Fundamentos de los Sistemas de Telecomunicación

Sistema de Telecomunicación: Es una colección de hardware y software compatible dispuesto para comunicar información de un lugar a otro.

Elementos Esenciales de la Comunicación

• Receptor: Es la entidad a la cual el mensaje está destinado (puede ser una persona, un dispositivo artificial, etc.).
• Lenguaje: Es el conjunto de códigos, símbolos y reglas que gobiernan la transmisión de la información.
• Emisor: Es el sujeto que envía el mensaje. Es el que prepara la información para que pueda ser enviada por el canal.
• Mensaje: Es la información que tratamos de transmitir, puede ser analógico o digital.
• Medio: Es el elemento a través del cual se envía la información del emisor al receptor.
• Interferencia: Es todo aquel fenómeno externo al medio que provoca merma (pérdida) en la comunicación.

Modulación y Demodulación de Señales

Modulación: Consiste en cambiar o alterar algunos parámetros de una señal. Esta señal, llamada portadora, actúa como conductor de señales más débiles como el sonido o el video.

Propósito y Mecanismo de la Modulación

• ¿Por qué se modula una señal? Para controlar dicha señal y así facilitar la propagación de la señal de información por cable o por aire, ordenar el espacio radioeléctrico y distribuir canales a cada información distinta.
• ¿Cómo se modula una señal? Modular una señal es tener el control sobre la misma. El control se ejerce sobre ciertos elementos característicos de una oscilación continua, los cuales son modificados según la forma de onda de la señal que se transmite.

Tipos de Modulación

Modulación Analógica

• AM (Amplitud Modulada)
• FM (Frecuencia Modulada)
• PM (Fase Modulada)

Modulación AM: Es una mezcla de señales de Audio Frecuencia (AF) y Radio Frecuencia (RF), de manera que las variaciones de amplitud de la señal de AF (Modulación) alteran la amplitud de la señal de RF.

Modulación FM: Es el proceso de combinar una señal de AF con otra de RF en el rango de frecuencias, típicamente entre 88 MHz y 108 MHz.

Modulación Digital (Señales Digitales)

• PAM (Modulación por Amplitud de Pulsos)
• PWM (Modulación por Anchura de Pulso)
• PPM (Modulación por Posición de Pulso)
• ASK (Apagado Encendido o Amplitude Shift Keying)
• FSK (Desviación de Frecuencia o Frequency Shift Keying)
• PSK (Desviación de Fase o Phase Shift Keying)

Demodulación: Es el proceso mediante el cual es posible recuperar la señal de datos a partir de una señal modulada.

Radiocomunicación y Propagación

• La señal de transmisión corresponde a la señal portadora.
• Las señales de datos corresponden a la señal modulada.
• Ondas Electromagnéticas: Onda electromagnética que se propaga por el espacio sin guía artificial y cuyo límite superior de frecuencia se fija convencionalmente.

Conceptos de Radiofrecuencia

Radiocomunicación Terrenal: Toda radiocomunicación distinta de la espacial y la radioastronomía.

Técnica de la Radiocomunicación: Superposición de la información que se desea transmitir en una onda electromagnética de soporte, llamada portadora.

Antena: La onda modulada se envía al medio de propagación a través de un dispositivo de acoplamiento con el medio denominado antena.

Transmisión: Conjunto de equipos (moduladores, filtros, antenas) para el tratamiento de la información en un sistema de radiocomunicación.

Radiación: Flujo saliente de energía de una fuente cualquiera de onda electromagnética.

Umbral: Relación mínima admisible entre la potencia de la señal útil y la potencia equivalente del ruido y la interferencia.

Cobertura: Depende del tipo e intensidad de las perturbaciones.

Teoría de la Información y Capacidad de Canal

La Teoría de la Información procura determinar la forma en que es posible la transmisión y si existe alguna cota máxima posible de alcanzar, buscando también un código de fuente que permita enviar información en menos tiempo.

• Capacidad de Canal: Se define como la posibilidad intrínseca de un canal para transportar información. Se relaciona de forma natural con las características de ruido.
• Entropía: Es la media de la información acarreada por la variable aleatoria discreta X. Es una medida del contenido de información promedio por símbolo de la fuente.
• Codificación Fuente: Es una corriente de bits cuya tasa de transmisión de bits es menor que R+e, con e>0.

Modulación Digital Avanzada

Modulación Digital: Las señales de banda base producidas por diferentes fuentes de información no siempre son adecuadas para la transmisión directa a través de un canal dado.

• ASK (Amplitude Shift Keying): Es una forma de modulación en la cual los datos digitales se representan como variaciones de amplitud de la onda portadora.
• FSK (Frequency Shift Keying): Tipo de modulación de frecuencia cuya señal modulante es un flujo de pulsos binarios que varía entre valores predeterminados.
• PSK (Phase Shift Keying): Se caracteriza porque la fase de la onda portadora varía directamente de acuerdo con la señal modulante.
• QAM (Quadrature Amplitude Modulation): Modulación digital avanzada que transporta datos combinando la amplitud de dos ondas portadoras. Estas son generalmente sinusoidales y están desfasadas entre sí 90°.

Sistemas de Satélites y Órbitas

Satélite: Se llama satélite a todo objeto secundario que gravita en una órbita cerrada alrededor de un planeta.

Clasificación de Órbitas

Las órbitas se clasifican según:

1. Distancia a la Tierra.
2. Su plano orbital con respecto al Ecuador.
3. Trayectoria orbital.

Tipos de Órbita por Altura

• Órbita Geosíncrona (GSO): Es una órbita circular con un periodo de un día sideral.
• Órbita Geoestacionaria (GEO): Este tipo de órbita posee las mismas propiedades que la geosíncrona, pero debe tener una inclinación de cero grados respecto al ecuador.

  Definición Adicional: Un satélite geoestacionario es un satélite artificial situado a una determinada distancia de la superficie terrestre (concretamente del Ecuador) y a la misma velocidad de rotación que la Tierra.

• Órbita de Media Altura (MEO): Son las que van desde 9600 km hasta la altura de los satélites geosíncronos. Se usan para comunicación de telefonía y televisión (aproximadamente 10.000 km).
• Órbita Baja Altura (LEO): Estas órbitas se encuentran en el rango de 640 km a 1600 km, entre la llamada región de densidad atmosférica constante. Orbitan la Tierra a una distancia de 160-2000 km y su velocidad les permite dar una vuelta al mundo en 90 minutos. Se usan para datos geológicos.
• Órbita Altamente Elíptica (HEO): Estos satélites no siguen una órbita circular, sino que su órbita es elíptica. Se utiliza para cartografiar la superficie de la Tierra.

Tipos de Órbita por Inclinación

• Órbita Ecuatorial: En este tipo de órbita, la trayectoria del satélite sigue un plano paralelo al ecuador, es decir, tiene inclinación de cero grados.
• Órbita Inclinada: En este caso, la trayectoria del satélite sigue un plano con cierto ángulo de inclinación respecto al ecuador.
• Órbita Polar: Es una órbita en un plano paralelo al eje de rotación de la Tierra, pasando sobre los polos.

Operación Satelital y Frecuencias

Sistema NOAA: Es parte de un sistema de satélites del clima operado por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.

Enlaces Ascendentes y Descendentes: Para evitar la interferencia entre los dos haces, las frecuencias de ambos son distintas. Las frecuencias del haz ascendente son mayores que las del haz descendente, debido a que una mayor frecuencia produce mayor atenuación en el recorrido de la señal.

Bandas de Frecuencia Utilizadas: Las frecuencias utilizadas están comprendidas en las bandas C y Ku de microondas. Dentro de esas bandas, para el enlace descendente se utiliza la gama de frecuencia de 4 GHz.

Colocación de Antenas

Para la correcta orientación de la antena se consideran tres parámetros:

1. Acimut: Es el ángulo horizontal que gira la antena.
2. Elevación: Es el ángulo al que hay que elevar la antena desde el horizonte.
3. Desplazamiento de la Polarización: Es el ángulo al que hay que girar el conversor de la antena para la polarización.