En
este segundo tema abordaremos, de forma resumida, los diferentes conceptos y sistemas
fundamentales en la transmisi贸n de informaci贸n ( anal贸gica o digital
).
La radiocomunicaci贸n es el proceso para enviar informaci贸n entre dos o m谩s puntos por medio ondas radioel茅ctricas.
Podemos considerar que el inicio de todo el desarrollo empez贸 un 14 de mayo de 1897, cuando Marconi env铆a la primera comunicaci贸n por radio por mar abierto, desde el canal de Bristol (Inglaterra) a Penarth, ( Gales ), separando una distancia de 6 km.
Empieza el desarrollo de la radio a nivel comercial, para luego llegar la implantaci贸n de la TV, los lanzamientos de sat茅lites de radiocomunicaciones, la implantaci贸n de la era digital...
Cada uno de los descubrimientos nos ha tra铆do una sociedad mucho mas conectada e informada y mientras algunos sistemas han ca铆do en desuso, como el tel茅grafo, otros han venido a sustituirlos con grandes ventajas.
La ultima parte del siglo nos trajo las TICs ( Tecnolog铆a de la Informaci贸n y Comunicaciones ) que utilizan los sistemas de radio. Por ejemplo, Facebook instalado en un smartphone usando la tecnolog铆a 5G.
Hay muchas tecnolog铆as en radio, televisi贸n o telefon铆a, con caracter铆sticas propias, que las haces mas o menos adecuadas seg煤n las circunstancias de trabajo.
Muchas de las tecnolog铆as anal贸gicas ya no se usan, como el sistema de televisi贸n PAL.
Veremos de forma resumida estas tecnolog铆as.
1 ) En radio:
Aunque el futuro de la radio est谩 en la DAB ( alta calidad de sonido y otros servicios a帽adidos ) y la radio por Internet, la anal贸gica predomina en el espacio radioel茅ctrico.
La AM comercial , las frecuencias portadoras est谩n comprendidas 526,5 kHz a los 1.606,5 Khz, transmitiendo una se帽al de voz o musical de baja calidad, con un ancho de banda de unos 4 kHz. La calidad del sonido no es muy buena y el ruido e interferencias le afecta mucho.
Son se帽ales de gran alcance debido principalmente a:
a) Las menores p茅rdidas que tiene la banda de med铆a frecuencia (MF) respecto a las altas frecuencias.
b) Son capaces de seguir la curvatura de la Tierra por la reflexi贸n que ocurre en la ionosfera.
Sin embargo, la fidelidad
del sonido es muy reducida.
La banda de FM
comercial utiliza las frecuencias de los 87,5 MHz a los 108 MHz, ( dentro de
la banda VHF ) con mejor
sonido y posibilidad de emitir dos canales a la vez (est茅reo). Debido
al uso de mayores frecuencias, el alcance es menor, con receptores
algo mas complejos ( ver lo sencillo que puede ser uno para AM si buscamos
en Google "radio Galena" )
2 ) En televisi贸n terrestres:
La DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrlal), ampliamente usado en Europa, usa modulaci贸n COFDM, con sistema de compresi贸n MPEG-2, sistema de multiplexi贸n para emitir varios programas en el ancho de banda de cada canal ( 8 MHz ). El ruido impulsivo afecta mucho a este sistema y si hay escenas de gran movimiento, puede aparecer pixelados.
3 ) En televisi贸n sat茅lite la mayor铆a de los sistemas anal贸gicos han sido
sustituidos por sistemas digitales ( DVB-S)
4) Radio digital por sat茅lite. Tiene una gran cobertura con el uso de una 煤nica frecuencia para toda la huella ( zona de cobertura ) y gran calidad . Dada la movilidad impl铆cita a la radio, las antenas son omnidireccionales. Debido al precio de los receptores, est谩 muy poco implantada.
La mayor铆a de las emisiones de radio digital se toman , hoy por hoy, del
mismo receptor que se usa para la TV.
.
5 ) Sistemas de telefon铆a m贸vil celular:
6) Sistemas de telefon铆a m贸vil radio
Hablamos de sistemas terrestres y sat茅lite. Aunque podemos pensar que terrestre es por tierra y sat茅lite es por espacio, hay destacar que un sistema terrestre puede utilizar un sat茅lite en alguno de los pasos de la transmisi贸n de la se帽al radioel茅ctrica , pero la se帽al final llega al usuario v铆a terrestre, usando una antena terrestre.
En el caso de la se帽al sat茅lite, la se帽al final es recibida por el usuario con una antena que apunta al sat茅lite.
Podemos concluir que en un sistema terrestre, la se帽al se recibe con antenas que apuntan a un repetidor terrestre y en un sat茅lite, la antena apunta a un sat茅lite.
Por orden creciente, tenemos:
Radio AM: desde los 540 kHz a 1.600 kHz.
Radio FM: desde los 87 ,5 MHz a 108 MHz.
Televisi贸n TDT: desde 470 MHz a 790 MHz ( Reducido ahora por
los dividendos digitales )
En Tv sat茅lite hay varias bandas. Por ejemplo en la banda Ku tenemos un rango desde 11.7-12.7 GHz en recepci贸n ( desde el sat茅lite a tierra ) y 14-17.8 GHz en transmisi贸n ( de la tierra al sat茅lite )
En la Radio sat茅lite vista anteriormente, el rango empieza en 1.492 MHz y termina en 1.592 MHz
Antes hemos comentado que las se帽ales de baja frecuencia tienen mas alcance que las de alta frecuencia ( Ecuaci贸n de transmisi贸n de Friis).
En la imagen de la izquierda tenemos la representaci贸n de las perdidas de las se帽ales respecto a la distancia recorrida, y en verde tenemos las perdidas l贸gicas que tiene esa se帽al al ir avanzando, pero no siempre son tan l贸gicas y nos encontramos con ca铆das abruptas de la se帽al. A este fen贸meno se le denomina desvanecimiento.
Estas ca铆das de potencia son dif铆ciles de predecir y dependen de fen贸menos ya vistos en el tema anterior como
No hay soluciones f谩ciles o econ贸micas para este fen贸meno aleatorio, que se le asigna calidad de probabil铆stica. Es dif铆cil controlar c贸mo puede afectar una determinada lluvia, los efectos el茅ctricos en la atm贸sfera , obst谩culos fijos o m贸viles en las trayectorias de la se帽al, as铆 como el n煤mero de trayectorias que puede tomar la se帽al desde el origen a destino.
Una de las t茅cnicas es el uso de un ecualizador, por el cual se modifica las amplitudes de las distintas frecuencias de la se帽al ( variaci贸n de los coeficientes de Fourier )
En
el anterior apartado hemos comentado c贸mo han ido desapareciendo los
sistemas de transmisi贸n anal贸gicos respecto a los digitales. 驴 Porque
?.
En general, digitalizar una se帽al tiene una serie de ventajas como la mayor inmunidad a ruidos e interferencias, sistemas m谩s eficientes, mejor aprovechamiento de la banda, etc.
Veremos las mejoras que hemos conseguido de pasar del sistema de televisi贸n PAL a la actual DVB-T
Mientras en PAL tenemos las siguientes caracter铆sticas fundamentales
Estos se remedia gracias a la televisi贸n digital terrestre (TDT) donde tenemos las siguientes ventajas:
Hemos vistos la modulaci贸n en amplitud ( AM) y en frecuencia (FM), usadas en radio. Con la aparici贸n de la televisi贸n digital, tanto terrestre como por v铆a sat茅lite, aparece una nueva modulaci贸n que se llama en fase.
En esta modulaci贸n, lo que vamos a retocar ( modular ) va a ser la fase de la se帽al portadora, de forma que haremos que esa portadora empieze en un punto determinado, por ejemplo a 90潞, a 180 潞, etc.
Uno de los mas sencillos es el usado en la TV sat茅lite, que emplea el denominado QPSK (Quadrarure Phase Shift Keying) y cuya representaci贸n en el diagrama de constelaci贸n (s铆mbolos) lo tenemos a la izquierda.
En este caso vemos que cada s铆mbolo ( punto del diagrama que contiene la informaci贸n digital) est谩 desfasada 90潞 de otro s铆mbolo y adem谩s, podemos ver que, evidentemente, para poder representar 4 s铆mbolos, hemos necesitado 2 bits.
Pero si observamos los s铆mbolos, vemos entre vecinos, s贸lo cambia un bit. Esto es el c贸digo de Gray.
Aparte de todo ello, se establecen sistemas inform谩ticos para evitar evitar errores en la transmisi贸n, entre ellos el Reed-Salomon y el Viterbi.
Si queremos mas informaci贸n se recurren al sistema 8-QAM, donde se modula en amplitud y en fase. Ahora nuestro diagrama de constelaci贸n tiene 8 s铆mbolos, usando 3 bits. Vemos como el 001 empieza en 90潞 ( modulaci贸n en fase ) y el 101 tambi茅n empieza en 90潞, pero con menor amplitud ( modulaci贸n AM ). Todo esto ser谩 desarrollado con mayor profundidad en la Televisi贸n digital.
Representamos en la parte izquierda tres diagramas obtenidos con el medidor de campo RANGERNeo 2 de Promax
El 1潞 corresponde a un diagrama de constelaci贸n 8PSK para DVB-S2, que corresponde con la TV sat茅lite de alta definici贸n. Vemos puntos muy separados donde la modulaci贸n se ha hecho por modulacion de fase obteniendo 8 s铆mbolos
En 2潞 caso tenemos el diagrama de constelaci贸n 64QAM usado en la televisi贸n por cable ( DVB-C). Hablamos de un sistema QAM, por tanto hay modulaci贸n en fase y amplitud.
Tenemos muchos mas puntos, mas informaci贸n, pero al estar mas cerca uno de otros, hay mas posibilidad de errores
3潞 Por 煤ltimo, una modulaci贸n 256QAM empleado en la televisi贸n digital terrestre de alta definici贸n
Dise帽o PCB Principios b谩sicos de antenas