Informe portadora binaria moduladora binaria

Consultar y analizar, las técnicas de modulación cuando la portadora y la señal modulada son digitales, sus aplicaciones y la implementación en una práctica.

1. MODULACIÓN CON PORTADORA Y SEÑAL MODULADORA BINARIA





BRIAN CAMILO PIRAGAUTA MESA
FABIAN ENRIQUE BOCANEGRA DÍAZ
INGRY NATHALY SALAMA NCA RATIVA
KAREM LIZETH GALINDO LEAL
VÍCTOR FABIAN NOVOA ROJAS




TÉCNICAS DE MODULACIÓN




DOCENTE

ING. GERARDO CASTANG MONTIEL





UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA EN TELEMÁTICA
BOGOTÁ D.C
2017

2. TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 5
OBJETIVOS ........................................................................................................... 6
General ............................................................................................................... 6
Específicos .......................................................................................................... 6
MODULACIÓN DIGITAL A DIGITAL ....................................................................... 7
TÉCNICAS DE CODIFICACIÓN ............................................................................. 7
CODIFICACIÓN UNIPOLAR ............................................................................... 8
Unipolar NRZ ................................................................................................... 9
Unipolar RZ .................................................................................................... 10
Comparación entre NRZ y RZ ........................................................................ 11
CODIFICACIÓN POLAR ................................................................................... 12
Polar NRZ ...................................................................................................... 13
NRZ-L ........................................................................................................ 13
NRZ-I ......................................................................................................... 13
RZ .................................................................................................................. 15
BIFASE .......................................................................................................... 16
Manchester ................................................................................................ 17
Manchester Diferencial ............................................................................... 20
CODIFICACIÓN BIPOLAR ................................................................................ 21
AMI ................................................................................................................ 22
B8ZS .............................................................................................................. 24
HDB3 ............................................................................................................. 26
Comparación entre AMI, B8ZS y HDB3.......................................................... 28
PRACTICA UNIPOLAR ........................................................................................ 29
NRZ y RZ .......................................................................................................... 29
PRACTICAs POLAR ............................................................................................. 34
NRZ – L ............................................................................................................. 34
RZ ..................................................................................................................... 37
MANCHESTER ................................................................................................. 42
PRÁCTICAs Bipolar .............................................................................................. 44

3. AMI .................................................................................................................... 44
B8ZS ................................................................................................................. 49
HDB3................................................................................................................. 53
CONCLUSIONES ................................................................................................. 56
REFERENCIAS .................................................................................................... 57

TABLA DE IMÁGENES

Figura 1: Diagrama de codificación Digital a Digital ................................................ 7
Figura 2: Codificación Unipolar ............................................................................... 8
Figura 3: Unipolar NRZ ........................................................................................... 9
Figura 4: Espectro Unipolar NRZ .......................................................................... 10
Figura 5: Unipolar NRZ ......................................................................................... 10
Figura 6: Espectro Unipolar RZ............................................................................. 11
Figura 7: Comparación entre NRZ y RZ Unipolar ................................................. 12
Figura 8: Tipos de Codificación Polar ................................................................... 13
Figura 9: Polar NRZ-L y NRZ-I.............................................................................. 14
Figura 10: Análisis Espectral de NRZ ................................................................... 15
Figura 11: Polar RZ .............................................................................................. 16
Figura 12: Datos entre la Señal de reloj y Manchester .......................................... 17
Figura 13: Codificación Manchester ...................................................................... 18
Figura 14: Análisis Espectral de Manchester ........................................................ 19
Figura 15: Análisis Espectral Manchester Diferencial ........................................... 21
Figura 16: Codificación Bipolar ............................................................................. 22
Figura 17: Codificación AMI Bipolar ...................................................................... 22
Figura 18: Análisis Espectral AMI ......................................................................... 23
Figura 19: B8ZS polaridad anterior positiva .......................................................... 24
Figura 20: Figura 8: B8ZS polaridad anterior negativa. ......................................... 25
Figura 21: Ejemplo 1, Parte a - Codificación HDB3............................................... 26
Figura 22: Ejemplo 1, Parte b - Codificación HDB3............................................... 27
Figura 23: Ejemplo 2, Parte a - Codificación HDB3............................................... 27
Figura 24: Ejemplo 2, Parte b - Codificación HDB3............................................... 27
Figura 25: Relación ancho de banda HDB3, AMI, NRZ ........................................ 28
Figura 26: Comparación entre AMI, B8ZS y HDB3 ............................................... 29
Figura 27: Bloque 1 -Practica NRZ y RZ Unipolar ................................................. 29
Figura 28: Bloque 2 - Practica NRZ y RZ Unipolar ................................................ 30
Figura 29: Bloque 3 - Practica NRZ y RZ Unipolar ................................................ 31
Figura 30: Bloque 4 - Practica NRZ y RZ Unipolar ................................................ 31

4. Figura 31: Bloque 5 - Practica NRZ y RZ Unipolar ................................................ 32
Figura 32: Grafica Final - Practica NRZ y RZ Unipolar .......................................... 33
Figura 33: Grafica del Espectro - Practica NRZ y RZ Unipolar .............................. 33
Figura 34: Bloque 1 - Practica NRZ ...................................................................... 34
Figura 35: Bloque 2 - Practica NRZ ...................................................................... 34
Figura 36: Bloque 3 - Practica NRZ ...................................................................... 35
Figura 37: Bloque 4 - Practica NRZ ...................................................................... 36
Figura 38: Grafica Final - Practica NRZ Polar ....................................................... 36
Figura 39: Espectro Practica NRZ Polar ............................................................... 37
Figura 40: Bloque 1 - Practica RZ ......................................................................... 37
Figura 41: Bloque 2 - Practica RZ Polar ................................................................ 38
Figura 42: Grafica Bloque 2- Practica RZ Polar .................................................... 39
Figura 43: Bloque 3 - Practica RZ Polar ................................................................ 39
Figura 44: Grafica Bloque 3 - Practica RZ Polar ................................................... 40
Figura 45: Bloque 4 - Practica RZ Polar ................................................................ 40
Figura 46: Grafica Final - Practica RZ Polar.......................................................... 41
Figura 47: Espectro Practica RZ Polar .................................................................. 41
Figura 48: Código Matlab - Practica Manchester .................................................. 42
Figura 49. Grafica Final Manchester Diferencial - Practica Manchester ............... 43
Figura 50: Grafica Final Manchester - Practica Manchester .................................. 44
Figura 51: Bloque 1 - Practica AMI Bipolar ........................................................... 44
Figura 52: Bloque 2 - Practica AMI Bipolar ........................................................... 45
Figura 53: Grafica Bloque 2 - Practica AMI ........................................................... 46
Figura 54: Grafica Bloque 2 - Practica AMI ........................................................... 46
Figura 55: Bloque 3 - Practica AMI Bipolar ........................................................... 47
Figura 56: Bloque 4 - Practica AMI Bipolar ........................................................... 47
Figura 57: Grafica Final - Practica AMI Bipolar ..................................................... 48
Figura 58: Espectro Practica AMI Bipolar ............................................................. 48
Figura 59: Bloque 1 - Practica B8ZS ..................................................................... 49
Figura 60: Bloque 2 - Practica B8ZS ..................................................................... 50
Figura 61: Bloque 3 - Practica B8ZS ..................................................................... 51
Figura 62: Bloque 4 - Practica B8ZS ..................................................................... 52
Figura 63: Bloque 5 - Practica B8ZS ..................................................................... 52
Figura 64: Bloque 6 - Practica B8ZS ..................................................................... 52
Figura 65: Grafica Final - Practica B8ZS Bipolar ................................................... 53
Figura 66: Bloque 1 - Practica HDB3 Bipolar ........................................................ 53
Figura 67: Bloque 2, parte a - Practica HDB3 ....................................................... 54
Figura 68: Bloque 2, parte b - Práctica HDB3 ....................................................... 55
Figura 69: Grafica Final Practica Bipolar HDB3 .................................................... 55

5. 5
INTRODUCCIÓN

Partiendo del sistema de comunicación que se da a través de señales, las cuales
cuentan con parámetros como frecuencia, amplitud y fase encontramos el concepto
de modulación, el cual consiste en variar aquellos parámetros de una señal
portadora en función de la señal del mensaje (banda base) esto con el fin de
optimizar la transmisión a través del espacio.

La modulación cuenta con una serie de técnicas, que permiten aprovechar mejor el
ancho de banda de los canales de comunicación, permitiendo tener más información
de forma simultánea tratando de evitar los posibles ruidos e interferencias. De esta
manera, las técnicas de modulación varían según el tipo de portadora y señal
moduladora (señal del mensaje) partiendo de las cuatro posibles combinaciones
entre análogo y binario.

Para este informe, se detalla la modulación en donde tanto la portadora como la
señal moduladora son binarias, las cuales permiten una codificación de digital a
digital que a su vez se encuentran dividas en unipolar, polar y bipolar, que presentan
una serie de variantes de las cuales encontraremos su concepto, criterios para la
codificación de datos, esquemas de codificación, ventajas, desventajas, espectro
de la señal y aplicabilidad.

Por último se desarrollará una práctica en Matlab en donde se explicara el código
utilizado en el programa de algunas técnicas mencionadas, junto con su respectivo
un análisis de las gráficas, que resultados se obtuvieron en el espectro y como este
se puede interpretar en comparación de las demás.

6. 6
OBJETIVOS

GENERAL

Consultar y nalizar, las técnicas de modulación cuando la portadora y la señal
modulada son digitales, sus aplicaciones y la implementación en una práctica.

ESPECÍFICOS

 Consultar las técnicas de modulación que se ven presentes en la
comunicación.

 Investigar, analizar y comprender los diferentes tipos de modulación cuando
la portadora y señal moduladora es digital.

 Dar a conocer las aplicaciones de cada tipo de modulación en la actualidad.

 Diseñar una práctica donde se evidencien de forma gráfica las diferencias
entre los tipos de modulación y su correspondiente en el espectro.

7. 7
MODULACIÓN DIGITAL A DIGITAL

Si el medio de transmisión permite el empleo de señales digitales y los Datos
a enviar son también digitales como textos o cadenas de bits, entonces resulta
conveniente el empleo de una señal digital. Para obtener la secuencia que
compone la señal digital a partir de los datos digitales se efectúa un proceso
llamado codificación (Ver Figura 1).



Figura 1: Diagrama de codificación Digital a Digital

Cuando una señal es digital es porque genera una serie de pulsos de tensión y para
datos digitales se debe codificar cada pulso como un bit de datos. En esta
codificación digital a digital se encuentran tres tipos de codificación entre las que se
encuentran: unipolar, polar y Bipolar.

Ventajas de las técnicas digitales

 Gran integración en tecnología digital: menor coste y tamaño.

 Integridad de datos: se usan repetidores que evitan la acumulación de
errores.

 Utilización de la capacidad: se usa multiplexación en tiempo más eficiente
que en frecuencia

 Seguridad y privacidad: Se hace uso de técnicas de encriptación posibles.

 Integración: Se envían simultáneamente voz, vídeo y datos

A continuación vamos a describir cada una de las técnicas de modulación
anteriormente mencionadas, que son clasificadas según su polaridad y como se
aplican y se ve reflejadas a la hora de codificar los mensajes.

8. 8
TÉCNICAS DE CODIFICACIÓN

CODIFICACIÓN UNIPOLAR

La codificación es sencilla y primitiva, el sistema de transmisión funciona enviando
pulsos de tensión por el medio de transmisión, habitualmente un hilo, hay un nivel
de tensión para el 0 binario y otro nivel para el 1 binario. La polaridad del impulso
indica si es positivo o negativo. La codificación se denomina unipolar porque usa
únicamente una polaridad, esta polaridad se asigna a uno de los estados binarios,
habitualmente el 1, el otro estado binario es el 0 que se representa por el nivel 0 de
tensión (Ver Figura 2).

La imagen representa esta codificación, en donde los 1 se codifican con valor
positivo y los 0 con valor cero. Esta codificación es muy sencilla y tiene una
implementación económica.



Figura 2: Codificación Unipolar

Sin embargo la codificación unipolar tiene, al menos, dos problemas que la hacen
poco deseable: una componente de corriente continua DC y la sincronización.

 Componente DC: La amplitud media de una señal con codificación unipolar
no es cero, eso crea lo que se llama una componente de corriente continua
(señal de frecuencia cero). Cuando una señal contiene una componente
continua, no puede viajar a través de medios que no pueden gestionar este
tipo de componentes.

 Sincronización: Cuando una señal no varía, el receptor no puede determinar
el principio y el final de cada bit, por tanto la codificación unipolar puede tener
problemas de sincronización siempre que el flujo de datos contenga una larga
serie ininterrumpida de ceros o unos.

9. 9
A continuación, se mencionan dos tipos de codificación Unipolar.

Unipolar NRZ

Se trata de una señal unipolar y sin retorno a cero, esto quiere decir que el nivel de
tensión se mantiene constante durante la duración del bit y no hay transiciones, es
decir, no hay retorno al nivel cero de tensión. El voltaje que representan los bits
varía entre 0 voltios y +5 voltios. Es el esquema más sencillo ya que se codifica
un nivel de tensión como un 1 y una ausencia de tensión como un 0 (Ver
Figura 3).



Figura 3: Unipolar NRZ

Ventajas

 Fáciles de implementar

 Utilización eficaz del ancho de banda.

Desventajas

 Presencia de componente en continua

 Ausencia de capacidad de sincronización.


Análisis del Espectro

??????
??????
(??????)=
??????
2
4
.�
?????? �??????????????????
2
(??????�
??????
)
2
+∑
??????
2
4
??????(??????)]
∀??????


Con la representación de esta fórmula se genera la Figura 4 que corresponde al
espectro de una señal con codificación NRZ.

10. 10


Figura 4: Espectro Unipolar NRZ

Aplicación

Esta señal tiene su origen en el telégrafo y se utilizaba frecuentemente en
grabaciones magnéticas, así mismo, no se suele utilizar ya en la transmisión de
señales ya que su presencia de una componente continua que no permite la
identificación del cambio de bit.

Unipolar RZ

Al igual que la técnica anterior se trata de una señal unipolar, pero esta vez con
retorno a cero, esto quiere decir que el nivel de tensión se mantiene constante
durante la duración de la mitad del bit, presentando transiciones, es decir, con un
retorno al nivel cero de tensión. El voltaje que representan los bits varía entre 0
voltios y +5 voltios igualmente y su esquema se codifica igual con un nivel de
tensión 1 y una ausencia de tensión en 0 (Ver Figura 5).



Figura 5: Unipolar NRZ

11. 11
Ventajas

 A diferencia con el NRZ tiene buena recuperación del reloj.

 Ocupa el doble del ancho de banda.

 Hay un gasto de potencia DC.

 Tiene fuerte ocupación de bajas frecuencias.

Desventajas

 A pesar que para la tensión 1 es notable el cambio de bit, aun es poco
eficiente para el reconocimiento del cambio de bit cuando este tiene tensión
0.

Análisis del Espectro

??????
??????
(??????)=
??????
2
16
??????
??????�??????????????????
2
(??????
??????
??????
2
)+∑
??????
2
16
�??????????????????
2
??????
2
??????(??????+??????????????????
??????
)
∀??????


Con la representación de esta fórmula se genera la Figura 6 que corresponde al
espectro de una señal con codificación RZ.



Figura 6: Espectro Unipolar RZ

Comparación entre NRZ y RZ

A continuación en la Figura 7. Se muestra una comparación entre las señales NRZ
y RZ Unipolares generadas por los datos binarios de una tarjeta perforada.

12. 12


Figura 7: Comparación entre NRZ y RZ Unipolar

Como se muestra en la figura anterior, y según la información de estas dos técnicas
podemos observar como Unipolar NRZ no retorna a 0 en el cambio del bit, mientras
que Unipolar RZ si lo hace.

CODIFICACIÓN POLAR

La codificación polar usa dos niveles de tensión, uno positivo y otro negativo, gracias
al uso de dos niveles, en la mayoría de los métodos de codificación polar se reduce
el nivel de tensión medio de la línea y se alivia el problema de la componente DC
existente en la codificación unipolar, incluso anulando completamente.

De las muchas variantes existentes, las más populares son: Sin Retorno a Cero
(NRZ, Nor Return to Zero), Retorno a Cero (RZ Return to Zero) y bifásica. La
codificación NRZ incluye dos métodos: sin retorno a cero, nivel (NRZ-L) y sin retorno
a cero invertido (NRZ-I). El método bifásico también tiene dos variantes: Manchester
y Manchester diferencial.

Cabe aclarar que la señal polar define un estado lógico el cual se representa
mediante un nivel positivo de tensión y el otro mediante un nivel negativo. A
continuación en la Figura 8, se mencionan dos varios tipos de codificación Polar.

13. 13


Figura 8: Tipos de Codificación Polar

Polar NRZ

En la codificación NRZ, el nivel de la señal es siempre positivo o negativo. A
continuación se muestran los dos métodos más populares de transmisión NRZ.

NRZ-L

En la codificación NRZ-L, el nivel de la señal depende del tipo de bit que representa.
Habitualmente, un valor de voltaje positivo indica que el bit es un 0 y un valor de
voltaje negativo significa que el bit es un 1 (o viceversa); por tanto, el nivel de la
señal depende del estado del bit. Cuando hay un flujo grande de ceros o unos en
los datos puede surgir un problema. El receptor recibe un voltaje continuo y debería
determinar cuántos bits se han enviado mediante su reloj, que puede estar o no
sincronizado con el reloj del emisor.

NRZ-I

En NRZ-I, una inversión del nivel de voltaje representa un bit 1. Es la transición entre
el valor de voltaje positivo y negativo, no los voltajes en sí mismos, lo que representa
un bit 1. Un bit 0 se representa sin ningún cambio. NRZ-I es mejor que NRZ-L debido
a la sincronización implícita provista por el cambio de señal cada vez que se
encuentra un 1.

La existencia de unos en el flujo de datos permite al receptor sincronizar su
temporizador con la llegada real de la transmisión. Las tiras de ceros todavía pueden
causar problemas, pero debido a que los ceros son menos frecuentes, el problema
es menor. Se muestra las representaciones NRZ-L y NRZ-I de la misma serie de

14. 14
bits. En la secuencia NRZ-L, los voltajes positivos y negativos tienen un significado
específico: positivo para 0 y negativo para 1.

En la secuencia NRZ-I, los voltajes no tienen significado por sí mismos. En su lugar,
el receptor mira los cambios de nivel como base para reconocer los unos.

A continuación en la Figura 9, se representa los dos tipos de codificación polar
mencionados anteriormente como NRZ-L y NRZ-I
.


Figura 9: Polar NRZ-L y NRZ-I

Pros:
● Simple

● Bajo ancho de banda

Contras:
● Componente DC

● Requiere sincronización

Ventaja

En presencia de ruido puede ser más seguro detectar una transición en lugar de
comparar un valor con un umbral. Otra ventaja es que en un sistema complicado de
transmisión, no es difícil perder la polaridad de la señal. Por ejemplo, en una línea
de par trenzado, si los cables se invierten accidentalmente, todos los 1 y 0 en el
NRZ-L se invertirán. Esto no pasa en un esquema diferencial.

15. 15
Desventaja

Presencia de una componente dc continua y la ausencia de capacidad de
sincronización. Para ilustrar esta última desventaja, téngase en cuenta que una
cadena larga de unos y ceros en un esquema NRZ-L o una cadena de ceros en el
NRZI, se modificará como un nivel de tensión constante durante un largo intervalo
de tiempo. En estas circunstancias, cualquier fluctuación entre las temporizaciones
del transmisor y el receptor darán lugar a una pérdida de sincronización entre
ambos.

Análisis Espectral

En una onda NRZ polar, su espectro, que es infinito, quedará trasladado a fc . Como
el espectro de b(t) es un Sinc2 con cortes cada fb=1/tb, y como siempre se elige fc
mucho mayor que fb, entonces el espectro de la señal quedará como se observa en
la Figura 10.


Figura 10: Análisis Espectral de NRZ

Se observa que el ancho de banda práctico es 2fb el cual es el doble del requerido
en transmisión banda base.

RZ

Retorno a Cero (RZ) es un sistema de codificación usado en telecomunicaciones en
el cual la señal que representa a cada bit retorna a cero en algún instante dentro del
tiempo del intervalo de bit su vez este tipo de señal se llama autosincronizante, ya
que, el reloj del receptor queda sincronizado por los pulsos que emite el transmisor

16. 16
puesto que todos los bits tienen una transición, esto permite identificar a cada bit en
una larga cadena de unos o ceros. En este caso la señal tomará valores positivos
para un 1 lógico y negativos para un 0 lógico pero nunca toma el valor 0, como se
observa en la Figura 11.



Figura 11: Polar RZ

Ventajas

 Tiene grabado el reloj de lectura y permite diferenciar entre el "1" y el "0".

 Trabaja con impulsos estrechos de menor duración que el intervalo de bit.
Los pulsos muy estrechos ahorran energía, pero exigen mayor ancho de
banda.

 Más eficiente que el unipolar.

Desventaja

 Desperdicia mucho espacio, pues las zonas desmagnetizadas que existen
entre cada dos dominios no guardan información, con lo que la densidad de
almacenamiento que es posible alcanzar, es muy baja.

BIFASE

En este método, la señal cambia en medio del intervalo del bit, pero no retornó a
cero, sino que continúa el resto del intervalo en el polo opuesto. Hay dos tipos de
codificación Bifase:

 Manchester: Una transición de polaridad de positiva a negativa representa el
valor binario ‘0’, y una transición de negativa a positiva representa un ‘1’.

17. 17
 Manchester Diferencial: Necesita dos cambios de señal para representar el
bit ‘0’, pero solo uno para representar el bit ‘1’. Es decir, una transición de
polaridad inversa a la del bit previo, para representar el '0' y una transición
igual para el '1'.

Manchester

La codificación Manchester, también denominada codificación bifase-L, es un
método de codificación eléctrica de una señal binaria en el que en cada tiempo de
bit hay una transición entre dos niveles de señal. Es una codificación
autosincronizada, ya que en cada bit se puede obtener la señal de reloj, lo que hace
posible una sincronización precisa del flujo de datos. Una desventaja es que
consume el doble de ancho de banda que una transmisión asíncrona. Hoy en día
hay numerosas codificaciones (8b/10b) que logran el mismo resultado pero
consumiendo menor ancho de banda que la codificación Manchester.

La codificación Manchester es una forma de codificación donde en cada tiempo de
un bit existe cierta transición entre los dos niveles de la señal. Se dice que este tipo
de codificación es auto sincronizada ya que cada bit está sincronizado con la señal
de reloj.

En esta codificación la señal de datos y la de reloj son combinadas en una sola a
través de una disyunción exclusiva (XOR). Cada bit codificado contiene a la mitad
de este contiene una transición, dependiendo si la transmisión es positiva o negativa
es como se interpreta la información como 1 o como 0 (Ver Figura 12).


Figura 12: Datos entre la Señal de reloj y Manchester

En la Figura 9 nos damos cuenta entonces de que un dato 1 se traduce como 01 y
un dato 0 es traducido a 10. El resultado de aplicar este proceso nos da una gráfica
donde podemos ver una “transición” a la mitad del tiempo de un bit (Ver Figura 13).

De acuerdo con esta transición es cómo podemos interpretar la información.

 De positivo a Negativo: se considera el bit como 0.
 De Negativo a Positivo: se considera el bit como 1.

18. 18

Figura 13: Codificación Manchester

Los dos picos de voltaje son de 0.85 V, tiene también la característica de que el
promedio del nivel de voltaje es siempre el mismo sin importar cuanta información
sea transmitida.

Poniendo un ejemplo sencillo tenemos los siguientes bits 0 1 1 1 1 0 0 1, se convierte
entonces en 01 10 10 10 10 01 01 10

La codificación Manchester también es conocida como codificación bifase porque
puede verse una transición de fase de 90 grados positivos o negativos en los límites
entre bits.

La codificación Manchester como Modulación por desplazamiento de fase

La codificación Manchester es solo un caso especial de la Modulación por
desplazamiento de fase, donde los datos que van a ser transmitidos controlan la
fase de una onda rectangular portadora. Para controlar la cantidad de ancho de
banda consumida, se puede usar un filtro para reducir el ancho de banda hasta un
valor bajo como 1Hz por bit/segundo, y mantenerlo para no perder información
durante la transmisión.

Ventajas

 Simple de codificar secuencias de bits.

 Detección de retardos: directamente relacionado con la característica
anterior, a primera vista podría parecer que un periodo de error de medio bit
conduciría a una salida invertida en el extremo receptor, pero una
consideración más cuidadosa revela que para datos típicos esto llevaría a
violaciones de código. El hardware usado puede detectar esas violaciones
de código, y usar esta información para sincronizar adecuadamente en la
interpretación correcta de los datos.

19. 19

 Esta codificación también nos asegura que la componente continua de las
señales es cero si se emplean valores positivos y negativos para representar
los niveles de la señal, haciendo más fácil la regeneración de la señal, y
evitando las pérdidas de energía de las señales.

Desventajas

 Ancho de banda del doble de la señal de datos: una consecuencia de las
transiciones para cada bit es que el requerimiento del ancho de banda para
la codificación Manchester es el doble comparado en las comunicaciones
asíncronas, y el espectro de la señal es considerablemente más ancho. La
mayoría de los sistemas modernos de comunicación están hechos con
protocolos con líneas de codificación que persiguen las mismas metas, pero
optimizan mejor el ancho de banda, haciéndolo menor.

Análisis Espectral:

A continuación encontramos el análisis espectral de la codificación Manchester en
la Figura 14.


Figura 14: Análisis Espectral de Manchester

Aplicación

En el nivel físico, las redes IEEE 802.3 utilizan codificación Manchester, que
representa cada bit, no como un estado alto o bajo, sino como la transición bajo/alto
o alto/bajo, dependiendo del valor del bit. Esto tiene la ventaja de que sea cual sea
la secuencia binaria a transmitir, las corrientes eléctricas son iguales en un sentido
o en el otro, es decir, el valor medio de la señal en cada bit es cero (físicamente, se
dice que la componente de continua se anula), lo que tiene ventajas eléctricas.

20. 20
Manchester Diferencial

La Codificación Manchester diferencial (también CDP; Conditional DePhase
encoding) es un método de codificación de datos en los que los datos y la señal
reloj están combinados para formar un único flujo de datos autosincronizable.

Es una codificación diferencial que usa la presencia o ausencia de transiciones para
indicar un valor lógico. Esto aporta algunas ventajas sobre la Codificación
Manchester: Detectar transiciones es a menudo menos propenso a errores que
comparar con tierra en un entorno ruidoso.

También, la presencia de la transición es importante pero no la polaridad. La
codificaciones diferenciales funcionarán exactamente igual si la señal es invertida
(cables intercambiados).

 Un bit '1' se indica haciendo en la primera mitad de la señal igual a la última
mitad del bit anterior, es decir, sin transición al principio del bit.

 Un bit '0' se indica haciendo la primera mitad de la señal contraria a la última
mitad del último bit, es decir, con una transición al principio del bit.

En la mitad del bit hay siempre una transición, ya sea de high hacía low o viceversa.
Una configuración inversa es posible, y no habría ninguna desventaja en su uso.

Ventajas

 Ofrece una mayor inmunidad al ruido ya que está garantizada al menos una
transición por intervalo dentro de la señal.

 Se detectan muy fácilmente errores de transición ya que el receptor y el
emisor se sincronizan con la propia señal, por lo que puede detectar
comportamientos anómalos.

 Las codificaciones diferenciales funcionan exactamente igual si la señal es
invertida (Cables intercambiados) esto se debe a que solamente importan las
transiciones de la señal a principio de intervalo y no la polaridad.

Análisis Espectral:

A continuación encontramos el análisis espectral de la codificación Manchester
Diferencial en la Figura 15.

21. 21


Figura 15: Análisis Espectral Manchester Diferencial

Aplicación

 Este tipo de codificación se utiliza para codificar el reloj y datos de flujos de
bits. En esta técnica los datos binarios no se envían como una secuencia de
1 y 0 lógicos, en cambio los bits se convierten en un formato diferente que
tiene una serie de ventajas sobre el uso directo de codificación binaria.

 Se utiliza en la capa física de la comunicación LAN Ethernet donde el ancho
de banda no es un impedimento para el cable coaxial.

 La codificación Manchester utiliza el ISO estandarizado IEEE 802.3 (LAN
Ethernet con bus CSMA/CD) y Manchester diferencial utilizado por IEEE
802.5 (LAN paso de testigo en anillo).

 También suele utilizarse cuando se realiza una comunicación por medio de
Radio frecuencia para evitar el ruido.

 Los circuitos integrados RF800 (utilizados para radiofrecuencia) de
codificación/decodificación (encoder/decoder) de datos, utilizan codificación
de datos en Manchester agregando un chequeo de error CRC.

 Manchester Diferencial es utilizado en las redes Token ring de 4/16mbps para
codificar la información de reloj y de bits de datos en símbolos de bit.

CODIFICACIÓN BIPOLAR

La Codificación bipolar usa tres niveles de tensión como la Polar RZ: positivo, nulo
y negativo. Pero, a diferencia de ésta, el nivel tensión cero se usa para representar
el bit 0. El bit 1 se representa alternando los niveles positivos y negativos, de forma
que si el primer 1 se indica con tensión positiva, el segundo 1 tendrá tensión

22. 22
negativa, y el tercero volvería a tener tensión positiva (Ver Figura 16). Hay tres tipos
de codificación bipolar los cuales son AMI, B8ZS y HDB3.



Figura 16: Codificación Bipolar

La codificación AMI resuelve el problema de la componente DC, y la sincronización
cuando hay una larga serie de bits 1 pero no lo hace cuando la serie es de bits 0.
Por ello se han desarrollado dos variantes para resolver este problema, la primera
es la bipolar con sustitución de 8 ceros B8ZS, y la segunda, denominada bipolar 3
de alta densidad HDB3, las cuales se describirán a continuación.

AMI

El código AMI (Alternate Mark Inversion- Inversión de marcas alternadas) es un
código en línea recomendado para las transmisiones binarias. Se puede definir
como un código bipolar con retorno a cero con algunas particularidades que se
describen a continuación.

En este código, cuando se asigna un impulso positivo al primer “1”, al siguiente "1"
se le asigna un impulso negativo, y así sucesivamente. Por lo tanto, se asignan
alternativamente impulsos positivos y negativos a los "1" lógicos (Ver Figura 17).
Este tipo de esquema ofrece la ventaja de que la sincronización es más fácil, de
hecho, solo l aparición de largas cadenas de ceros la dificultad,



Figura 17: Codificación AMI Bipolar
Cero: No hay señal
Uno: Pulso positivo o negativo de forma alterna.

23. 23
Ventajas

 No habrá problemas de sincronización en el caso de que haya una cadena
larga de 1(unos). Cada 1 fuerza una transición por lo que el receptor se puede
sincronizar en dicha transición. Una cadena larga de ceros todavía es un
problema.

 Ya que los elementos de señal correspondientes a 1 alternan el nivel de
tensión, no hay componente continua. Además, el ancho de banda de la
señal resultante es considerablemente menor que el correspondiente a NRZ.

 La alternancia entre los pulsos proporciona una forma sencilla de detectar
errores. Cualquier error aislado, tanto si elimina como si introduce un pulso,
significa un incumplimiento de dicha propiedad.

Análisis Espectral

A continuación encontramos el análisis espectral de la codificación Manchester
Diferencial en la Figura 18.



Figura 18: Análisis Espectral AMI

24. 24
Aplicación

 El código AMI, se lo utiliza para minimizar el efecto de la diafonía, es decir el
acoplamiento electromagnético indeseable entre pares de un cable
telefónico.

 Es uno de los códigos más empleados en la transmisión digital a través de
redes WAN

 La codificación bipolar AMI tiene un ancho de banda más reducido y no crea
una componente DC, por esta razón se la utiliza en comunicaciones de larga
distancia, pero tiene el problema de sincronización cuando aparecen largas
secuencias de 0s. La técnica de aleatorización lo soluciona.

 Formas de este código se aplican en los sistemas troncales T1, y en la
transmisión de canales B, en la Red Digital de Servicios Integrados de
acuerdo con la Recomendación UIT-T I.430.

B8ZS

B8ZS (Bipolar With 8-Zeros Substitution - Bipolar con sustitución de 8 ceros), se
basa en:

 Si aparece un octeto con todo ceros y el último valor de tensión anterior a
dicho octeto fue positivo, codificar dicho octeto como 000+-0-+ (Ver Figura
19).



Figura 19: B8ZS polaridad anterior positiva

 Si aparece un octeto con todo ceros y el último valor de tensión anterior a
dicho octeto fue negativo, codificar dicho octeto como 000-+0+- (Ver Figura
20).

25. 25



Figura 20: Figura 8: B8ZS polaridad anterior negativa.

V: Violación, mantiene la polaridad anterior en la secuencia.
B: Transición, invierte la polaridad anterior en la secuencia.


Se fuerzan dos violaciones del código AMI, una en la cual la probabilidad es muy
baja de haber sido causada por el ruido u otros defectos en la transmisión, por otro
lado el receptor identificará ese patrón y lo interpretará convenientemente como un
octeto todo ceros.

Ventajas

 Se evita perdida de información al evitar secuencias largas de ceros.

 Abarca largas distancias

Desventajas

 En la mayoría de los casos funciona de forma idéntica a AMI Bipolar

 Requiere una previa transformación de la señal a AMI Bipolar

Aplicación

Esta técnica se usa comúnmente en las transmisiones de larga distancia, siendo el
esquema de codificación usado en Norteamérica, en las líneas T1 a una velocidad
de 1,544 Mbps.

26. 26
HDB3

La denominación HDB3 proviene del nombre en inglés High Density Bipolar-3 Zeros
que puede traducirse como código de alta densidad bipolar de 3 ceros. En el mismo
un 1 se representa con polaridad alternada mientras que un 0 toma el valor 0. Este
tipo de señal no tiene componente continua ni de bajas frecuencias pero presenta
el inconveniente que cuando aparece una larga cadena de ceros se puede perder
el sincronismo al no poder distinguir un bit de los adyacentes. Para evitar esta
situación este código establece que en las cadenas de 4 bits se reemplace el cuarto
0 por un bit denominado bit de violación el cual tiene el valor de un 1 lógico.

En las siguientes violaciones, cadenas de cuatro ceros, se reemplaza por una nueva
secuencia en la cual hay dos posibilidades

000V

B00V

 Donde V es el bit de violación y B es un bit denominado bit de relleno.

 La letra B indica un pulso con distinto signo que el pulso anterior.

 La letra V indica un pulso con el mismo signo que el pulso que le precede.

Para decidir cuál de las dos secuencias se debe utilizar se deben contar la cantidad
de unos existentes entre la última violación y la actual. Si la cantidad es par se
emplea la secuencia B00V y si es impar la secuencia 000V.

El primer pulso de violación lleva la misma polaridad del último 1 transmitido de
forma de poder detectar que se trata de un bit de violación. En la combinación B00V
el bit de violación y el de relleno poseen la misma polaridad.

A continuación se representara un ejemplo que inicia con la Figura 21.



Figura 21: Ejemplo 1, Parte a - Codificación HDB3

27. 27
Sustituimos las secuencias de ceros por las secuencias de bitio correspondientes.
En este caso los 4 primeros ceros se sustituyen por el bitio 000V y los cuatro
siguientes por: B00V, (Ver Figura 22).



Figura 22: Ejemplo 1, Parte b - Codificación HDB3

Adicionalmente encontramos otro ejemplo que se representa inicialmente con la
Figura 23.



Figura 23: Ejemplo 2, Parte a - Codificación HDB3

En este caso los 4 primeros ceros se sustituyen por el bitio B00V ya que tenemos
un número par de unos antes de la violación y los cuatro siguientes por : 000V, ya
que entre la última violación y esta hay un número impar de unos, quedando la señal
codificada como se observa en la Figura 24.



Figura 24: Ejemplo 2, Parte b - Codificación HDB3

28. 28
Ventajas

 El espectro de frecuencias carece de componente continua y su ancho de
banda está optimizado.

 El sincronismo de bit se garantiza con la alternancia de polaridad de los
“unos”, e insertando impulsos de sincronización en las secuencias de “ceros”

 La detección elemental de los errores de transmisión típicos del ruido, se
realiza simplemente comprobando que los impulsos recibidos por el receptor
cumplen las reglas de polaridad establecidas por la codificación HDB3

Desventajas

 Requiere una previa transformación de la señal a AMI Bipolar

Aplicación

Utilizada en las líneas E1 a una velocidad de 2,048 Mbps que son usadas en Europa

A continuación en la Figura 25 se puede ver la comparación de Ancho de banda
para los códigos HDB3, AMI y NRZ Unipolar.


Figura 25: Relación ancho de banda HDB3, AMI, NRZ

Comparación entre AMI, B8ZS y HDB3

A continuación en la Figura 26 se hace un comparativo de una señal AMI, B8ZS y
HDB3 donde se ven las señales bipolares válidas y las violaciones bipolares que
hacen las técnicas mejoradas de AMI.

29. 29


Figura 26: Comparación entre AMI, B8ZS y HDB3

PRACTICA UNIPOLAR

NRZ Y RZ

A continuación se desarrollara una práctica en el programa Matlab en donde se
tendrán las dos codificaciones unipolares correspondientes a NRZ y RZ.

Bloque 1



Figura 27: Bloque 1 -Practica NRZ y RZ Unipolar

30. 30
En la Figura 27, encontramos 9 líneas de código, en donde las 3 primeras son para
limpiar las variables y funciones, cerrar las ventanas abiertas y limpiar el la ventana
de comandos. Seguido a esto, se estabule un tiempo de bit, que corresponde a 1
en la codificación unipolar, también se establece una variable llamada paso que
define una serie de números para poder realizar la gráfica que luego es recorrida
desde t=0 hasta el tiempo de bit que en este caso es 1. Por último, tenemos la
variable n que representa la cantidad de bits que se van a ingresar que tiene q
corresponder con los bits que se ingresan en x.

Bloque 2




Figura 28: Bloque 2 - Practica NRZ y RZ Unipolar


Para la gráfica NRZ (Ver Figura 28) deben tener en cuenta las pautas de la técnica,
las cuales se describen en las líneas 13 y 14 donde se dice que para la tensión
positiva se le asigne el valor de 1 y para la tensión 0 el valor de 0. Luego se guardan
en un vector que será recorrido en el ciclo for que decide con la sentencia if si los
bits a recorrer son 0 o 1 para generar los puntos de la gráfica codificada, los cuales
se guardaran en la variable t1 que será recorrida por la variable tc1= 0 por cada uno
de los puntos de la variable paso hasta los puntos guardados anteriormente en t1.

31. 31
Bloque 3


Figura 29: Bloque 3 - Practica NRZ y RZ Unipolar

Para la gráfica RZ (Ver Figura 29) deben tener en cuenta las pautas de la técnica,
las cuales se describen en las líneas 31 y 32 donde se dice que para la tensión
positiva se le asigne el valor de 1 y luego retorne a 0 a la mitad del tiempo de bit y
para la tensión 0 el valor de 0 durante todo el tiempo de bit. Luego se guardan en
un vector codexRX que será recorrido en el ciclo for que decide con la sentencia if
si los bits a recorrer son 0 o 1 para generar los puntos de la gráfica codificada, los
cuales se guardaran en la variable t2 que será recorrida por la variable tc2= 0 por
cada uno de los puntos de la variable paso hasta los puntos guardados
anteriormente en t2.

Bloque 4



Figura 30: Bloque 4 - Practica NRZ y RZ Unipolar

32. 32
En la Figura 30 se dan una serie de pautas para generar las 3 graficas que se
mostraran en la figura 1 en donde la sentencia subplot que permite realizar la gráfica
donde se verán representados los bits y su codificación, la sentencia stem ubica los
bits que fueron ingresados al comienzo en la variable x y por último la sentencia axis
toma los valores mínimos y máximos de X y Y para delimitar la gráfica.

Bloque 5



Figura 31: Bloque 5 - Practica NRZ y RZ Unipolar


Adicionalmente, en la Figura 31, en las lineas 68 y 69 se llama una funcion llamada
myfourier a la cual se le pasan los parametros de las graficas NRZ y RZ respectivamente
que son los tiempos y los bits generados anteriormente, esto con el fin de graficar el
espectro electromagnetico de cada codificacion.

En las ultimas lineas se crea una nueva ventana que se llama figure 2, la cual dibuja otra
grafica en su interior con la palabra subplot y finalmente con la sentencia plot se grafica los
puntos recibidos por la funcion myfourier permitiendonos ver la grafica correspondiente.

Por ultimo al ejecutar el código, vemos la ventana 1 (Ver Figura 30) que consta de 3 graficas
en su interior, en donde la primera representa los bits ingresados o la señal del mensaje,
seguida de las señales de codificación de NRZ y RZ.

33. 33


Figura 32: Grafica Final - Practica NRZ y RZ Unipolar

Igualmente, se observa la segunda ventana (Ver Figura 31) con la gráfica de los dos
espectros correspondientes a las gráficas de NRZ y RZ.


Figura 33: Grafica del Espectro - Practica NRZ y RZ Unipolar

Observando esta grafica podemos observar que la codificación en NRZ requiere
menos ancho de banda comparado con RZ en una proporción doble, también se
puede observar que la codificación RZ utiliza más potencia que NRZ.

34. 34
PRACTICAS POLAR

NRZ – L

El código Polar sin retorno a cero representa un 1 lógico (1L) con un nivel de +V
durante todo el periodo de bit y un cero lógico (0L) con un nivel de - V durante todo
el periodo de bit. En donde la siguiente programación en Matlab que está dividida
en bloques simula esta codificación.

Bloque 1



Figura 34: Bloque 1 - Practica NRZ

Se realiza la creación del vector h el cual contendrá los bits de entradas que en este
caso será h=[0 1 0 0 1 1 1 0]; a continuación se limpia la ventana donde se va a
graficar gracias a la sentencia clf, seguidamente se crea una variable n la cual será
un contador para la gráfica, se halla el tamaño de nuestro vector de bits y se añade
en la última posición de este un 1, (Ver Figura 34);

Bloque 2



Figura 35: Bloque 2 - Practica NRZ

35. 35
A continuación en la Figura 35 se crea el ciclo while con el que vamos realizar todo
el recorrido de la gráfica este comienza desde el valor n (en este caso “1”) y
finalizará en el tamaño de nuestro vector de bits, más adelante se creará un vector
t dimensionado de la siguiente forma: (iniciando desde n-1;incrementando 0.001;
finalizando en n), para el primer caso tendría las siguientes dimensiones (0;0.001;1),
es de vital importancia aclarar que este vector se hace con el fin de poder graficar
en el tiempo (horizontal).

En la línea 14 encontramos una sentencia if la cual se posiciona en el vector inicial
de bits y detecta si en esta viene un 0 si es asi valida el bit siguiente a la posición
en la que se encuentra para realizar el paso de 0 a 1 o de 1 a 0 después pinta esta
línea (para tener claro esto veamos el paso de nuestro [2] bit del vector inicial ya
que es el que contiene el 0)

Bloque 3



Figura 36: Bloque 3 - Practica NRZ

En este caso el código valida si el siguiente bit para graficar es un 0, si es así
multiplica por (-1) para dibujar la traza en ese valor, y en su defecto si el valor del
bit es 1, este multiplicará positivamente (1) para mantener la gráfica en voltaje
positivo, (Ver Figura 36).

36. 36
Bloque 4



Figura 37: Bloque 4 - Practica NRZ

En este bloque que representa la Figura 37, se hace uso de la función Fourier para
hacer la representación del espectro de la señal.

Análisis de resultados de la codificación

A continuación podemos observar en la Figura 38 como se ve la gráfica al final de
la práctica.


Figura 38: Grafica Final - Practica NRZ Polar

En donde el espectro de la señal se representa en la Figura 39.

37. 37

Figura 39: Espectro Practica NRZ Polar

Se puede observar con el espectro obtenido de la codificación NRZ que el ancho de
banda requerido para la transmisión de la señal es fijo pero, lo más importante es
pequeño por lo que resultaría beneficioso para el aprovechamiento óptimo de los
recursos con los cuales se disponen.

Además, ya que el espectro es más fijo, en el caso en el que el medio de transmisión
esté presente ruido considerable, se podrá identificar con mayor facilidad la señal.

Como en algunos medios de difícil transmisión puede pasar la pérdida o cambio de
la polaridad, con la codificación NRZ-L no será problema, ya que los 0 (ceros) y 1
(unos) representan polaridad contraria cualquiera sea el orden que se le dé.

RZ

Para poder realizar la gráfica de la codificación de la técnica RZ POLAR debemos
escribir el siguiente código en el software MATLAB (para realizar la explicación del
código lo dividiremos en 4 bloques):

Bloque 1:



Figura 40: Bloque 1 - Practica RZ

38. 38
Se realiza la creación del vector h el cual contendrá los bits de entradas que en este
caso será h= [1 0 0 1 0 1 0 1 1 0]; a continuación se limpia la ventana donde se va
a graficar gracias a la sentencia clf, seguidamente se crea una variable n la cual
será un contador para la graficar, se halla el tamaño de nuestro vector de bits y se
añade en la última posición de este un 1 (Ver Figura 40).

Bloque 2:



Figura 41: Bloque 2 - Practica RZ Polar

A continuación se crea el ciclo while con el que vamos realizar todo el recorrido de
la gráfica este comienza desde el valor n (en este caso “1”) y finalizará en el tamaño
de nuestro vector de bits, más adelante se creara un vector t dimensionado de la
siguiente forma: (iniciando desde n-1;incrementando 0.001; finalizando en n), para
el primer caso tendría las siguientes dimensiones (0;0.001;1), es de vital importancia
aclarar que este vector se hace con el fin de poder graficar en el tiempo (horizontal).

En la línea 9 encontramos una sentencia if la cual se posiciona en el vector inicial
de bits y detecta si en esta viene un 0 si es así, valida el bit siguiente a la posición
en la que se encuentra para realiza el paso de 0 a 1 o de 0 a 0 después pinta esta
línea (para tener claro esto veamos el paso de nuestro [2] bit del vector inicial ya
que es el que contiene el 0), (Ver Figura 41).

39. 39


Figura 42: Grafica Bloque 2- Practica RZ Polar

Para este caso de la Figura 42, será la línea naranja y ya que en el bit [2] hay un
valor 0 y el siguiente en este caso el [3] bit también es un 0, la visualización será de
esa forma.

Bloque 3:



Figura 43: Bloque 3 - Practica RZ Polar

40. 40
En este caso valida si en la posición en la que se encuentra actualmente nuestro
vector de bits hay un 1, si es así valida el valor del próximo bit si este es 0 realizara
la pintada de 1-> 0 o en su defecto de 1-> 1 (Ver Figura 43); para nuestro ejemplo
validaremos la posición [1] de nuestro vector de bits como la siguiente posición [2]
hay un 0, la pinta de primer bit será así como en la Figura 44.




Figura 44: Grafica Bloque 3 - Practica RZ Polar

Bloque 4:



Figura 45: Bloque 4 - Practica RZ Polar

En este bloque se hace uso de la función Fourier para hacer la representación del
espectro de la señal (Ver Figura 45).

Análisis de resultados de la codificación

Después de que ya se ha codificado nuestro mensaje inicial en este caso h= [1 0 0
1 0 1 0 1 1 1]; podemos observar la Figura 46 (cambio de colores hace referencia al
cambio de bits de nuestro mensaje).

41. 41


Figura 46: Grafica Final - Practica RZ Polar

En donde el espectro de la señal se representa en la Figura 47.



Figura 47: Espectro Practica RZ Polar

Como se puede observar en el espectro se pueden sacar las siguientes
conclusiones:

 Los pulsos muy estrechos lo que permite el ahorro de energía, pero lo que sí
exige mayor ancho de banda para su transmisión.

 No tiene problemas de sincronización debido a que tiene grabado el reloj de
lectura, que permite diferenciar entre 1 y 0.

 Por esto es más eficiente que la codificación unipolar.

42. 42
MANCHESTER

Para iniciar la práctica hay dos archivos MANCHESTER.m Y MANCHESTER
DIFERENCIAL.m La función manchester y manchester diferencial recibe como
parámetro h, escribir en consola Ej. h = [1 0 1 1 1 0] después el nombre de la función
en la consola.

Ej. MANCHESTER (h) o MANCHESTERDIFERENCIAL(h) la h es el parámetro que
se escribió anteriormente (Ver Figura 48).


Figura 48: Código Matlab - Practica Manchester

La función recibe como parámetro el mensaje en bit para codificar en Manchester

Ej. h = [1 0 1 1 0 0 0 1],

43. 43
El bucle while se repite hasta terminar los bits del mensaje. La variable t se llena
con los datos desde n-1 hasta n, de a 0.001:

Ej. n=2, t = [(2-1): aumenta de a 0.001: hasta n]

Se pregunta si el bit a analizar es 1 o 0. La variable dibuja la línea del mensaje hasta
la mitad del tiempo vale -1 o 1 dependiendo del bit que se está codificando, al llegar
a la mitad del tiempo su valor cambia de -1 a 1 o viceversa.

Ej. El bit es 1, del instante de tiempo entre 0<t<0.5 vale -1, en el instante 0.5<t<1
vale 1(positivo)

Otra descripción y= (t<n) - 2*(t<n-0.5)-(t==n)

t<n como las posiciones de t aumentan de a 0.001 o sea, n=2 entonces t= [n-
1:0.001: n] eso es igual a t= [1.000,1.001, 1.002,1.003,......,1.998, 1.999,2.000] t
en la primera posición es menor a ( n) nos retorna un 1(true), así hasta completar
todo el arreglo t, por lo que veo en Matlab no se necesita un bucle para recorrer t,
el va preguntando por todo el arreglo t en una sola línea.

Por último se hace uso de la función myfourier que genera la gráfica de la potencia
en función de la frecuencia y en la otra ventana la codificación antes mencionada
dependiendo si es Manchester o Manchester diferencial. (Ver Figura 49 y 50).



Figura 49. Grafica Final Manchester Diferencial - Practica Manchester

44. 44


Figura 50: Grafica Final Manchester - Practica Manchester

Sin lugar a dudas es notable el mayor requerimiento de ancho de banda cuando se
usa esta codificación por ser sincronizada con el reloj se evidencia que la
codificación Manchester requiere el doble de ancho de banda en comparación a sus
antecesores los siguientes códigos de línea se centrarán en aprovechar la mayor
capacidad de transporte y en optimizar el ancho de banda que requieren o negativo
de forma alterna.

PRÁCTICAS BIPOLAR
AMI

Para poder realizar la gráfica de la codificación de la técnica AMI debemos escribir
el siguiente código en el software MATLAB (para realizar la explicación del código
lo dividiremos en 4 bloques):

Bloque 1:



Figura 51: Bloque 1 - Practica AMI Bipolar

45. 45
Se realiza la creación del vector h el cual contendrá los bits de entradas que en este
caso será h=[1 0 0 1 0 1 0 1 1 0]; a continuación se limpia la ventana donde se va a
graficar gracias a la sentencia clf, seguidamente se crea una variable n la cual será
un contador para la gráfica, se crea la variable ami la cual será pulso positivo o
negativo de forma alterna, se halla el tamaño de nuestro vector de bits y se añade
en la última posición de este un 1 (Ver Figura 51).

Bloque 2:



Figura 52: Bloque 2 - Practica AMI Bipolar

A continuación en la Figura 52, se crea el ciclo while con el que vamos realizar todo
el recorrido de la gráfica este comienza desde el valor n (en este caso “1”) y
finalizará en el tamaño de nuestro vector de bits, más adelante se creara un vector
t dimensionado de la siguiente forma: (iniciando desde n-1;incrementando 0.001;
finalizando en n), para el primer caso tendría las siguientes dimensiones (0;0.001;1),
es de vital importancia aclarar que este vector se hace con el fin de poder graficar
en el tiempo (horizontal).

En la línea 10 encontramos una sentencia if la cual se posiciona en el vector inicial
de bits y detecta si en esta viene un 0 si es asi valida el bit siguiente a la posición
en la que se encuentra para realiza el paso de 0 a 1 o de 0 a 0 recordemos que para
0 no hay señal después pinta esta línea (para tener claro esto veamos el paso de
nuestro [2] bit del vector inicial ya que es el que contiene el 0).

46. 46


Figura 53: Grafica Bloque 2 - Practica AMI

Como se puede observar en la Figura 53 la línea roja representa el [2] bit de nuestro
mensaje si el [3] bit fuera un cero esta línea sería continua, pero si hay un cambio
cero cambiará su polaridad en este caso sería negativo como se puede ver a
continuación en la Figura 54.



Figura 54: Grafica Bloque 2 - Practica AMI

47. 47
Bloque 3:



Figura 55: Bloque 3 - Practica AMI Bipolar

En este caso valida si en la posición en la que se encuentra actualmente nuestro
vector de bits hay un 1, si es así valida el valor del próximo bit si este es 0 realizara
la pintada de 1-> 0 (hará el cambio de pulso gracias a la variable ami que se
multiplica por -1) o en su defecto de 1-> 1 (mantendrá el pulso siendo ami =1), (Ver
Figura 55).

Bloque 4:



Figura 56: Bloque 4 - Practica AMI Bipolar

48. 48

En este bloque se hace uso de la función Fourier para hacer la representación del
espectro de la señal, (Ver Figura 56).

Análisis de resultados de la codificación AMI

Después de que ya se ha codificado nuestro mensaje inicial en este caso h= [1 0 0
1 0 1 0 1 1 1]; podemos observar la gráfica final en la Figura 57 (cambio de colores
hace referencia al cambio de bits de nuestro mensaje).



Figura 57: Grafica Final - Practica AMI Bipolar

En donde el espectro de la señal está en la Figura 58:



Figura 58: Espectro Practica AMI Bipolar

Como se puede observar en el espectro se pueden sacar las siguientes
conclusiones:

49. 49

 No hay problema con la sincronización en el caso de que haya una cadena
larga de 1(unos). Cada 1 fuerza una transición por lo que el receptor se puede
sincronizar en dicha transición.

 No habrá problema con la componente continua. Ya que esta no está
presente en este tipo de codificación.

 Además, el ancho de banda de la señal resultante es considerablemente
menor que el correspondiente a NRZ.

B8ZS

A continuación se desarrollara una práctica en el programa Matlab en donde se
tendrá la codificación B8ZS correspondiente a la técnica Bipolar.

Bloque 1:


Figura 59: Bloque 1 - Practica B8ZS

En la Figura 59, encontramos 12 líneas de código, en donde la tercera es para
limpiar las variables y funciones, cerrar las ventanas abiertas y limpiar el la ventana
de comandos. En la línea 4 está la variable x que es donde se van a poner los bits
que se van a codificar y en la 5 que valor puede tomar el pulso de subida o bajada.
La variable current_level indica si la gráfica comienza en -1 o 1 según el signo que
se le dé. Por ultimo encontramos las reglas para esta codificación, cuando el bit
anterior es positivo o negativo para codificar los 8 ceros y por ultimo cual es el tiempo
de bit.

50. 50
Bloque 2:


Figura 60: Bloque 2 - Practica B8ZS

51. 51
En la Figura 60, encontramos un while que recorre las posiciones del vector x,
analizando cada uno de los bits ingresados, se establece el tiempo de bit y luego
entra en una sentencia if que cuenta los ceros consecutivos y establece si hay una
serie de 8. En caso de ser cierto selecciona el tipo de bit anterior (positivo o
negativo).

Luego con la sentencia for se recorren los 8 ceros asignándole a cada uno su tipo
de pulsación que corresponde con la regla según su inicio. Ya en la sentencia Try –
catch analiza el siguiente bit de la serie de 8 ceros, al finalizar cada uno sigue con
el resto de bits ingresados y en caso de no haber más, lo asume como el valor por
defecto de la variable current level. Para finalizar la sentencia for enviamos una serie
de parámetros a la función draw_pulse la cual se describirá más adelante y nos
permitirá realizar la gráfica.

Continuando con el if inicial donde se evaluaba si hay 8 ceros o no, se define que si
hay menos de esta cantidad los dibuje con tensión 0. Por otro lado, para finalizar la
sentencia if donde se evaluaba la polaridad del bit anterior ponemos que para 1
binario su polaridad sea opuesta a la anterior en otras palabras alternando de
positivo a negativo.

Bloque 3


Figura 61: Bloque 3 - Practica B8ZS

Para la figura 61, tenemos un try – catch que asigna el último punto de pulso
mediante el análisis del siguiente bit. En donde la sentencia if solo analiza el 1
binario para al ternar su polaridad, haciendo que comience a nivel cero y para cerrar
esta sentencia suponemos que el siguiente bit es 1. Finalmente antes de cerrar el
while enviamos ciertos parámetros para dibujar el pulso y continuamos con el
siguiente bit hasta finalizar el vector.

52. 52
Bloque 4


Figura 62: Bloque 4 - Practica B8ZS

En la Figura 62, se dibuja la maya donde se ubicara la gráfica con la codificación la
cual tiene un rango de -2 a 2, ubicando solo los datos -1 y 1 en el eje Y y todos los
números del eje X.


Figura 63: Bloque 5 - Practica B8ZS

En la Figura 63, se crea una función para graficar la codificación, la cual recibe
ciertos parámetros de las imágenes de arriba, también se especifica el grueso de la
línea a dibujar y escribe los bits ingresados al inicio con su respectivo
comportamiento.

Bloque 4


Figura 64: Bloque 6 - Practica B8ZS

53. 53
En la Figura 64, se describe una función llamada num que es llamada anteriormente
y es la que cuenta los ceros consecutivos en una matriz para poderlas contar.

Finalmente, al ejecutar esta práctica se obtiene la Figura 65.



Figura 65: Grafica Final - Practica B8ZS Bipolar
HDB3

En la siguiente sección se describe a detalle el código utilizado en la herramienta
MATLAB para realizar una simulación de la técnica HDB3

Bloque 1


Figura 66: Bloque 1 - Practica HDB3 Bipolar

54. 54

En las anteriores líneas de la Figura 66 se llena un vector llamado xn con la señal
inicial expresada en unos y ceros, esta es la señal a la cual se le aplicará la técnica
HDB3 y puede ser modificada por cualquier combinación que se requiera.

Bloque 2
A continuación en las Figuras 67 y 68 se comenta el respectivo código para
complementar la práctica de esta técnica debidamente con sus comentarios para su
fácil entendimiento.



Figura 67: Bloque 2, parte a - Practica HDB3

55. 55


Figura 68: Bloque 2, parte b - Práctica HDB3

Finalmente, al ejecutar esta práctica se obtiene la Figura 69.


Figura 69: Grafica Final Practica Bipolar HDB3

56. 56
CONCLUSIONES

Es importante concluir que las técnicas se han mejorado a través de los años; esto
se debe a que en la implementación de una técnica se descubren errores o
inconsistencias lo que ocasiona la necesidad de pulir o mejorar la técnica, para que
de esta forma se minimicen los errores y se aumenten las características positivas
de la misma.

No necesariamente las mejores técnicas de codificación para la transmitir
información son las simples de implementar, ni las que menos ancho de banda
ocupan o las que tienen menor potencia.

Con este trabajo logramos apreciar que con cada forma de modulación se encuentra
la solución a problemas anteriores en el caso de Manchester la sincronización y la
detección de errores es un gran avance pero también provoca un problema que es
el requerimiento de un mayor ancho de banda a pesar de esto es utilizada
actualmente.

Para una efectiva transmisión es necesario que la señal no tenga componente
continua, ya que no hay una señal opuesta que la cancele y por lo tanto es posible
que el componente que va a transmitir no la reconozca.

57. 57
REFERENCIAS

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Segunda Edición.

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datos”. Oviedo, España.

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Extraído de: http://www.dte.us.es/personal/mcromero/docs/arc1/tema3-
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