FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES
Programa de la Asignatura: COMUNICACIONES DIGITALES
Clave: 0109 Núm. de créditos: 10
Carrera: ING. ELECTRICO ELECTRONICO
ING. EN COMPUTACION
ING. EN TELECOMUNICACIONES
Duración del curso:
Semanas: 16
Horas: 96
Semestre: 9º, 9º, 8º
Horas a la semana:
Teoría: 4 Obligatoria: SI
Prácticas: 2 Optativa:
OBJETIVO DEL CURSO
El alumno comprenderá los aspectos y los parámetros de los principales
procesos que se llevan a cabo sobre las señales en los sistemas de comu-
nicaciones digitales y los empleará para analizar, entender la operación
total y determinar el desempeño de estos sistemas.
TEMAS
Núm: Nombre: Horas
I. INTRODUCCION. 4
II. TECNICAS DE CONVERSION ANALOGICA-DIGITAL EMPLEADAS
EN LOS SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES DIGITALES. 12
III. MULTICANALIZACION POR DIVISION DE TIEMPO. 4
IV. SISTEMAS DE COMUNICACION DIGITAL EN BANDA BASE. 12
V. SISTEMAS DE COMUNICACION DIGITAL PASA BANDA. 12
VI. CODIFICACION PARA CONTROL DE ERRORES. 12
VII. SISTEMA DE ESPECTRO ESPARCIDO. 8
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64
PRACTICAS DE LABORATORIO. 32
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96
ASIGNATURA ANTECEDENTE OBLIGATORIA :
COMUNICACIONES ANALÓGICAS (ING. ELÉCTRICO-ELECTRÓNICO,
ING. EN COMPUTACIÓN)
ASIGNATURAS ANTECEDENTES :
ANÁLISIS DE SEÑALES ALEATORIAS
ASIGNATURAS CONSECUENTES :
PROCESAMIENTO DIGITAL DE VOZ
REDES DE TELEINFORMÁTICA
SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONES
TELEFONÍA
ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS
I. INTRODUCCION.
ANTECEDENTES:
Comunicaciones Analógicas.
OBJETIVO:
El alumno conocerá la estructura de los sistemas de
comunicaciones digitales y las ventajas que tienen
éstos con respecto a los sistemas de comunicaciones
analógicos.
CONTENIDO:
I.1 Señales digitales. Ventajas de una transmisión
digital con respecto a una transmisión analógica.
I.2 Breve historia de los sistemas de comunicaciones
digitales.
I.3 Clasificación de los sistemas de comunicaciones
digitales (de acuerdo a la naturaleza de la fuente
de información).
I.3.1 Para transmitir información analógica.
I.3.2 Para transmitir información digital.
I.4 Estructura simplificada de un sistema de
comunicaciones digitales.
I.5 Estado actual de los sistemas de comunicaciones
digitales.
II. TECNICAS DE CONVERSION ANALOGICA - DIGITAL EMPLEADAS EN
LOS SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES DIGITALES.
ANTECEDENTES:
Análisis de Señales Aleatorias.
Comunicaciones Analógicas.
OBJETIVO:
El alumno comprenderá las características, las ventajas
y las desventajas de las diversas técnicas de conversión
analógica-digital empleadas para enviar señales analógicas
a través de sistemas de comunicaciones digitales.
CONTENIDO:
II.1 Teorema del muestreo. Muestreo ideal y muestreo
práctico. Modulación en amplitud de pulsos (PAM).
Multicanalización por división de tiempo.
II.2 Modulación por pulsos codificados (PCM).
II.2.1 Etapas de la modulación por pulsos codi-
ficados: Muestreo, cuantización y codifi-
cación.
II.2.2 Características de los sistemas de
muestreo y de reconstrucción de señales.
Alteraciones
que pueden sufrir las señales durante el
muestreo y la reconstrucción.
II.2.3 Cuantización. Cuantización uniforme y
no-uniforme.
II.2.4 Tipos de cuantizadores uniformes: De
mitad de tramo, de mitad de peldaño,
de redondeo y de truncado.
II.2.5 Ruido en la cuantización uniforme:
Ruido de cuantización, ruido de saturación
o sobrecarga y ruido de canal ocioso.
II.2.6 Relación señal a ruido de cuantización en
una cuantización uniforme.
II.2.7 Relación señal a ruido total del proceso
e cuantización (Ruido de cuantización
más de sobrecarga).
II.2.8 Desempeño de los cuantizadores
uniformes ante diversos tipos de
señales (Uniforme, Gaussiana, Laplaciana,
Sinusoidal, etc.).
II.2.9 Cuantización no-uniforme. Técnicas para
obtener una cuantización no-uniforme.
II.2.10 Cuantización no-uniforme mediante
compresión logarítmica analógica.
Relación señal a ruido de cuantización
empleando compresión.
II.2.11 Leyes de compresión: Ley µ y Ley A.
II.2.12 Comparación de la cuantización
no-uniforme mediante compresión con la
cuantización uniforme.
II.2.13 Ganancia por compresión. Mejora por
compresión.
II.2.14 Cuantización no-uniforme mediante
compresión digital.
II.2.15 Codificación. Código binario. Representa-
ciones de la información en código binario
(Matemática (Bits) y eléctrica (Símbolos)).
II.2.16 Códigos derivados del código binario
(Gray, BCD, complemento a 1, complemento a 2,
signo + magnitud, etc).
II.2.17 El sistema PCM en total.
II.3 Modulación de pulsos codificados diferencial (DPCM).
II.3.1 Filtros de predicción.
II.3.2 DPCM con predicción de muestras de la
señal de entrada.
II.3.3 DPCM con predicción de señal cuantizada
diferencialmente
II.4 Modulación de pulsos codificados diferencial
adaptiva (ADPCM).
II.4.1 Cuantización adaptiva.
II.4.2 Predicción adaptiva.
II.5 Otras técnicas orientadas a reducir la tasa de bits.
II.5.1 Codificación adaptiva predictiva (APC).
II.5.2 Codificación de sub-banda.
II.5.3 Vocoders.
III. MULTICANALIZACION POR DIVISION DE TIEMPO.
ANTECEDENTES:
Incluídos en esta asignatura.
OBJETIVO:
El alumno identificará las características de las
diversas variantes de la multicanalización por
división de tiempo de señales digitales.
CONTENIDO:
III.1 TDM-PCM.
III.1.2 Método directo.
III.1.3 Por etapas (1er. nivel de multicanali-
zación síncrono. Sincronización de
tramas. Niveles superiores de multi-
canalización cuasi-síncronos. Interca-
lado de bits y relleno de bits).
III.2 Jerarquías de TDM-PCM para canales telefónicos.
III.3 TDM asíncrono.
III.3.1 Intercalado de caracteres (o palabras) y
relleno de palabras.
III.3.2 Intercalado de bits y relleno de bits.
III.4 Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA).
III.5 Multicanalización por división de tiempo estadística
(STDM).
III.6 Interpolación digital de voz (DSI).
IV. SISTEMAS DE COMUNICACION DIGITAL EN BANDA BASE.
ANTECEDENTES:
Análisis de Señales Aleatorias.
Comunicaciones Analógicas.
OBJETIVO:
El alumno comprenderá los procesos por los que pasan
las señales digitales durante su transmisión a través
de un sistema de comunicación digital de banda base
y las formas de determinar y mejorar el desempeño de
estos sistemas en presencia del ruido y las interferencias.
CONTENIDO:
IV.1 Señales de banda base.
IV.2 Estructura general de un sistema de comunicación
digital de banda base.
IV.3 Códigos de línea.
IV.3.1 Función de la codificación de línea.
IV.3.2 Códigos de línea. Consideraciones para
la selección de un código de línea.
IV.3.3 Clasificación y descripción de los
diversos códigos de línea.
IV.3.4 Espectros de densidad de potencia de los
diversos códigos de línea.
IV.3.5 Ejemplos de circuitos para generar
códigos de línea.
IV.4 Scrambler.
IV.5 Velocidades de transmisión.
IV.5.1 Velocidad de bits en serie (Bits/Seg.).
IV.5.2 Velocidad en baud.
IV.5.3 Velocidad de transferencia de datos.
IV.6 Señalización multinivel.
IV.7 Conformación de pulsos.
IV.7.1 Interferencia intersimbólica (ISI).
IV.7.2 Estructura de un sistema de conformado
de pulsos para reducir la interferencia
intersimbólica (canal de transmisión,
filtros de transmisión y de recepción).
IV.7.3 Teorema de Nyquist de la simetría resi-
dual y formas de onda de Nyquist.
IV.7.4 Conformación de pulsos mediante formas
de onda de Nyquist de elevación cosenoi-
dal.
IV.7.5 Relación entre la velocidad de transmi-
sión y el ancho de banda al emplear la
conformación de pulsos.
IV.7.6 Formas de llevar a cabo prácticamente
la conformación de pulsos.
IV.7.7 Señalización de respuesta parcial
(o correlativa).
IV.8 Diagrama de ojo.
IV.9 Redes de igualación (ecualizadores).
IV.9.1 Función de la red de igualación.
IV.9.2 Características típicas de los canales
de transmisión (en particular líneas de
transmisión).
IV.9.3 Características en el dominio de la
frecuencia de las redes de igualación.
IV.9.4 Redes de igualación transversales
(realizadas mediante filtros transver-
sales). Redes de igualación automáticas
(preajustadas y adaptivas).
IV.10 Repetidores regenerativos.
IV.10.1 Función del repetidor regenerativo.
IV.10.2 Amplificación.
IV.10.3 Recuperación del reloj.
IV.10.4 Muestreo y circuitos de decisión.
IV.11 Cálculo de la tasa de bits-erróneos (BER).
IV.11.1 Modelos matemáticos del sistema de
transmisión, señales y ruido.
IV.11.2 Probabilidad de error para ruido blanco
Gaussiano.
IV.11.3 Filtros de transmisión y recepción
óptimos.
V. SISTEMAS DE COMUNICACION DIGITAL PASA BANDA.
ANTECEDENTES:
Análisis de Señales Aleatorias.
Comunicaciones Analógicas.
OBJETIVO:
El alumno comprenderá las características de las
diversas técnicas de modulación empleadas en los
sistemas de comunicaciones digitales y conocerá las
formas de elegir la técnica de modulación más
adecuada.
CONTENIDO:
V.1 Estructura general de un sistema de comunicación
digital pasa banda.
V.2 Necesidad de emplear un proceso de modulación.
Eficiencia espectral. Tipos de modulación en
sistemas de comunicaciones digitales. Aspectos
para la selección de un tipo de modulación.
V.3 Métodos de modulación con señalización binaria.
V.3.1 Variación por corrimiento de amplitud
(ASK).
V.3.2 Variación por corrimiento de fase (PSK).
V.3.3 Variación por corrimiento de frecuencia
(FSK).
V.4 Métodos de modulación con señalización multinivel.
V.4.1 Variación por corrimiento en frecuencia
M-ario (M-FSK).
V.4.2 Variación por corrimiento de fase en
cuadratura (QPSK) y variación por co-
rrimiento en fase M-ario (M-FSK).
V.4.3 Modulación de amplitud en cuadratura (QAM)
V.4.4 Variación por corrimiento de frecuencia
de fase continua (CPFSK) y variación de
mínimo corrimiento (MSK).
V.5 Métodos de detección.
V.5.1 Detectores óptimos para ASK, PSK y FSK
en presencia de ruido Gaussiano. Proba-
bilidad de error. Función de transferen-
cia de un filtro óptimo.
V.5.2 Detección coherente para señales ASK,
PSK y FSK.
V.5.3 Detección no-coherente para señales de
ASK, FSK y DPSK.
V.5.4 Detección coherente para señales M-PSK,
QAM y MSK.
V.6 Comparación de diversos métodos de modulación.
V.6.1 Ancho de banda.
V.6.2 Requerimientos de potencia.
V.6.3 Inmunidad a las alteraciones en el canal.
V.6.4 Complejidad del equipo.
V.6.5 Tasa de bits erroneos (BER).
V.7 Sincronización.
V.7.1 Sincronización de portadora (Recuperación
de portadora).
V.7.2 Sincronización de símbolo (Recuperación
de reloj).
VI. CODIFICACION PARA CONTROL DE ERRORES.
ANTECEDENTES:
Análisis de Señales Aleatorias.
OBJETIVO:
El alumno conocerá las técnicas para detectar y corregir
errores que ocasiona el ruido sobre las señales digitales.
CONTENIDO:
VI.1 Métodos de control de errores (ARQ y FEC).
Tipos de Errores. Tipos de códigos.
VI.2 Canales discretos sin memoria.
VI.3 Códigos de bloque lineales.
VI.3.1 Descripción matricial de los códigos
de bloque lineales.
VI.3.2 Síndrome de decodificación.
VI.3.3 Consideraciones de distancia mínima.
VI.3.4 Códigos de Hamming.
VI.4 Códigos cíclicos.
VI.4.1 Polinomio generador.
VI.4.2 Polinomio de comprobación de paridad.
VI.4.3 Codificador para códigos cíclicos.
VI.4.4 Cálculo del síndrome.
VI.4.5 Códigos cíclicos importantes (CRC,
Golay, BCH y Reed-Solomon).
VI.5 Modos de corrección de errores en ráfaga.
VI.6 Códigos de corrección de errores en ráfaga y
aleatorios.
VI.7 Códigos convolucionales.
VI.7.1 En el dominio del tiempo.
VI.7.2 En el dominio de transformadas.
VI.7.3 Código de árbol Trellis y diagrama
de estado.
VI.8 Decodificación de máxima verosimilitud de códigos
convolucionales.
VI.8.1 Algoritmo de Viterbi.
VI.9 Propiedades de distancia de códigos convolucionales.
VI.9.1 Límite en la tasa de bits erroneos.
VI.9.2 Ganancia de codificación asintótica.
VI.10 Decodificación secuencial de códigos convolucionales.
VI.10.1 Métrica de Fano.
VI.10.2 Algoritmo de Fano.
VI.11 Códigos de Trellis.
VII. SISTEMA DE ESPECTRO ESPARCIDO.
ANTECEDENTES:
Incluídos en esta materia.
OBJETIVO:
El alumno conocerá el funcionamiento de los sistemas de
comunicación de espectro esparcido.
CONTENIDO:
VII.1 Secuencias de seudo-ruido.
VII.2 Nociones de espectro esparcido.
VII.2.1 Espectro esparcido de secuencia directa.
VII.3 Variación por corrimiento de fase esparcida de
secuencia directa.
VII.4 Espectro esparcido por salto de frecuencia.
VII.4.1 Salto de frecuencia lento.
VII.4.2 Salto de frecuencia rápido.
VII.5 Aplicaciones.
VII.5.1 Acceso múltiple por división de código
(CDMA).
VII.5.2 Supresión de trayectorias múltiples.
TECNICAS DE ENSEÑANZA: ELEMENTOS DE EVALUACION:
Exposición oral (X) Exámenes parciales (X)
Exposición audiovisual (X) Exámenes finales (X)
Ejercicios dentro de clase (X) Trabajos y tareas fuera del aula (X)
Ejercicios fuera del aula (X) Participación en clase (X)
Seminarios ( ) Asistencia a prácticas (X)
Lecturas obligatorias (X) Otros:
Trabajo de investigación (X)
Prácticas de taller o laboratorio (X)
Prácticas de campo ( )
Otras: Utilización de paquetes de
simulación en computadora
BIBLIOGRAFIA
TEXTOS BASICOS Temas de la materia para los que se recomienda:
HAYKIN Simon. Todos
"Digital Communications."
John Wiley and Sons Inc.,E.E.U.U., 1988.
SKLAR Bernard. Todos
"Digital Communications: Fundamentals and Applications."
Prentice Hall Inc.,E.E.U.U., 1988.
COUCH Leon W. Todos
"Digital and Analog Communication Systems."
Macmillan Publishing Co.,3a.ed.,E.E.U.U., 1990.
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA
RODEN Martin S. Todos
"Digital Communication System Design."
Prentice Hall Inc.,E.E.U.U., 1988.
PEEBLES Peyton Z. Todos
"Digital Communication Systems."
Prentice Hall Inc.,E.E.U.U., 1987.
SMITH David R.
"Digital Transmission Systems." Todos
Van Nostrand Reinhold Co.,E.E.U.U., 1985.
MILLER Michael J. Todos
"Digital Transmission Systems and Networks. Vol I & II."
Computer Science Press.,E.E.U.U., 1987.