| Date post: | 07-Mar-2016 |
| Category: |
Documents |
| Upload: | camilo-ramirez-a |
| View: | 11 times |
| Download: | 0 times |
of 12
Laboratorio 1: Cdigos de Lnea
Jeremy AguilarQuiones
Ingeniera enTelecomunicaciones
Camilo GomezGuevara
Ingeniera enTelecomunicaciones
Stephanie JuliethSierra Buitrago
Ingeniera enTelecomunicaciones
al.edu.co
Edgar EspitiaIngeniera en
Telecomunicaciones20141373041
ResumenEl presente informe pretende exponer una breveintroduccin al tpico de codificacin de lnea, brindandonociones bsicas del estudio de tres cdigos de lneas (AMI,Manchester, HDB-3) por medio de la implementacin de losmismos en el microcontrolador 16F877A para identificar sussimilitudes, diferencias, ventajas, etc. Se evidencia el resultadoprctico de las tres implementaciones por medio del anlisis deFourier para su anlisis posterior.
AbstractThis report aims to present a brief introduction tothe topic of line coding, providing basic notions of study of threelines codes (AMI, Manchester and HDB-3) by means ofimplementing on 16F877A microcontroller in order to identifytheir similarities, differences, advantages, etc. The practicalresult of the three implementations is evidenced through Fourieranalysis.
Palabras claveCdigos de linea, ancho de banda,microcontrolador, transmisin, tramas.
I. MARCO TERICOSin importar el nivel jerrquico, la informacin que se
transporta sobre cualquier sistema digital de lnea, es unasecuencia de unos y ceros. La secuencia no se envanormalmente en forma directa a la lnea, sino que primero searregla de acuerdo con un cdigo de lnea. Esto ayuda a lasincrona del regenerador intermedio y a la sincrona delreceptor distante, maximizando la separacin posible entrerepetidores y optimizando generalmente la operacin delsistema de lnea [1]. El problema radica en que si se enva unasecuencia larga de ceros o unos de manera consecutiva,entonces la lnea dara la impresin de estar en estadopermanente de prendido o apagado, transmitiendo una corrientedirecta hacia la lnea. Esto no es recomendable debido a que elrequisito de potencia se incrementa y la atenuacin es mayor encomparacin con la atenuacin a corriente alterna; no puedendecir si la lnea an est viva ya que no se puede distinguir elcomienzo ni el final de cada bit individual. El problema seagrava a medida que el nmero de ceros o unos se incrementa.Los cdigos de lnea, por lo tanto, buscan asegurar que semantenga una frecuencia mnima de cambios en el estado de lalnea [2].
Como propiedades deseables de un cdigo de lnea sepueden mencionar [3]:
- Contener la informacin adecuada de sincrona- Propiciar la mnima probabilidad de error (mxima
inmunidad al ruido y a la interferencia entre smbolos,es decir, alta eficiencia)
- Permitir la deteccin y, de preferencia, la correccin deerrores en la recepcin.
- Producir una densidad espectral de potencia favorablepara evitar la distorsin.
- Ser transparente, es decir, usar un cdigo que entregueen el receptor una seal codificada fiel, cualquiera quesea la serie de datos de dicha seal.
En el mundo se emplean diferentes cdigos de lnea.Muchos de ellos pretenden mantener una frecuencia mnima decambios en el estado de la lnea con el objeto de facilitar eltrabajo de regulacin de tiempo del regenerador y de sincrona;son por lo tanto, similares en la bsqueda de eliminar largassecuencias de marcas consecutivas o de espacios consecutivos[4].
Los cdigos AMI y HDB-3 son cdigos normalmente detres estados a diferencia de los simples de dos(prendido/apagado). Alternar la polaridad de los pulsos ayuda aevitar que se transmita corriente directa a la lnea.
HDB-3 es una ampliacin del AMI, en el que el nmero deceros consecutivos que pueden enviarse a la lnea se limita atres. Esto trae dos beneficios, se evita la seal nula y segundo,se puede mantener una densidad de marca mnima [5]. Algunasventajas que posee este tipo de cdigo es que la informacin dereloj se puede recuperar de un modo sencillo y hace un usoeficiente del ancho de banda pero HDB-3 requiere unaimplementacin ms compleja en la prctica [6].
En AMI, el cero se transmite como ausencia del pulso yuno se transmite como pulso segn el nivel en el que el unoanterior se haya transmitido; es decir los pulsos que representan1s consecutivos se alternan. La ventaja de este cdigo es quepermite la deteccin de errores, en efecto, cualquier error en latransmisin de los pulsos viola la regla bipolar de los pulsosalternados y el error se detecta inmediatamente (pero no secorrige) [5].
Fig. 1. Diagrama circuito general
II. DESCRIPCIN DEL MONTAJE
Componentes utilizados:
Microcontrolador PIC16F877A DIP-Switch tipo deslizante de 8 estados Amplificadores operacionales LF353 Resistencias de 1K
El DIP-Switch se encarga de representar la secuenciabinaria de la seal a travs de sus 8 estados (un bit cada uno) elmicrocontrolador se encarga de realizar la lectura del estado delos interruptores y codificar esta seal segn el cdigo de lneaestablecido, los niveles lgicos altos (+V)de la codificacin dela seal salen a travs de un pin del microcontrolador, de lamisma forma los niveles lgicos bajos (-V) son representados atravs de otro pin de salida del dispositivo, debido a losvoltajes de operacin del microcontrolador (0 a 5 V DC), esnecesario invertir la seal que representa los niveles lgicosbajos con un circuito inversor de ganancia unitaria yposteriormente adicionarle los pulsos positivos por medio deun circuito sumador tambin de ganancia unitaria, a la salidadel sumador obtenemos la seal codificada del patrn deentrada establecido en el DIP Switch, sin embargo por laconfiguracin del circuito sumador, se hace necesario utilizarun circuito inversor para obtener la seal deseada. El circuitoutilizado se observa en la Figura 1.
III. RESULTADOS
A. Codigo AMI
En el montaje del cdigo de lnea AMI se realizaronpruebas con varias combinaciones de cdigos como se muestraa continuacin:
Figura 2. Salida respuesta a entrada .
En la figura 2 se muestra la salida correspondiente a la entradatotalmente en cero, el cdigo AMI al ser un cdigo Bipolar endonde tiene +V, -V y cero.
Figura 3. Salida respuesta a entrada
En la figura 3 se muestra la respuesta a una entrada totalmenteen uno, donde segn la codificacin cada 1 lgico alterna lasecuencia de polaridad pasando de +V a V y viceversa.
Figura 4. Salida respuesta a entrada
En la figura 4 se observa la respuesta de una secuenciaalternada de 1 y 0 que muestran la naturaleza del cdigo AMIal ser un cdigo bipolar con los tres estados de voltajes.
Figura 5. Transformada rpida de Fourier para AMI.
En la figura 5 se aplic la FFT (Fast Fourier Transform) a laseal respuesta de todos los bits positivos obteniendo losresultados visualizados en la esquina superior derecha.
B. Codigo ManchesterEn este cdigo al igual que en el anterior se hicieron lasmismas mediciones con las secuencias de totalmente cero,todos los bits 1 e intercalados 1 y 0.El cdigo Manchester tiene la caracterstica que en un periodo,el 1 va hasta T/2 en +V; y de T/2 hasta T en V; y en valorlgico 0 mantiene un valor de V hasta T/2 y +V hasta T.
Figura 6. Salida respuesta a entrada
Tal como se observa la secuencia de solo 0 y solo 1 se vecomo un cdigo AMI ya que alterna pero con el doble defrecuencia del AMI.
Figura 7. Salida respuesta a entrada
En ambas secuencias se observa la misma salida, pero lo quediferencia estas es el reloj en el cual se identifica en elreceptor si el periodo del bit empez con +V o V.
Figura 8. Salida respuesta a entrada
En la Figura 8, se observa una secuencia alternada de 0 y 1 endonde se da la similitud al cdigo AMI.Aplicando la FFT se obtiene la siguiente imagen:
Figura 9. Transformada rpida de Fourier para Manchester.
En esta figura se destaca que la frecuencia del Manchester esla doble en comparacin con la AMI debido a que sus cambiosde estado para los 1 y los 0 hacen que doble la frecuencia del
AMI obteniendo el mismo resultado pero con diferencia en lagrfica.
C. Codigo HDB-3
En este cdigo de HDB3 se comporta igual que un AMIexcepto que cuando las secuencias de 0 es igual a 4 genera unaviolacin dependiendo de la polaridad y la cantidad de 1 desdela ltima violacin.Los ejemplos que se muestran a continuacin, muestran lassecuencias de solo 0, solo 1 y alternacin entre 1 y 0 con surespectiva FFT.
Figura 10. Salida respuesta a entrada
El comportamiento del cdigo HDB3 con las secuencias de 1y 0 es exactamente igual que con el AMI a excepcin de lassecuencias de 4 ceros. Como se muestra en la figura 9, lasecuencia de solo 1 es igual que la AMI.
Figura 11. Salida respuesta a entrada
Cuando ingresamos una secuencia de 0 a las entradas, HDB3altera las secuencias y enva cdigos de violacin para noperder el reloj en el receptor.
Figura 12. Salida respuesta a entrada
La secuencia de 1 y 0 se comporta de la misma manera delcdigo AMI.
Figura 13. Transformada rpida de Fourier cdigo HDB3.
IV. CONCLUSIONESSegn la informacin obtenida por las variadas fuentes quefueron accedidas se destaca la gran importancia de unacodificacin adecuada junto con sus respectivas caractersticaspara la ptima transmisin de datos.Entre estas caracterstica las dos fundamentales que posean unbajo (casi cero) nivel DC y un ancho de banda pequeo, con elfin de poder transmitir la informacin a mayor distancia sinrequerir alta potencia y tambin que consuma el mnimo decapacidad de transmisin disponible para poder enviar msdatos por el mismo canal.De igual forma se lograron observar las diferencias ysimilitudes en cuanto al comportamiento de los cdigos delnea AMI, Manchester y HDB3.El tratamiento de seales en su encriptacin y desencriptacinen fundamental en la correcta comunicacin entre dispositivosdebido a todas las caractersticas de los mismos.
REFERENCES
[1] J. Cabezas, Sistemas de telefona 529-551, 2007.[2] W.Tomasi, Sistemas de comunicaciones electrnicas, vol IV. Pearson
Education, 2003.[3] E. Herrera Comunicaciones II: una introduccin a la teoria de la
comunicacin digital y el ruido. Limusa, 2002, pp.68-73.
[4] E. Herrera Introduccin a las telecomunicaciones modernas Limusa,1998, pp. 271-350.
[5] E. Herrera Tecnologas de redes de transmisin de datos Limusa,2003, pp. 271-350.
[6] E. Magaa, Comunicaciones y redes de computadores PearsonEducacion, 2003, p. 301.
ANEXO 1: CDIGOS SCILAB
En los cdigos propuestos para hacer en Scilab estn lassiguientes seales.
A. Seal 1
Figura 14. La funcin Seno desplazada.
B. Seal 2
Funcin 15. Funcin triangular peridica
C. Seal 3
Funcin 16. Seal compuesta peridica
D. Seal 4
Figura 17. Seal compuesta peridica
ANEXO 2: CODIGO IMPLEMENTACIN AMI
ANEXO 3: CODIGO IMPLEMENTACIN MANCHESTER
ANEXO 4: CODIGO IMPLEMENTACIN MANCHESTER
