Sistemas de Comunicación

1 Introducción
1.1 Comunicación, mensajes y señales
1.2 Los elementos de un sistema de comunicación
Elementos funcionales
Transmisor
Canal de transmisión
Receptor
Contaminaciones
Distorsión
Interferencia
Ruido
1.3 Modulación
Tipos de modulación
¿Para qué se modula?
Modulación por facilidad de radiación
Modulación para reducir el ruido y la interferencia
Modulación por asignación de frecuencia
Modulación para multicanalización
Modulación para superar las limitaciones del equipo
1.4 Limitaciones fundamentales en la comunicación eléctrica
La limitación del ancho de banda
La limitación ruido
1.5 Cronología de la comunicación eléctrica
1.6 Plan del libro

2 Señales, espectros y filtros
2.1 Señales de CA y redes
Fasores y espectro de líneas
Funciones de transferencia y respuesta en frecuencia
Ejemplo 2.1 Filtro RC pasabajas
2.2 Señales periódicas y series de Fourier
Series de Fourier y espectros de líneas
Ejemplo 2.2 Tren de pulsos rectangulares
El teorema de la potencia de Parseval
Respuesta periódica de estado permanente
Ejemplo 2.3 Multiplicador de frecuencia
2.3 Señales no periódicas y transformadas de Fourier
Transformadas de Fourier y espectros continuos
Ejemplo 2.4 Pulso rectangular
Ejemplo 2.5 Pulso exponencial
Teorema de la energía de Rayleigh
Teoremas de transformadas
Linealidad (superposición)
Retardo en el tiempo
Cambio de escala
Dualidad
Ejemplo 2.6 Pulso senc
Traslación de frecuencia (modulación)
Ejemplo 2.7 Pulso de RF
Diferenciación e integración
Ejemplo 2.8 Pulso triangular
2.4 Convolución e impulsos
Integral de convolución
Ejemplo 2.9 Convolución de pulsos rectangulares
Teoremas de convolución
Ejemplo 2.10 El espectro de v2(t)
Impulso unitario
Impulsos en frecuencia
Impulsos en el tiempo
2.5 Respuesta del sistema y filtros
Respuesta al impulso y análisis en el dominio del tiempo
Ejemplo 2.11 Respuesta de un filtro pasabajas RC, al escalón, impulso y pulso
Función de transferencia y análisis en el dominio de la frecuencia
Ejemplo 2.12
Conexiones en paralelo, en cascada y realimentadas
Ejemplo 2.13 Retención de orden cero
Filtros reales e ideales
Ejemplo 2.14 Filtro pasabajas Butterworth
Limitación de banda y limitación en tiempo
2.6 Correlación y densidad espectral
Producto escalar, norma y ortogonalidad
Funciones de correlación
Ejemplo 2.15 Autocorrelación de una sinusoide
Funciones de densidad espectral
Relaciones de entrada y salida
Problemas

3 Señales aleatorias y ruido
3.1 Introducción a la probabilidad
Eventos mutuamente exclusivos
Ejemplo 3.1
Probabilidades conjunta y condicional
Eventos estadísticamente independientes
Ejemplo 3.2
3.2 Variables aleatorias y funciones de probabilidad
Funciones de distribución
Variables aleatorias discretas. Funciones de la frecuencia
Ejemplo 3.3
Variables aleatorias continuas. Funciones de densidad
Ejemplo 3.4
Impulsos en funciones de densidad de probabilidad
Transformación de variables aleatorias
Funciones de densidad conjunta y condicional
3.3 Promedios estadísticos
Medias y momentos
Variancia, desviación estándar y desigualdad de Chebyshev
3.4 Modelos útiles de probabilidad
Distribución binomial
Distribución uniforme
Distribución gaussiana
Ejemplo 3.5
Variables aleatorias múltiples
Distribución gaussiana bivariada
3.5 Señales aleatorias
Procesos ergódicos. Promedios de ensamble
Correlación
Densidad espectral de potencia
Ejemplo 3.6 Sinusoide en fase en forma aleatoria
Ejemplo 3.7 Onda binaria aleatoria ★
Señales aleatorias moduladas
Señales aleatorias incoherentes
Representación en serie de Fourier de una señal aleatoria
3.6 Ruido y su filtración
Ruido térmico
Ruido blanco y temperatura de ruido
Ruido blanco filtrado
Ejemplo 3.8 Ruido térmico en un circuito RC
Ancho de banda equivalente de ruido
Ejemplo 3.9 Ancho de banda equivalente de ruido de un filtro pasabajas RC
Ruido blanco y mediciones de filtro ★
Ancho de banda equivalente de ruido
Respuesta de amplitud
Respuesta al impulso
Problemas

4 Comunicación de banda base
4.1 Señales y ruido
Pérdidas de transmisión
Ruido aditivo
Relaciones señal a ruido
Sistemas repetidores
4.2 Distorsión de la señal en la transmisión
Distorsión de amplitud
Igualación
Distorsión no lineal
Compresión—Expansión (Compansión)
4.3 Transmisión analógica
Relación señal a ruido
Filtros terminales óptimos ★
4.4 Transmisión de pulsos
Requisitos de ancho de banda
Mediciones de pulsos en ruido aditivo
Detección óptima de pulsos-filtros acoplados ★
4.5 Transmisión digital
Formas de onda y rapidez de señalización
Ruido y errores
Relaciones señal a ruido
Ejemplo 4.2
Repetidores regenerativos
Problemas

5 Modulación lineal
5.1 Señales y sistemas pasabanda
Señales y sistemas equivalentes pasabajas ★
Ejemplo 5.1 Retardo de portadora y de envolvente ★
Frecuencias de portadora y anchos de banda
Transmisión de pulsos pasabanda
5.2 Modulación de doble banda lateral: AM y DSB
Convenciones de mensaje
Modulación en amplitud (AM)
AM con modulación de tono
Modulación de doble banda lateral con portadora suprimida (DSB)
5.3 Moduladores y transmisores
Moduladores de ley de potencia
Moduladores de conmutación
Moduladores balanceados
5.4 Modulación de banda lateral suprimida: SSB y VSB
Modulación de banda lateral única (SSB)
Ejemplo 5.2 Banda lateral única con modulación de onda cuadrada
Transformadas de Hilbert y señales analíticas
Moduladores de banda lateral única
Modulación de banda lateral residual (VSB)
Banda lateral única compatible ★
5.5 Conversión de frecuencia, detección y receptores
Conversión de frecuencia
Detección sincrónica
Detección de envolvente
Receptores
Ejemplo 5.3 Receptor superheterodino de AM
5.6 Multicanalización por división en frecuencia
Ejemplo 5.4 La multicanalización en FM estéreo
Problemas

6 Modulación exponencial
6.1 Conceptos fundamentales
6.2 Análisis espectral de FM
Modulación de tono
Interpretación fasorial
Modulación de tono múltiple
Modulación de pulsos
6.3 Anchos de banda de FM
Lineas de banda lateral significativas
Ancho de banda de transmisión
FM de banda angosta (NBFM)
FM de banda ancha (WBFM)
Ejemplo 6.1 FM de banda ancha con modulación gaussiana ★
6.4 Modulación en fase (PM)
Espectros y anchos de banda
Modulación de fase de banda angosta (NBPM)
6.5 Transmisores y receptores
Modulación de frecuencia directa
Modulación en frecuencia indirecta
Limitadores
Detección de FM discriminadores de frecuencia
Ejemplo 6.2 Detección de FM empleando una línea de retardo
Receptores de FM
Problemas

7 El ruido en la modulación de onda continua (CW)
7.1 Modelos y parámetros del sistema
7.2 Interferencia
Interferencia en la modulación lineal
Interferencia en la modulación exponencial
Filtraje de desacentuación y de preacentuación
7.3 Ruido pasabanda
Componentes en cuadratura
Envolvente y fase
7.4 Ruido en la modulación lineal
Detección sincrónica
Detección de envolvente y efecto de umbral
7.5 Ruido en la modulación exponencial
Características del ruido en la postdetección
Relaciones señal a ruido en el destino
Efecto de umbral en FM
Extensión de umbral en FM (FMFB) ★
7.6 Comparación de sistemas de modulación en onda continua
Problemas

8 Muestreo y modulación de pulsos
8.1 Teoría y práctica del muestreo
Muestreo y reconstrucción ideales
El teorema del muestreo uniforme
Muestreo práctico
Ejemplo 8.1 Reconstrucción mediante el uso de una retención de orden cero
Señales de banda no limitada. Interferencia de colas espectrales
El teorema del muestreo reenunciado
Modulación de troceador
8.2 Modulación analógica de pulsos: PAM, PDM y PPM
Sistemas de modulación de pulsos
Modulación en amplitud de pulsos (PAM)
Modulación en duración de pulsos (PDM)
Modulación en posición de pulsos (PPM)
Análisis espectral de la modulación en posición de pulsos
Relaciones señal a ruido
Nivel de umbral
8.3 Modulación de pulsos codificados: PCM, DM y DPCM
Cuantificación y codificación
Ruido de cuantificación
Umbral de error
Modulación por pulsos codificados contra modulación analógica
Modulación en delta ★
Modulación por pulsos codificados diferencial ★
8.4 Multicanalización por división en tiempo
Diafonía en la multicanalización por división en tiempo
Filtraje de banda base
Ejemplo 8.2 Telefonía en multicanalización por división en tiempo con modulación por pulsos codificados
Problemas

9 Teoría de la información y los sistemas de comunicación
9.1 La medida de la información: entropía
Autoinformación
Ejemplo 9.1 La información en una imagen
Entropía y velocidad de información
Ejemplo 9.2 Entropía y modulación por codificación de pulsos
Entropía condicional y redundancia
Fuentes continuas de información
9.2 Capacidad de canal y canales discretos
Capacidad de canal
Canales discretos sin ruido
Ejemplo 9.3
Canales discretos con ruido
Codificación para el canal simétrico binario
9.3 Canales continuos
Sistemas de comunicación ideales
Descripción del espacio de la señal en la comunicación
Efecto de umbral y modulación de banda ancha
9.4 Comparación de sistemas
Intercambio ancho de banda-potencia óptima
Transmisión de una señal analógica
La capacidad de canal de la modulación por codificación de pulsos
Eficiencia en la comunicación
Ejemplo 9.4
Problemas

10 Sistemas digitales de datos
10.1 Diseño del sistema de banda base
Sistema de banda base ideal
Sistema de pulsos rectangulares—filtraje de integrado y descarga
Formación de pulsos de Nyquist
Filtros terminales óptimos ★
EJEMPLO 10.1
Igualación
Señalización binaria contra μ-aria
Otras consideraciones de diseño
10.2 Modulación digital: ASK, FSK y PSK
Envolvente y fase de una sinusoide más ruido pasabanda
Manipulación por corrimiento de amplitud no coherente
Manipulación por corrimiento de frecuencia no coherente
Manipulación por corrimiento de fase coherente
Manipulación por corrimiento de fase coherente diferencial
Ejemplo 10.3
Modulación lineal coherente
10.3 Codificación para control de errores
Conceptos y compromisos en la codificación
Ejemplo 10.4
Detección de error por comprobación de paridad
Códigos de bloques para corrección de error
Ejemplo 10.5 Códigos de Hamming
Códigos convolucionales
Problemas

Apéndice A Espacio de la señal y comunicación
A.1 Teoría del espacio vectorial
Producto escalar y norma
Desigualdades y ortogonalidad
Proyecciones de vectores
Vectores base
A.2 Aplicaciones del espacio de la señal
Señales periódicas de potencia
Señales no periódicas de energía
Señales de banda limitadas y señales discretas en el tiempo
Síntesis de forma de onda
Aproximaciones lineales
A.3 Teoría de la detección
Formulación del espacio de la señal
Regla de decisión
La implementación del receptor
La probabilidad de error
Problemas

Apéndice B Ruido en el receptor
B.1 Figura de ruido y temperatura efectiva de ruido
Temperatura efectiva de ruido
Figura de ruido
Atenuadores y líneas de transmisión
Ejemplo B.1
B.2 Cálculo del ruido del sistema
Ejemplo B.2
Ejemplo B.3
Los sistemas repetidores
Problemas

Apéndice C Sistemas de televisión y facsímil
C.1 La señal de video
El espectro de video
Reducción y ancho de banda
Ejemplo C.1
Ejemplo C.2
C.2 Transmisores y receptores de TV
Transmisores
Receptores
C.3 La televisión a color
Señales de luminancia y crominancia
Interpolación de frecuencia y compatibilidad
Sistema de multicanalización de crominancia
Problemas

Tablas
A. Pares de transformadas de Fourier
B. Relaciones matemáticas útiles
C. La función senc
D. Probabilidades gaussianas
E. Decibeles
F. Glosario de notación simbólica

Lectura seleccionada suplementaria
Referencias
Índice analítico