Practica 3 De Lab De Comunicaciones Good.docx

Laboratorio de Comunicaciones II- Ingeniería Eléctrica- UNAH

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Multiplex por División de Tiempo Eric Eli Rodrí[email protected] Antonio Flores Meza [email protected] Dasli Nohemí [email protected] Fanny Elena [email protected]

Junior Ochoa,[email protected] Resumen—A continuación, se presenta el procedimiento realizado en la práctica de laboratorio el cual consistía en estudiar la Multiplexación por División del Tiempo. Para ello la práctica se dividió en 4 partes principales; primero analizamos el contador de tiempos hasta llegar a obtener un contador de tiempos de “n” etapas, luego estudiamos la multiplexación y demultiplexación PAM, en tercer lugar, estudiamos nuevamente la multiplexación y demultiplexación PAM, pero con muestreo de techo plano para llegar finalmente al estudio de la diafonía en TDM-PAM esto para obtener la RCT o diafonía relativa. Palabras Clave—Demultiplexación, Multiplexación, PAM.

I.

Diafonía,

INTRODUCCIÓN

Se sabe que el multiplex por división de tiempo es una técnica donde combina varias señales analógicas y estas serán transmitidas por un solo medio de comunicación en donde facilita varias comunicaciones de forma simultánea, a lo anterior se realizaron varias pruebas, se modificó el ciclo de trabajo de una onda periódica donde el ancho relativo de su parte positiva estará en relación al periodo, se hicieron muestreos constituidos por pulsos dando como resultadouna frecuencia y desfase que se mantuvieron fijos donde solo cambiola amplitud y después volviendo a las señales transmitidas, muestreos en combinación con modulación de amplitud por pulsos en donde se altera el espectro de frecuencias siendo difícil reproducir con exactitud la señal analógica original, acoplamientodel canal con amplitud de pulsos con otro/otros produciéndose perturbaciones en la señal electromagnética. II. OBJETIVO 1) Comprensión de TDM aplicada a diferentes técnicas. 2) Interpretación de Diafonía TDM-PAM a su señal analógica original. 3) Conceptualizar el proceso de demodulación a las diferentes técnicas aplicadas al TDM.

III. MARCO TEÓRICO La multiplexación por división de tiempo (TDM) es una técnica que permite la transmisión de señales digitales y cuya idea consiste en ocupar un canal (normalmente de gran capacidad) de trasmisión a partir de distintas fuentes, de esta manera se logra un mejor aprovechamiento del medio de trasmisión. El Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) es una de las técnicas de TDM más difundidas. La multiplexación por división de tiempo (MDT) o (TDM), del inglés Time DivisionMultiplexing, es el tipo de multiplexación más utilizado en la actualidad, especialmente en los sistemas de transmisión digitales. En ella, el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo).En la imagen siguiente se representa, esquematizada de forma muy simple, un conjunto multiplexor-demultiplexor para ilustrar como se realiza la multiplexación-desmultiplexación por división de tiempo.

En este circuito, las entradas de seis canales llegan a los denominados interruptores de canal, los cuales se cierran de forma secuencial, controlados por una señal de reloj, de manera que cada canal es conectado al medio de transmisión durante un tiempo determinado por la duración de los impulsos de reloj. En el extremo distante, el desmultiplexor realiza la función inversa, esto es, conecta el medio de transmisión, secuencialmente, con la salida de cada uno de los seis canales mediante interruptores controlados por el reloj del demultiplexor. Este reloj del extremo receptor funciona de forma sincronizada con el del

Laboratorio de Comunicaciones II- Ingeniería Eléctrica- UNAH multiplexor del extremo emisor mediante señales de temporización que son transmitidas a través del propio medio de transmisión o por un camino. A. Acceso multiple por division de tiempo

El Acceso múltiple por división de tiempo (Time DivisionMultiple Access o TDMA, del inglés) es una técnica de multiplexación que distribuye las unidades de información en ranuras ("slots") alternas de tiempo, proveyendo acceso múltiple a un reducido número de frecuencias.También se podría decir que es un proceso digital que se puede aplicar cuando la capacidad de la tasa de datos de la transmisión es mayor que la tasa de datos necesaria requerida por los dispositivos emisores y receptores. En este caso, múltiples transmisiones pueden ocupar un único enlace subdividiéndole y entrelazándose las porciones. Esta técnica de multiplexación se emplea en infinidad de protocolos, sola o en combinación de otras, pero en lenguaje popular el término suele referirse al estándar D-AMPS de telefonía celular empleado en América.

B. Canales 

 

Es un sistema de transmisión en el cual un numero de comunicaciones están multiplexados en una portadora al asignar a cada comunicación un especio especifico de tiempo. El proceso se lleva a cabo "intercalando" las muestras de diferentes señales para que estas se puedan transmitir en forma secuencial por el mismo canal. TDM tiene como objetivo multiplexar "n" canales PCM; según el estándar que se escoja (ETSI o ANSI), para lograr lo que se denomina un PCM de 1er orden (E1 o T1), para esto se genera un conjunto de 16 tramas PCM numeradas de la 0 a la 15, que es el ciclo completo TDM.

C. Estructura Europea(ETSI) Usando un sistema TDM, un número de comunicaciones puede ser combinado en una portadora. Cada comunicación está representada por una serie de muestras, cada una de las

2 cuales se representa en forma de código digital. En Europa ha sido estandarizada y aceptado por la UIT un sistema TDM de 32 canales. Cada canal tiene 8 bits. Al conjunto de los 32 canales se le llama trama (Frame) y tiene 256 bits. Una llamada es asignada a un canal en una trama, esto significa que se pueden enviar 8 bits en cada trama. Como una señal de voz es muestreada cada 125µs debido al Teorema de Nyquist (Ts=1/(4kHz*2)), la muestra de un usuario es realizada en 8 bits cada 125s.Por lo tanto la duración del canal es de: (125s/32)= 3.906s La asignación de los canales en la trama es: Canal 0: Sincronización de la trama (alineación). Canal 16: Señalización. Canal 1-15 y 17-31: Voz/Datos.

D. Estructura Americana (ANSI) La cadena de bits consiste de tramas que contienen 193 bits, donde 1 bit es usado para la alineación y 192 son usados por los 24 canales de 8 bits cada uno. Los elementos básicos de una red PDH (presiocnronous digital herarchy) son los multiplexores, los sistemas digitales de distribución de conexiones (digital cross-connection) y los repetidores digitales. La estructura PDH muestra que la eficacia de los multiplexores se ha visto incrementada con los sistemas digitales de distribución de conexiones. Estas facilidades se pueden utilizar para configurar servicios dedicados punto a punto. La siguiente figura muestra un multiplexor plesiócrono.La función de los multiplexores extracción/inserción es encaminar uno o más canales de comunicación hacia una localidad intermedia, haciendo que los canales restantes continúen hacia una localidad distante.

E. Modulacion por amplitud de pulsos (PAM) Modulación PAM (pulse-amplitudemodulation) es una técnica de modulación de señales analógicas donde el desfase y la frecuencia de la señal quedan fijas y la amplitud es la que varía. Dichas amplitudes pueden ser reales o complejas. Si se representan las amplitudes en el plano complejo se tienen las denominadas constelaciones de señal. En función del número de símbolos o amplitudes posibles se llama a la modulación N-PAM. Así, se tiene 2PAM, 4PAM, 260PAM, etc. De la correcta elección de los puntos de la constelación (amplitudes) depende la inmunidad a ruido (distancia entre puntos) o la energía por bit (distancia al origen).

IV. PROCEDIMIENTO Desarrollo del experimento En este experimento se utilizan las unidades COM-6A/1, COM-6A/2 y COM-6A/3. Reciben una alimentación de

Laboratorio de Comunicaciones II- Ingeniería Eléctrica- UNAH +12 V de la fuente A, -12 V de Lafuente B y 15 V de la fuente F.

3 Arme el circuito de la figura E3.1.

3.1 Contador de tiempos del modulador El contador de tiempos del modulador de la unidad COM6A/1 suministra el registro de tiempos básicos para los sistemas TDM que investigaremos. Para examinar su operación, conecté la salida del reloj manual a la entrada CL del contador de tiempo del modulador. Avance el contador una etapa por vez, por medio de un único accionamiento del pulsador de reloj manual, y observe el estado de las salidas del contador.Conecté ahora la salida de 80 kHz del generador de reloj en lugar del reloj manual.Observe la relación entre cada salida y la salida “0”, y entre cada salida y el reloj de 80 kHz. Figura E3.1. Multiplex TDM-PAM.

Conecte una onda senoidal de 2 kHz, 4 Vpp, en el canal 1, y en canal 2 a tierra. Ajuste cuidadosamente la frecuencia de la onda senoidal para obtener una imagen estable de la salida en la pantalla del osciloscopio.

Fig. 3.1. Reloj de 80kHz

Conecte en la entrada de reset(R) a +5 V(“1” lógico)y examina nuevamente las salidas. 3.2 Obtención de un contador de tiempos de n etapas (1≤ n ˂ 10). Normalmente el contador de tiempo se está conectado como un contador de 10 etapas pero conectando la salida n a la entrada reset resulta un contador de tiempos de n etapas.

Fig. 3.3.1.Reloj 80kHz, entrada 1sinusoidal 2kHz, entrada 2 a tierra.

Conecta el contador de tiempos como un contador de cuatro etapas y examina la relación entre sus salidas.

Conecta encanal 2 una onda cuadrada de 2 kHz 2 Vpp, y repite el ajuste de frecuencia.

Fig. 3.2. Reloj de 80kHz de 4 etapas.

3.3 Un múltiplex TDM-PAM

Fig. 3.3.2. Salida, con entrada 1 sinusoidal y entrada 2 cuadrada a 2kHz.

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Sincroniza el osciloscopio la señal de entrada senoidal. Dibuje las formas de onda en los puntos en canal 1, en canal 2 y salida, una bajo la otra.

4 Figura E3.2. Demultiplex TDM-PAM y decodificador. Fije la entrada al canal 2 en 2 kHz, 4 Vpp, y dibuje las señales obtenidas en salida de canal 1 y salida de canal 2, una bajo la otra.

Fig. 3.3.3. Formas de onda en las entradas.

Conecte en canal 2 una onda senoidal de 2 kHz, 2 Vpp, en lugar de la onda cuadrada.Dibuje la forma de onda de salida.Varíe la frecuencia de la señal en canal 2 y observe el efecto sobre las formas de onda de entrada y salida.

Fig. 3.3.4 Salida con dos entradas sinuosidades a 2kHz.

3.4 Demultiplex deTDM –PAM Agregue el circuito de la figura E3.2 a la salida de demux.

Fig. 3.4.1 Señales de salida, amarilla salida canal1, verde salida canal 2.

Aumenta la frecuencia de la señal de entrada al canal 2 a 2 kHz, y baje la frecuencia de la señal de entrada al canal 1 a 1.5 kHz.Dibuje las formas de onda de salida.

Fig. 3.4.2 entrada 2 1.5kHz, canal 1 a 2kHz.

3.5Múltiplex TDM - PAM con muestreo de techo plano.

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5 3.7Diafonía en TDM – PAM. Arme el circuito de la figura E3.4.

Figura E3.2. Multiplex TDM-PAM con muestreo de techo plano.

Conecte a la entrada del canal 1 una onda senoidal de 2 kHz, 2 Vpp, y a la entrada del canal 2 una onda senoidal de 2 kHz, 4 Vpp.Sincronice el osciloscopio para la señal de entrada al canal 2.Dibuje las formas de onda de entrada y salida una bajo la otra.

Figura E3.4. Circuito para demostrar la diafonía.

Conecte la entrada del reloj del contador de tiempos del modulador a 160 kHz.Conecte ambas entradas CT1 a la salida “1” del contador de tiempos del modulador, y ambas entradas CT2 a la salida “2” del contador de tiempo del modulador.Conecte a la entrada del canal 1 una onda senoidal de 2 kHz, 8 Vpp(la entrada del canal 2 está a tierra) El ResistorR2 y el capacitor C1 simulan las características de una línea de transmisión.

Fig 3.5.1 (Formas de onda de entrada y salida del Mux TDMPAM con muestreo de techo plano)

Aumente la amplitud de la señal de entrada al canal 2 a 8 Vpp y dibuje la onda de salida.

Fig 3.5.2 (Formas de onda de entrada y salida del Mux TDMPAM con muestreo de techo plano)

Dibuje las formas de onda de salida una bajo la otra y mida la tensión eficaz de las señales de salida del canal 1 y canal 2. Del modo en que el circuito está conectado ahora no hay espacio de guarda entre los canales de tiempo del canal 1 y del canal 2.Conectando la entrada CT2 a “3” se inserta un espacio de guarda de un canal de tiempo de duración entre los dos canales. Dibuje la forma de onda de salida del canal 2 bajo las primeras dos formas de onda, y mida su valor eficaz. Conectando las entradas CT2 a otras salidas del contador de tiempos del modulador, pueden ampliarse el espacio de guarda entre los canales. Dibuje y mida la amplitud de la señal de salida del canal 2 para espacios de guarda de 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9 canales de tiempo.

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Figuras 3.7.x (Ondas de salida y su valor eficaz)

Fig 3.7.5 (Valor RMS: 281.43 mV)

Fig 3.7.1 (Valor RMS: 282.84 mV)

Fig 3.7.6 (Valor RMS: 292.74 mV)

Fig 3.7.2 (Valor RMS: 304.05 mV)

Fig 3.7.7 (Valor RMS: 298.4 mV)

V. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Fig 3.7.3(Valor RMS: 282.84 mV)

1) A partir de los resultados de la sección 3.7 dibuje un gráfico de diafonía relativa (RCT: relativecrosstalk) en función del ancho del espacio de guarda. Defina la diafonía relativa por: 𝑉𝑐2 𝑅𝐶𝑇𝐸𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝐺𝑢𝑎𝑟𝑑𝑎 = 𝑉𝑐1 [1] Donde: Vc2 – es la tensión eficaz medida a la salida del canal cuya entrada está a tierra. Vc1 – Es la tensión eficaz medida a la salida del otro canal.

Fig 3.7.4 (Valor RMS: 287.08 mV)

𝑅𝐶𝑇0 =

141.42𝑚𝑉 = 0.8163 173.24𝑚𝑉

𝑅𝐶𝑇1 =

152.02𝑚𝑉 = 0.8431 180.31𝑚𝑉

𝑅𝐶𝑇2 =

141.42𝑚𝑉 = 0.7843 180.31𝑚𝑉

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𝑅𝐶𝑇3 =

143.54𝑚𝑉 = 0.8285 173.24𝑚𝑉

𝑅𝐶𝑇4 =

140.71𝑚𝑉 = 0.8189 171.82𝑚𝑉

𝑅𝐶𝑇5 =

146.37𝑚𝑉 = 0.8038 182.08𝑚𝑉

𝑅𝐶𝑇6 =

149.19𝑚𝑉 = 0.8068 184.90𝑚𝑉

143.54𝑚𝑉 𝑅𝐶𝑇7 = = 0.8285 173.24𝑚𝑉

Figura 5. RCT en Función del Espacio de Guarda.

VI. CONCLUSIONES 1.

El objetivo de la multiplexación es el uso óptimo del ancho de banda, en el caso de TDM el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante un intervalo de tiempo, esto permite una comunicación de alta velocidad y en la actualidad es la técnica más utilizada.

2.

La Multiplexación por División de Tiempo TDM ha venido a prevalecer como método de multiplexación en las redes de telecomunicaciones modernas. Ahora se puede garantizar que cada conversación de voz es convertida a datos computarizados, transmitido una distancia arbitraria y entonces convertidos de regreso a una señal audible. La consecuencia es que la calidad de una llamada de voz transportada por TDM digital es ahora esencialmente independiente de la distancia.

3.

La multiplexación por división de tiempo es una técnica sencilla que nos permite transmitir varios mensajes, dividiendo el dominio de tiempo en ranuras. En este método, las diferentes señales de entrada son muestreadas en forma secuencial por medio de un conmutador, por lo que al final la

7 señal de salida que tendremos será una forma de onda de modulación en amplitud de pulsos (PAM) que contiene las muestras individuales de mensaje entrelazadas en forma periódica en el tiempo.

VII. REFERENCIAS [1] Frenzel.

(2003). "Sistemas Electrónicos de Comunicaciones". Madrid: Alfaomega. [2] Hinostroza, D. V. (s.f.). "Codificación de la Señal Fuente", Unidad II, Comunicaciones II.