Comunicaciones digitales Antonio Artés Rodríguez Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Universidad Carlos III de Madrid Fernando Pérez González Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Universidad de Vigo Jesús Cid Sueiro Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Universidad Carlos III de Madrid Roberto López Valcarce Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Universidad de Vigo Carlos Mosquera Nartallo Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Universidad de Vigo Fernando Pérez Cruz Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Universidad Carlos III de Madrid DERECHOS RESERVADOS, c 2012 Los autores Este manuscrito electrónico es sólo para uso personal no comercial, y no puede ser publicado y/o redistribuido en cualquier forma ni ser transformado y/o utilizado parcialmente sin el permiso de los autores. Para referenciar el manuscrito, por favor, emplee la página web www.tsc.uc3m.es/ antonio/libro_comunicaciones P RÓLOGO Tras una larga gestación y una corta vida, el libro “Comunicaciones digitales” fue descatalogado en 2010. Tras volver el copyright a los autores analizamos las distintas alternativas a nuestro alcance, y decidimos publicar, tras corregir todas las erratas detectadas hasta la fecha, el manuscrito en la web para que pueda seguir siendo utilizado por todo aquel que lo desee. Antonio Artés Rodríguez Fernando Pérez González Comunicaciones digitales; A. Artés Rodríguez, F. Pérez González, J. Cid Sueiro, R. López Valcarce, C. Mosquera Nartallo, F. Pérez Cruz. DERECHOS RESERVADOS, c 2012 Los autores P RÓLOGO DE LA EDICIÓN IMPRESA El libro que tiene en sus manos es el resultado de un largo y azaroso proceso, casi siempre a punto de naufragar, que pretendía producir el texto del que nos hubiese gustado disponer para impartir docencia sobre comunicaciones digitales y que no encontrábamos. No imaginábamos, en aquel tiempo lejano, la magnitud del esfuerzo necesario para llevar a buen puerto este proyecto. La estructura y el estilo narrativo del libro están orientados hacia su uso como manual de aprendizaje. Hemos intentado, sin abandonar el rigor, acomodar la extensión de cada tema, método o herramienta conforme a la di cultad de su aprendizaje según nos dicta nuestra experiencia. Esta orientación puede ocasionar que el lector eche en falta algún contenido que resulta común en otros textos con vocación de manual de referencia de comunicaciones digitales. Un apartado al nal de cada capítulo trata de guiar al lector ofreciendo una serie de referencias donde poder profundizar en lo aquí expuesto. En este libro se tratan la mayor parte de los contenidos sobre comunicaciones digitales que actualmente se imparten en una titulación como Ingeniería de Telecomunicación, y particularmente pretende posibilitar al alumno la comprensión de los actuales sistemas y estándares de comunicaciones. Tras un par de capítulos donde se repasan los resultados de señales y sistemas y probabilidad y procesos estocásticos más relevantes para las comunicaciones digitales, se aborda el estudio de los fundamentos de la modulación y la detección. A partir de aquí se procede de forma sistemática con el análisis de las modulaciones lineales monoportadora, el diseño de receptores para este tipo de modulaciones cuando el canal introduce distorsión, las modulaciones de fase y frecuencia, las modulaciones multiportadora y las modulaciones de espectro ensanchado y, por último, los límites establecidos por la Teoría de la Información. El libro concluye con el estudio de las técnica de protección contra errores y las técnicas de sincronización. Se abarcan así las técnicas de modulación, codi cación y diseño de receptores de la práctica totalidad de sistemas y estándares de comunicaciones digitales sobre medios conductores o transmisión inalámbrica, tales como UMTS, DVB, ADSL, Wi-Fi (IEEE 802.11x), WiMAX (IEEE 802.16x), Bluetooth o Zigbee (IEEE 802.15.4), por poner algunos ejemplos. Además de algunas técnicas concretas empleadas en los sistemas actuales, como los códigos Reed-Muller, los barajadores convolucionales o las modulaciones PPM ( ) que no se estudian en este texto, en este libro no se abordan las comunicaciones inalámbricas en canales con desvanecimiento, las comunicaciones digitales ópticas ni las técnicas de codi cación de fuente, que en ocasiones son tratadas en textos con Comunicaciones digitales; A. Artés Rodríguez, F. Pérez González, J. Cid Sueiro, R. López Valcarce, C. Mosquera Nartallo, F. Pérez Cruz. DERECHOS RESERVADOS, c 2012 Los autores VI nombres similares al nuestro. Pueden con gurarse distintos cursos empleando este libro. Podemos programar un curso de introducción a las comunicaciones digitales con material seleccionado de los capítulos de señales y sistemas y probabilidad y procesos estocásticos en función del nivel de formación de los alumnos, el tema de modulación y detección en canales gausianos y el tema de límites en comunicaciones digitales. Podemos también programar un curso basándonos los temas de modulaciones lineales, la primera parte del capítulo de detección en canales con interferencia intersimbólica, las modulaciones de fase y frecuencia, las modulaciones multiportadora y las modulaciones de espectro ensanchado y parte de las técnicas de codi cación para protección contra errores. Podemos programar un curso de técnicas de tratamiento digital de señales en comunicaciones con la segunda mitad del capítulo de detección en canales con interferencia intersimbólica, los receptores para modulaciones de espectro ensanchado y los receptores multiusuario y el capítulo de sincronización. También pueden programarse cursos en base a capítulos completos que exploren de forma sistemática el texto. Este libro no habría visto la luz de no haber sido por algunos Profesores que contribuyeron a modernizar el estudio de las comunicaciones digitales en España mediante un uso sistemático de técnicas de tratamiento estadístico de señales y de quienes nos consideramos discípulos. A Aníbal R. Figueiras Vidal y Miguel Ángel Lagunas Hernández, nuestro sincero agradecimiento. Agradecemos a Alberto Prieto, de la empresa Tredess 2010, José Luis Ledo, de Gsertel, Modesto Gómez y Justo Rodal, de Televés, y Fidel García Pedraja, primero en Telettra España y posteriormente en Alcatel el habernos ayudado a convertir en productos nuestros conocimientos. Un agradecimiento muy especial es para José Luis Fernández Carnero, de Televés, quien hace dieciséis años intuyó el potencial de las comunicaciones digitales y creyó en nosotros como investigadores. Queremos agradecer la labor de revisión de partes de libro y las sugerencias realizadas por Emilio Parrado Hernández, José Luis Alba Castro, José Emilio Vila Forcén, Marcos Martín Fernández, Verónica Santalla del Río, Juan José Murillo Fuentes, Francisco Javier Payán Somet, Luis Pérez Freire, Ignacio Santamaría Caballero, Juan Ramón Troncoso Pastoriza, Mario de Prado Cumplido, Harold Molina Bulla, Joaquín Míguez Arenas, Luis Castedo Ribas, José Miguel Leiva Murillo, Santiago Zazo Bello, Pedro Comesaña Alfaro, Sergio Cruces Álvarez, Ángel María Bravo Santos, Óscar W. Márquez Flórez, María Julia Fernández-Getino García, Jaume Riba y Nuria González Prelcic, y muy especialmente a Marcelino Lázaro Teja, Ricardo Santiago Mozos y Eduardo Rodríguez Banga. También queremos agradecer a Gregori Vázquez Grau, Javier Ramos López y Luis Castedo Ribas, como participantes que fueron en algunas de las etapas de este proyecto, su trabajo, sus sugerencias y, sobre todo, su generosidad. A los alumnos de las asignaturas de “Teoría de la Comunicación”, “Comunicaciones Digitales” y “Transmisión en Banda Ancha” de las titulaciones de Ingeniería de Telecomunicación e Ingenierías Técnicas de Telecomunicación de la E.P.S. de la Universidad Carlos III de Madrid, y a los alumnos de las asignaturas de “Fundamentos de Comunicaciones Digitales” y “Transmisión Digital” de la Escola Técnica Superior de Enxeñeiros de Telecomunicación de Vigo, por sufrir y ayudar a mejorar múltiples y lamentables versiones de Comunicaciones digitales; A. Artés Rodríguez, F. Pérez González, J. Cid Sueiro, R. López Valcarce, C. Mosquera Nartallo, F. Pérez Cruz. DERECHOS RESERVADOS, c 2012 Los autores VII partes de este libro, nuestro más sincero agradecimiento. Este libro ha sido escrito principalmente en la parte de nuestro tiempo que le correspondía a nuestras familias. Por su paciencia y comprensión, el resultado de este esfuerzo va dedicado a ellas. Antonio Artés Rodríguez Fernando Pérez González Comunicaciones digitales; A. Artés Rodríguez, F. Pérez González, J. Cid Sueiro, R. López Valcarce, C. Mosquera Nartallo, F. Pérez Cruz. DERECHOS RESERVADOS, c 2012 Los autores
