SIMULACION DE LAS PERTURBACIONES EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN Harold Alejo Castillo – Roberto Trinidad Martínez – Brenda Aguilar Zavala Facultad de Ingeniería de Sisteas ! "lectr#nica $niversidad Tecnol#gica del %er& Ca'us (ia Av)*+ de julio, (ia-%er& ingtel)alejo.gail)co brend/ita0*1./otail)co roberto-11++.live)co
Resuen "n las counicaciones counicaciones se 'ueden 'roducir di2erentes alteraciones en el ensaje 3ue uno 3uiere transitir ! esto no solo ocurre en la vida cotidiana, sino tabi4n en los sisteas de counicaci#n de datos) (as 'erturbaciones 'erturbaciones en una transisi#n de se5ales anal#gicas o digitales no se 'ueden evitar, 'ues e6isten una serie de 2actores 3ue a2ectan la calidad de las se5ales transitidas 'or lo 3ue nunca ser7n iguales a las se5ales recibidas) %or tanto tanto la siguient siguiente e e6'erien e6'eriencia cia trata de tener una idea general general sobre c#o in2lu!e in2lu!e la 'erturbaci#n sobre una se5al, a trav4s de la siulaci#n en SCI(AB)
Palabras clave: %erturbaci#n, distorsi#n, inter2erencia, velocidad de transisi#n, a'li2icaci#n, ecualizadores, ruido, distorsi#n de retardo, atenuaci#n)
1. INTR INTROD ODUC UCCI CIÓN ÓN "n 'rinci'i 'rinci'io, o, las 'erturba 'erturbacion ciones es son una 2ora 'articular de las inter inter2er 2eren encia cias s electr electroa oagn gn4ti 4ticas cas 8"MI9, las 3ue 'ueden ser causadas 'or 'or las las desca descarga rgas s ato atos24 s24ric ricas as ! electroest7ticas 8"S:9, conutaciones de cargas inductivas en la red el4ctrica, 2allas de 'uesta a tierra de las líneas de transisi#n de alta tensi#n, contactos con conductores de alta tensi#n ! otros ;1<) ;1<) A/ora, /ora, al ser trans transit itida ida una una se5al suceden eventos no deseados 3ue 3ue a2ec a2ecta tan n e inte interv rvie iene nen n en la cali calida dad d de la se5a se5al, l, entr entre e otro otros s 'robleas, 'robleas, los 7s di2íciles de tratar ! resolver son el ruido, la distorsi#n ! la inter2erencia inter2erencia debido a 3ue estos
alteran la 2ora de la se5al) Ha! tres ti'os de 'erturbaciones= - Ruid Ruido= o= Son Son se5 se5al ales es 3ue 3ue ue uest stra ra un co'o co'orta rtaie iento nto aleat aleatori orio o e i' i'red redecib cible 3ue se 'uede ede originar 'or el 'ro'io sisteas o 2actores 2actores e6ternos e6ternos,, a2ectand a2ectando o la se5al 'ortadora distorsion7ndola ;*<) - :istorsi#n de retardo= (a velocida velocidad d de 'ro'agac 'ro'agaci#n i#n varía varía en 2unc 2unci# i#n n de la 2rec 2recue uenc ncia ia,, llevando a 3ue distintos ar# ar#ni nico cos s viaj viajen en a dist distin inta tas s velocidades, 'or lo 3ue 'resenta distorsi#n de retraso, generalente se usa ecualizadores ;><
-
Atenuaci#n= Con2ore la se5al viaja 'or el edio, la a'litud disinu!e, a esto se denoina atenuaci#n) %ara esto se establece un 76io de longitud de cable o regeneradores ;?<)
Tip
Sco'e
%or tanto, debido a los 2actores de 'erturbaci#n e6'licados, se liita en consecuencia la velocidad de trasisi#n de las se5ales anal#gicas o digitales)
2. PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN DE LAS PERTURBACIONES EN SIST. COMUNICACIÓN "sta siulaci#n busca ilustrar lo 3ue realente sucede en la transisi#n de se5ales en alg&n sistea de counicaci#n) %ara realizar dic/o caso usareos una /erraienta esencial de este laboratorio, el cual es el 'rograa Scilab) Co&nente las se5ales transitidas son a2ectadas 'or se5ales sin datos llaado ruido ! con un retraso en el tie'o llaado dela!) "l orden de an7lisis 'ara esta secci#n del in2ore ser7 la siguiente= An7lisis del ruido dentro de un Sistea de counicaci#n) An7lisis del dela! dentro de un Sistea de counicaci#n) An7lisis del ruido ! dela! dentro de un Sistea de counicaci#n)
Rando @enerator
Fuente Constante
Suador
!i"#ra
Descripci$% %erite la visualizaci#n gra2ica de los valores 3ue ingresan, a trav4s de un 'lano en *:) "s un generador de se5al aleatorio, 'or el cual no lleva ning&n 'atr#n de secuencia) "s un generador de se5al continuo, 'or ello lleva un valor constante a lo largo del tie'o) "s un dis'ositivo 3ue brinda la o'eraci#n arit4tica de sua de las se5ales 3ue ingresan)
•
•
Se5al :igital
"s un generador de se5al digital)
•
%ara cada an7lisis es necesario conocer el uso de cada co'onente 3ue usareos dentro de la siulaci#n en Scilab, los cuales son los siguientes=
:ela!
Cloc
"s un dis'ositivo 3ue 'ro'orciona un retardo en el doinio del tie'o sobre la se5al 3ue ingrese) os 'ro'orciona el sincroniso de la se5al 3ue origineos, es decir valores
coo 'eriodo !
A%&lisis 'el r#i' 'e%(r 'e #% Sis(e)a 'e c)#%icaci$% "n un 'rier caso, las se5ales 'ueden ser a2ectadas 'or ruido de di2erente ti'o, coo el ruido del 'ro'io sistea) (a estructura de un sistea coo en la Ilustración 1 nos 'erite observar los co'onentes 3ue usareos 'ara este ti'o de 'erturbaci#n, el ruido)
Ilustración 1. Señales de CMSCOPE
"l resultado ser7 la sua de abas se5ales, la cual se observa en la tercera gra2ica de la Ilustración 2 , coo observaos la se5al /a sido distorsionada 'ero 4sta a&n sigue siendo legible, esto sucede gracias a 3ue el ruido no tiene la a'litud su2iciente 'ara atenuar a la se5al)
A%&lisis 'el 'ela* 'e%(r 'e #% Sis(e)a 'e c)#%icaci$%. Ilustración 3. Esquema de Sistemas de Comunicación con ruido en Scilab.
(a se5al generada tendr7 de2inido sus 'ar7etros 8A'litud ! %eriodo9, dentro de la siulaci#n usaos un @"0SR02 'ara obtener la se5al coo se observa en la 'riera gra2ica de la Ilustración 2 , esta se obtuvo de la 'riera entrada del CMSCD%") Caso contrario sucede en el ruido, coo se sabe este 'resenta valores aleatorios, obtenido 'or Rando generator dentro de la siulaci#n del cual se obtiene la se5al de ruido tal coo se observa en la segunda gra2ica de la Ilustración 2.
"n el caso del dela!, la 'erturbaci#n 3ue tendr7 en el sistea ser7 en el doinio del tie'o coo des'lazaientos o retardos durante la transisi#n)
Ilustración 2. Esquema de un Sistema de Comunicación con delay.
"n la Ilustración > observaos el es3uea 3ue se realiz# en la siulaci#n) Coo se 'uede a'reciar, el dela! se encuentra luego de la se5al generada, 4sta ocasionar7 un
retardo 'or lo 3ue la se5al se des'lazara /acia la derec/a coo se observa en la Ilustración 4)
decir tendr7 un retraso, en el cual tendr7 un des'lazaiento en el doinio de tie'oE la tercera, nos uestra el ruido generado 'or nuestro co'onente de siulaci#n, Rando generatorE la cuarta, es donde 'odeos a'reciar el resultado, la suatoria de la se5al incial a2ectada 'or el dela! ! el ruido, obtendreos asi una se5al distorsionada, con variaci#n en abos 'ar7etros tanto en a'litud coo en tie'o)
+. C,LCULOS
Ilustración 4. Señales sincon delay.
A%&lisis 'el r#i' * 'ela* 'e%(r 'e #% Sis(e)a 'e c)#%icaci$% Finalente, unios abos ti'os de 'erturbaci#n en un iso es3uea8 Ilustración 5 9, tanto el ruido coo el dela! a2ectaran de 2ora directa a la se5al 3ue ser7 transitida) Igual 3ue los casos anteriores cada 'unto ser7 observado 'ara 'oder entender c#o va a2ectando la se5al inicial)
"n esta secci#n obtendreos características 3ue identi2i3uen al ruido ! al dela!) "n el caso del ruido, debes obtener el valor del voltaje RMS o voltaje e2icaz) %ara /allar 'rocedereos a usar las siguientes 2orulas)
P 1 max + P2 max + P3 max Pmax= 3
P1 min + P2 min + P3 min Pmin= 3
Pn : voltajes maximos y minimos
( tomaremos 3 muestras para c / u )
luego /allareos el voltaje e2icaz)
√ ( Pmax) +( Pmin ) Vrms = 2
2
2
Ilustración !. Señales obtenidas de un Sistema de Comunicación con ruido y delay.
Coo
'odeos observar en la Ilustración 5 , la 'riera gr72ica nos uestra la se5al inicial, onda cuadradaE la segunda, observaos 3ue 4sta es a2ectada 'or el dela!, es
Finalente obtendreos el SR) SNR =
1
Vrms
Seg&n lo 'edido, teneos 3ue obtener los 'ar7etros del ruido cabiando el
'ar7etro B del Radon @enerator 8Ilustración 6 9)
"abla 2. #alores obtenidos cuando $%&.'
M&0i) M%i)s B-.5 .666723 .12567 1 ./4235 .12/+6+ 2 .624/3 .5+/626 + Pr)e'i .74453/++ .1+43/76 r)s .+/+67412 SNR 2.527676427
Ilustración (. Par)metro que se debe cambiar en el *enerador de +uido ,+amdon -enerator.
(os valores a toar son G), G)+, 1)* ! 1)) Creaos tablas seg&n el 'ar7etro /aciendo uso de "6cel) Tabi4n a5adios i7genes 'ara cada caso) "abla 1. #alores obtenidos cuando $%&.!
B-./ 1 2 + Pr)e'i r)s SNR
M&0i) M%i)s .342546 .1++136 .+62// .73111 .3726 .624+3 .33111476 ./1147 .2214654 3 3./34+272
"abla 3. #alores obtenidos cuando $%1.2
B-1.2 1 2 + Pr)e'i r)s SNR
M&0i) 1.17+66 .55353+ 1.674+ 1.3153676
M%i)s .13+224 .146572 .135734 .17+23776 ./2626452 1.547/2721
"abla 4. #alores obtenidos cuando $%1.!
B-1./ 1 2 + Pr)e'i r)s SNR
M&0i) 1.3276 1.1+/7 1.+/+4 1.24++3
M%i)s .15+24 .2261/ .167+/7 .143/4776 .7/+43552 1./2416177
"n el caso del dela!, encontrareos des'lazaiento o retardos en la se5al) "n la Ilustración 7 ostrado con el
deducir 3ue evitar las 'erturbaciones ! 2actores 3ue a2ecten la calidad de se5al es i'osible, 7s aun en un abiente o atos2era en la 3ue se /a asi2icado
Ilustración /. Cuando el 0elay % 1
Ilustración '. Cuando el 0elay % &.1
la utilizaci#n de las counicaciones inal7bricas)
tie'o de dela! de G)1 'odeos observar 3ue la se5al esta ovida /acia la derec/a 'or unos 'untos eso 3uiere decir 3ue el retardo de la se5al se ve a2ectada íniaente coo se observa en el diagraa verde) "n la Ilustración 8 observaos 3ue el retardo de la se5al !a se ve 7s variada 'or el otivo 3ue se auent# el dela! de G) en este caso la se5al es des'lazada en uc/o 7s 'untos coo se observa en el diagraa verde)
"n este caso coo se observa la Ilustración 9 la se5al es casi totalente invertida en cuanto 7s se auenta el dela! 'ues se observa 3ue la se5al tiene un retraso de 1)
3. COMENTARIOS 8 CONCLUSIONES :e lo anterior e6'uesto ! la e6'eriencia de siulaci#n realizada se 'uede
(os resultados de la siulaci#n nos transiten una serie de criterios sobre 'osibles soluciones 'ara de alguna anera tratar estos inconvenientes de 'erturbaci#n, coo es el /ec/o de auentar el 2actor de a'li2icaci#n, es decir antener la a!or distancia 'osible entre se5al de ensaje ! se5al ruido) %or otro lado e6isten dis'ositivos 3ue 'ueden ser toados coo otro ti'o de soluciones, coo son los regeneradores, ecualizadores de ganancia ! retardo, edios de
counicaci#n blindados coo ST%, entre otros) A trav4s de un 'rograa de siulaci#n nos 'uede dar un bos3uejo de la se5al Ilustración . Cuando el 0elay % &.!
de2orada ! así tener una idea sobre 3u4 tanto llega a distorsionarse el ensaje bajo ciertas condiciones dadas) ue 'ara ciertos valores de condiciones iniciales se 'uede intuir 3ue a 'esar de la de2oraci#n 'or el ruido, se 'odría entender el ensaje, co'arado con otros valores aleatorios en los 3ue la in2oraci#n en este caso, se 'odría deducir 3ue !a no serían entendibles 'ara el sistea)
/tt'=JJJ)eb)clelectroindustriaarti culo)vcK6idL1> Abril *G11 ;*< %erturbaciones en la trasisi#n /tt'=tele'ros'ero)blogs'ot)co*G1 *G>blog-'ost0*N)/tl Marzo *G1* ;>< %erturbaciones en una transisi#n /tt'=es)Jii'edia)orgJii%erturbaci ones0en0una0transisiOC>OB>n oviebre *G1? ;?< Medios de transisi#n ! 'erturbaciones /tt's=ediosdetransision!'erturb aciones)Jord'ress)co'erturbacion es Setiebre *G11
/. RE!ERENCIAS ;1< %erturbaciones en los sisteas de telecounicaciones de las e'resas el4ctricas
