente

F

Filtro pasa bajos

M

Muestreador

Cuantificador

C Co

Codificación

Canal decomunicaciones

Enlacesatelital

Repetidoresregenerativos

Enlace satelital

RR

RR

RR

Canal decomunicaciones

Circuito integrado

Circuito deregeneración

Decodificador

Filtro dereconstrucción ETD

Colector

F De Ci

Índice capítulo 4


FIGURA 4.42 MODULACIÓN DELTA. FIGURA 4.43 ESQUEMA BÁSICO DE

UN MODULADOR DELTA.

Arranque Persecución

Sobrecarga dependiente

e(t)

s(t)

A

p(t)

– A

– A

Ts

Generadorde pulsos d(t)

e(t)entrada A(t) Modulador

de pulsosSalidap(t)

Amplificadordiferencial

Integrador

s(t)

d(t) = pulsos provenientes del generador de pulsose(t) = señal analógica de entrada al modulador deltap(t) = pulsos de salida del modulador deltas(t) = señal de aproximación escalonada

donde:



Índice capítulo 4

FIGURA 4.44 SEÑALES DE UN MODULADOR DELTA.

p(t) Señal de salida del modulador Delta

A(t) Señal de salida del amplificador diferencial

S(t) Señal escalonada

d(t) Señal del generador de pulsos

Instantes de muestreo


Índice capítulo 4

FIGURA 4.45 MODULACIÓN DELTA ADAPTATIVA.

e(t)

S(t)

A mínima

A máxima

(Altura del escalón variable entreA mínima y A máxima)



Índice capítulo 4

FIGURA 4.46 EQUIPO TÍPICO DE UN SISTEMA DE MULTIPLEXADO.

C1

C2

C3

C4

Cn

Canal únicoMx Mx

Multiplexor

Demultiplexor

Fuente Sumidero


Índice capítulo 4

FIGURA 4.47 ASIGNACIÓN DE FRECUENCIAS EN UN SISTEMADE N SUBCANALES.

FIGURA 4.48 TRANSFORMACIÓN DE SEÑALES EN LOSMULTIPLEXORES FDM PARA LA GENERACIÓN DESUBCANALES EN LA TRANSMISIÓN DE DATOS.

frecuencia

Subcanal NAncho de bandadel subcanal

…

…

Subcanal 7

Subcanal 6

Subcanal 5

Subcanal 4

Subcanal 3

Subcanal 2

Subcanal 1t (tiempo)

Bandas de protección

Anc

ho d

e ba

nda

∆f d

el c

anal

con

side

rado

Valores

binarios

Frecuencias

transmitidas

Señal analógica

transmitida

0

1

fi + ∆f (fi + ∆f)t

fi – ∆f (fi – ∆f)t

sen 2

sen 2

∆f = excursión de frecuencia (depende de la velocidad de modulación)

Donde:

fi = frecuencia central del subcanal



Índice capítulo 4

FIGURA 4.49 ESQUEMA DE FORMACIÓN DE LOS PREGRUPOSEN UN GRUPO BÁSICO.

0,3 a 3,4 kHz cada canalcanal 1

canal 2

canal 3

canal 4

canal 5

canal 6

canal 7

canal 8

canal 9

canal 10

canal 11

canal 1284 kHz 96 kHz 108 kHz 120 kHz

60 kHz Ancho de banda 108 kHz


Índice capítulo 4

Formación de un grupo básicoa partir de canales simples

Canal de voz Frecuencia de la portadora

Ancho de banda usado

Canal 1Canal 2Canal 3Canal 4Canal 5Canal 6Canal 7Canal 8Canal 9Canal 10Canal 11Canal 12

64 kHz68 kHz72 kHz76 kHz80 kHz84 kHz88 kHz92 kHz96 kHz

100 kHz104 kHz108 kHz

60 a 64 kHz64 a 68 kHz68 a 72 kHz72 a 76 kHz76 a 80 kHz80 a 84 kHz84 a 88 kHz88 a 92 kHz92 a 96 kHz

96 a 100 kHz100 a 104 kHz104 a 108 kHz

FIGURA 4.50



Índice capítulo 4

FIGURA 4.51 ESQUEMA DE MULTIPLEXACIÓN DE LA UIT-TPARA 2700 CANALES ANALÓGICOS DE VOZ.

Ancho defrecuencia

de voz

Ancho debanda(kHz)

123456789101112

0–44–88–1212–1616–2020–2424–2828–3232–3636–4040–4444–48

1 (12 cm)2 -3 -4 -5 -

1 (60 canales)2 -3 -4 -5 -

1 (300 canales)2 -3 -

1 (900 canales)2 -3 -Total

60canales

Total 300

canales

Total900

canales

Total2700

canales

Grupoprimario

Ancho debanda

Ancho debanda

Ancho debanda

Ancho debanda

Ancho debanda

48 kHz60–108 kHz

Grupo secundario

Grupoterciario

Grupo cuaternario

Grupoquinario

240 kHz312–552 kHz

1200 kHz312–1512 kHz

3716 kHz312–4028 kHz

12026 kHz312–12338 kHz


Índice capítulo 4

Esquema de multiplexación BELLpara 3600 canales analógicos de voz

Denominación BELL Canales Frecuencias usadas Cantidad1

Grupo básicoSupergrupoGrupo Maestro LGrupo Maestro USuper Grupo Maestro2

1260

600600

3600

60 a 108 kHz312 a 552 kHz60 a 2788 kHz

564 a 3084 kHz564 a 17 548 kHz

51010

6

FIGURA 4.52

FIGURA 4.53 MULTIPLEXOR TDM.

A

ejemplo del esquema de funcionamiento

B

C

D

E

A

B

C

D

E

ETDETD

TDM TDM

Trama Trama

Módem Módem

Multiplexor Multiplexor

e ed dc cb ba a



Índice capítulo 4

FIGURA 4.54 PROCESO DE MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DETIEMPO.

FIGURA 4.55 ASIGNACIÓN DE TIEMPOS: SISTEMA DE N SUBCANALES.

Técnica de multiplexación en el tiempo

Filtros Filtros

S1(t)

S2(t)

S3(t)

S4(t)

S1(t)

S2(t)

S3(t)

S4(t)

Multiplexortransmisor

Conmutadoressincronizados

Multiplexorreceptor

trama

SUBCANALESFrecuencia

Anc

ho d

e ba

nda

∆f

1 2 3 4 N tiempo


Índice capítulo 4

FIGURA 4.56 SISTEMA DE MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DETIEMPO: ENTRELAZADO DE DÍGITOS.

Canal A

Canal B

Canal C

Canal D0 1 0 0 0 0 1 0

0 0 0 1 0 0 0 0

1 0 1 0 1 0 1 0

1 0 0 0 1 0 0 1

8 7 6 5 4 3 2 1

Número de dígito

1er bit transmitidoD

3C

3B3 A

3D

2C

2

B2 A2

D1

C1

B1 A1



Índice capítulo 4

FIGURA 4.57 SISTEMA TDM CON ENTRELAZADO DE CARACTERES.

Canal A

Canal B

Canal C

Canal D

Número de carácter

1er carácter transmitido

C4

1 0 1 0 0 0 0 1

0 1 0 0 1 0 1 0

1 0 1 0 0 1 0 0

1 0 1 0 1 0 0 0

8 7 6 5 4 3 2 1

C3

C2

C1

B1B2B3B4B5B6B7B8 A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8


Índice capítulo 4

FIGURA 4.58 DISTRIBUCIÓN DE CANALES: SISTEMA PCM 30.

intervalos:

t = 3,9

1 2 16 17 29 30 31

canal desincro-nismo

8 bits canal de voz canal de señalización

1 bit = 488 ns

Primer orden digital posee 31 canales y opera a 2048 Kbps

30 canales de voz

1 canal de señalización (ch 16)

1 canal de sincronismo (ch 0)8000 tramos de 256 bits c/u

0



Índice capítulo 4

FIGURA 4.59 DISTRIBUCIÓN DE CANALES: SISTEMA PCM 24.

Trama de 193 bits (125 microsegundos)

Canal Canal Canal Canal Canal

1 2 3 4 24

Tiempo

El bit 8es paraseñalización

7 bits de datos por canal y por

muestra

El bit 193es el códigode la trama


Índice capítulo 4

FIGURA 4.60 FORMACIÓN DE LAS ÓRDENES DE MULTIPLEXACIÓN SUPERIOR EN UNA RED DE ALTA CAPACIDAD.

Orden 1Orden 2

Orden 3Orden n

Orden 1Orden 2

Orden 3Orden n

Medio



Índice capítulo 4

FIGURA 4.61 ESQUEMA DE FORMACIÓN DE UN HAZ DE 7680 CANALES: NORMAS UIT.

VFPrimario

1234 1

234 1

234 1

234

Secu

ndar

io

Terc

iario

Cua

tern

ario

Qui

nario

30 canales de información

1º orden2,048 Mbps

120canales

2º orden8,448 Mbps

480canales

3º orden34 Mbps

1920 canales

4º orden140 Mbps

7680canales

5º orden560 Mbps


Índice capítulo 4

1. Estos grupos u órdenes de multiplexación se suelen denominar E1, E2, etc., que sig-nifican Estándar europeo.

2. Estos grupos u órdenes de multiplexación se suelen denominar T1, T2, T3, T4.

FIGURA 4.62 Jerarquía digital —Norma europea

Orden1Velocidad de transmisión

Cantidad de bits por trama

Duración de la trama en �s

12345

2,048 Mbps8,448 Mbps

34,368 Mbps139,264 Mbps564,992 Mbps

256848

153629042688

125,00100,3844,6920,85

4,70

FIGURA 4.63 Jerarquía digital —Norma americana


Grupos de orden inferior Nº de canales

1234


44,736 Mbps139,264 Mbps

473

2496

6722016

FIGURA 4.64 Jerarquía digital —Norma japonesa


Grupos de orden inferior Nº de canales

1234


32,064 Mbps97,728 Mbps

453

2496

4801440



Índice capítulo 4

FIGURA 4.65 Jerarquía Digital Sincrónica (SDH)

Denominación Velocidad exacta Valor de N Nº de canales Velocidad simplificadaSTM-1STM-4STM-16STM-64STM-256

155,520 Mbps622,060 Mbps

2488,320 Mbps9953,280 Mbps

39 813,120 Mbps

14

1664

256

18907560

30 240120 960483 840

155 Mbps620 Mbps2,5 Gbps10 Gbps40 Gbps

FIGURA 4.66 ESQUEMA DE HARDWARE DE TRANSMISIÓN ENTRE NODOS DE UNA INSTALACIÓN SDH.

Multiplexor

Equipo de líneaNODO

Repetidores

Sección

Línea

Equipo de línea

Multiplexor

NODO

Camino

Índice capítulo 4


FIGURA 4.67 SECCIÓN DE UNA TRAMA SDH.

FIGURA 4.68 ESTRUCTURA DE UNA TRAMA SDH EN DOS DIMENSIONES.

esquema lineal

SOH

Sección deencabezado

Capacidad totalde carga

PAYLOAD

STM-N

Forma general

1

2

3

4

5

6

7

8

9


1 × Nbytes

260 × N bytes

Capacidad neta de carga

9 × N bytes

270 × N bytes

Carga total de trama 261 × N bytes



Índice capítulo 4

FIGURA 4.69 ESQUEMA DE LA TRAMA STM-1.

1

2

3

4

5

6

7

8

9


1 × Nbytes

260 × N bytes

Carga neta de la trama

9 × N bytes

270 × N bytes


Tamaño de la trama STM-1 = 9 filas × 270 columnas (byte) = 2430 bytes/tramaVelocidad de la trama STM-1 = 2430 bytes/trama × 8 bit/byte × 8000 trama/sVelocidad de la trama STM-1 = 2430 × 64 000 bit/sVelocidad de la trama STM-1 = 155,520 Mbps

Índice capítulo 4


FIGURA 4.70 Capacidad de transporte por niveles de multiplexación

Denominación Velocidad exacta N Carga neta SOHVelocidad

equivalenteSTM-1STM-4STM-16STM-64STM-256

155,520 Mbps622,060 Mbps

2488,320 Mbps9953,280 Mbps

39 813,120 Mbps

14

1664

256

2340 bytes9360 bytes

27 440 bytes149 760 bytes599 040 bytes

81 bytes324 bytes

1296 bytes5104 bytes

20 736 bytes

0,14976 Gbps0,59904 Gbps2,39616 Gbps9,58464 Gbps

38,33856 Gbps

FIGURA 4.71 Contenedores virtuales: Jerarquía digital sincrónica (SDH)

Nº Designación del contenedor Velocidad de la multiplexación PDH

12345

VC-11VC-12VC-2VC-3VC-4

1,544 Mbps2,048 Mbps6,048 Mbps

34,368 y 44,736 Mbps139,264 Mbps

FIGURA 4.72 Contenedores virtuales: Su uso para el transporte de señales

Contenedor virtual Combinaciones posibles con otros valoresVC-4

VC-3

139,264 Mbps

34,368 o 44,736 Mbps

Una señal cuaternaria plesiócrona de igual valorTres contenedores VC-3 (34,368 o 44,736 Mbps)

7 contenedores VC-228 contenedores VC-1121 contenedores VC-12Combinaciones de los anteriores, sin superar el valor máximo



Índice capítulo 4

FIGURA 4.73 PROVISIÓN DE UN GRUPO BÁSICO A UN USUARIO FINAL DESDE UNA RED PLESIÓCRONA Y DESDE UNA RED SINCRÓNICA.

Mux

Mux

Mux

Mux

139,264 Mbps34,368 Mbps

1234 1

234 1

234

8,448 Mbps

2,048 Mbps

64 kbps1

30

SDHAnillo urbano a 155 Mbps

SDHCross Connect

DROP

34,368 Mbps

ADD

2,048 Mbps

Índice capítulo 4


FIGURA 4.74 Capacidad de transporte por niveles de multiplexación

Denominación Velocidad exacta N Capacidad de carga Nivel comparable SDH

STS-1STS-3STS-9STS-12STS-18STS-24STS-36STS-48STS-192

51,840 Mbps155,520 Mbps466,560 Mbps622,080 Mbps933,120 Mbps

1244,160 Mbps1866,240 Mbps2488,320 Mbps9 600 000 Mbps

139

1218243648

192

774 bytes2322 bytes6966 bytes9288 bytes

13 932 bytes18 576 bytes27 864 bytes37 152 bytes

148 608 bytes

NingunoSTM-1NingunoSTM-4NingunoNingunoNingunoSTM-16Ninguno



Índice capítulo 4

FIGURA 4.75 FORMA GENERAL DE UNA TRAMA SONET.

Mapa bidimensional

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Sección de encabezado1 × Nbytes

86 × N bytes

Carga neta de la trama

3 × N bytes

90 × N bytes



Índice capítulo 4

FIGURA 4.76 JERARQUÍAS SONET Y SDH: RELACIONES ENTRE AMBAS.

STM-3: 622,080 MbpsSTS-48: 622,320 Mbps

STS-36: 1866,240 Mbps

STS-24: 1244,160 Mbps STS-18: 933,120 Mbps

STM-3: 622,080 MbpsSTS-12: 822,080 Mbps

STS-9: 466,560 Mbps

STS-3: 155,520 Mbps

STM-1: 155,520 Mbps

STS-1: 51,840 Mbps

1,5 Mbps/6,3 Mbps/45 Mbps1,5 Mbps/2 Mbps/6,3 Mbps/34/45 Mbps/140 Mbps



Índice capítulo 4

FIGURA 4.77 COMPARACIÓN ENTRE EL MÉTODO TDM Y STDM.

Canal A

Canal B

Canal C

Canal D

Tiempos muertos

Canal A

Canal B

Canal C

Canal D

Multiplexor estadístico

Intervalo de tiempo durante el cual no setransmiten datos (tiempos muertos)

M

U

L

T

I

P

L

E

X

O

R

M

U

L

T

I

P

L

E

X

O

R

B1

B1

D2

D2

C2

C2

A2

A2

B2B2C

1D

1A

1

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