SISTEMAS DE COMUNICACINDIGITALES Y ANALGICOS
LEON W. COUCH, IIProfesor EmritoElectrical and Computer EngineeringUniversity of Florida, Gainesville
SISTEMAS DE COMUNICACINDIGITALES Y ANALGICOS
Sptima edicin
TRADUCCIN:Ricardo Javier Romero ElizondoREVISIN TCNICA:Jos Luis Cuevas RuizDepartamento de ElectrnicaInstituto Tecnolgico y de Estudios Superioresde Monterrey, Campus Estado de Mxico
SPTIMA EDICIN, 2008
D.R. @ 2008 por Pearson Educacin de Mxico, S.A. de C.V. Atlacomulco 500-5o. pisoCol. Industrial Atoto53519, Naucalpan de Jurez, Estado de Mxico
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ISBN: 978-970-26-1216-2
Impreso en Mxico. Printed in Mexico.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 11 10 09 08
Authorized translation from the English language edition, entitled Digital and analog communication systems, 7th edition by Leon W.Couch, published by Pearson Education, Inc., as Prentice Hall, Copyright 2007. All rights reserved. ISBN 0131424920
Traduccin autorizada de la edicin en idioma ingls titulada Digital and analog communication systems, 7a edicin por Leon W. Couch,publicada por Pearson Education, Inc., como Prentice Hall, Copyright 2007. Todos los derechos reservados.
Esta edicin en espaol es la nica autorizada.
Edicin en espaolEditor: Luis Miguel Cruz Castillo
e-mail: [email protected] de desarrollo: Claudia Celia Martnez AmignSupervisor de produccin: Gustavo Rivas Romero
Edicin en ingls
Datos de catalogacin bibliogrfica
COUCH, W. LEON, II
Sistemas de comunicacin digitales y analgicos. Sptima edicin
PEARSON EDUCACIN, Mxico, 2008
ISBN: 978-970-26-1216-2rea: Ingeniera
Formato: 20 25.5 cm Pginas: 784
Editorial Director, ECS: Marcia J. HortonAcquisitions Editor: Michael McDonaldExecutive Managing Editor: Vince OBrienManaging Editor: David A. GeorgeProduction Editor: Kevin BradleyDirector of Creative Services: Paul Belfanti
Art Director: Jayne ConteCover Designer: Bruce KenselaarArt Editor: Greg DullesManufacturing Manager: Alexis Heydt-LongManufacturing Buyer: Lisa McDowell
A mi esposa,Margaret Wheland Couch,
y a nuestros hijos,Leon III, Jonathan y Rebecca
PREFACIO xix
LISTA DE SMBOLOS xxiii
1 INTRODUCCIN 1
11 Una perspectiva histrica 2
12 Fuentes y sistemas digitales y analgicos 5
13 Formas de onda determinsticas y aleatorias 6
14 Organizacin de este libro 6
15 Uso de una computadora personal y MATLAB 7
16 Diagrama de bloques de un sistema de comunicacin 8
vii
CONTENIDO
17 Asignaciones de frecuencias 10
18 Propagacin de ondas electromagnticas 12
19 Medicin de informacin 16
110 Capacidad de canal y sistemas de comunicacin ideales 18
111 Codificacin 19Cdigos de bloque, 20Cdigos convolucionales, 22Entrelazado de cdigo, 25Rendimiento de cdigo, 25Modulacin por codificacin convolucional, 28
112 Avance 29
113 Ejemplos de estudio 29
Problemas 30
2 PROPIEDADES DE SEALES Y RUIDO 33
21 Seales y espectros 33Formas de onda fsicamente realizables 34Operador de promedio de tiempo 35Valor de DC 36Potencia 37Valor RMS y potencia normalizada 39Formas de onda de energa y de potencia 40Decibel 40Fasores 42
22 Transformada y espectros de Fourier 43Definicin 43Propiedades de las transformadas de Fourier 46Teorema de Parseval y densidad espectral de energa 48Funcin delta de Dirac y funcin escaln unitario 51Pulsos rectangulares y triangulares 54Convolucin 58
23 Densidad espectral de potencia y funcin de autocorrelacin 61Densidad espectral de potencia 61Funcin de autocorrelacin 63
24 Representacin de seales y ruido por medio de series ortogonales 65Funciones ortogonales 65Series ortogonales 67
25 Series de Fourier 68Series complejas de Fourier 68
Contenidoviii
Series de Fourier en cuadratura 70
Series polares de Fourier 71
Espectros de lnea para formas de onda peridicas 73
Densidad espectral de potencia para formas de onda peridicas 77
26 Repaso de sistemas lineales 79Sistemas lineales invariables con el tiempo 79
Respuesta de impulso 79
Funcin de transferencia 80
Transmisin sin distorsin 83
Distorsin de seales de audio, de video y de datos 84
27 Seales limitadas por banda y ruido 86Formas de onda limitadas por banda 86
Teorema de muestreo 87
Muestreo de impulso y procesamiento digital de seales (DSP) 90
Teorema de dimensionalidad 93
28 Transformada discreta de Fourier 94Utilizando la DFT para calcular la transformada continua de Fourier 95
Utilizando la DFT para calcular las series de Fourier 100
29 Ancho de banda de seales 101
210 Resumen 110
211 Ejemplos de estudio 110
Problemas 115
3 PULSO DE BANDA BASE Y SEALIZACIN DIGITAL 128
31 Introduccin 128
32 Modulacin de amplitud de pulsos 129Muestreo natural (por compuerta) 129
Muestreo instantneo (PAM plana) 133
33 Modulacin por codificacin de pulsos 137Muestreo, cuantizacin y codificacin 138
Circuitos prcticos de PCM 138
Ancho de banda de seales PCM 142
Efectos del ruido 143
Cuantificacin no uniforme: compresin y modulacin M-Law y A-Law 147
Mdem V.90 de PCM a 56 kb/s para computadora 151
34 Sealizacin digital 152Representacin vectorial 153
Estimacin de ancho de banda 155
Sealizacin binaria 156
Sealizacin multinivel 158
Contenido ix
35 Codificacin y espectros de lnea 160Codificacin binaria de lnea 160
Espectro de potencia para cdigos de lnea binarios 163
Codificacin diferencial 169
Diagramas de ojo 170
Repetidores regenerativos 171
Sincronizacin de bit 173
Espectros de potencia para seales multinivel polares NRZ 176
Eficiencia espectral 179
36 Interferencia intersimblica 180Primer mtodo de Nyquist (cero ISI) 182
Filtro de coseno elevado de Nyquist 183
Segundo y tercer mtodos para el control de ISI de Nyquist 188
37 Modulacin por codificacin de pulsos diferencial 188
38 Modulacin delta 192Ruido granular y ruido de sobrecarga de pendiente 194
Modulacin delta adaptable y modulacin deltade pendiente continuamente variable 197
Codificacin de voz 199
39 Multiplexin por divisin de tiempo 199Sincronizacin de trama 200
Lneas sncronas y asncronas 202
Jerarqua de TDM 206
El sistema T1 de PCM 211
310 Sistema de transmisin de paquetes 213
311 Modulacin por tiempo de pulsos: modulacin por ancho de pulsoy modulacin por posicin de pulso 213
312 Resumen 215
313 Ejemplos de estudio 218
Problemas 221
4 PRINCIPIOS Y CIRCUITOS DE SEALIZACIN PASABANDA 230
41 Representacin de envolventes complejas de formas de onda pasabanda 230Definiciones: banda base, pasabanda y modulacin 231
Representacin de la envolvente compleja 231
42 Representacin de seales moduladas 233
43 Espectro de seales pasabanda 234
Contenidox
44 Evaluacin de potencia 237
45 Filtrado pasabanda y distorsin lineal 240Filtro pasabajas equivalente 240Distorsin lineal 242
46 Teorema de muestreo pasabanda 244
47 Seal recibida con ruido aadido 245
48 Clasificacin de filtros y amplificadores 246Filtros 246Amplificadores 250
49 Distorsin no lineal 251
410 Limitadores 256
411 Mezcladores y convertidores elevadores y reductores 257
412 Multiplicadores de frecuencia 263
413 Circuitos detectores 265Detector de envolvente 265Detector de producto 266Detector de modulacin en frecuencia 268
414 Lazos enganchados por fase y sintetizadores de frecuencia 273
415 Sntesis digital directa 281
416 Transmisores y receptores 281Transmisores generalizados 281Receptor generalizado: el receptor superheterodino 283Receptores de IF en cero 287Interferencia 288
417 Software radio 288
418 Resumen 289
419 Problemas de estudio 289
Problemas 295
5 SISTEMAS MODULADOS DE AM, FM Y DIGITALES 302
51 Modulacin en amplitud 303
52 Estndares tcnicos de difusin por AM y difusin digital por AM 308Difusin digital por AM 309
53 Doble banda lateral con portadora suprimida 310
54 Lazo de costas y lazo cuadrtico 310
Contenido xi
55 Seales asimtricas de banda lateral 312Banda lateral nica 312Banda lateral vestigial 316
56 Modulacin en fase y modulacin en frecuencia 318Representacin de seales PM y FM 318Espectros de seales moduladas por ngulo 323Modulacin por ngulo de banda estrecha 328Modulacin en frecuencia de banda ancha 329Prenfasis y denfasis en sistemas modulados por ngulo 333
57 Multiplexin por divisin de frecuencias y FM en estreo 333
58 Estndares tcnicos de difusin por FM y difusin digital por FM 337Difusin digital por FM 337
59 Sealizacin pasabanda modulada binaria 339Modulacin de encendido-apagado (OOK) 339Modulacin por corrimiento de fase binaria (BPSK) 343Modulacin por corrimiento de fase diferencial (DPSK) 345Modulacin por corrimiento de frecuencia (FSK) 345
510 Sealizacin pasabanda multinivel modulada 352Modulacin por corrimiento
