Diagramas De Ojo

DIAGRAMAS DE OJO

1. INTRODUCCION

Para el análisis del comportamiento de los enlaces de transmisión, frecuentemente se utilizan diversas técnicas y mediciones de desempeño, como por ejemplo la medición del Bit Error Rate, BER (Tasa de errores en transmisión), el cuál determina, en cierta medida, la calidad del enlace de transmisión. Otra forma de medir el desempeño del enlace es obteniendo la relación Señal a ruido de éste (SNR) o bien la atenuación que experimenta una señal entre el extremo transmisor y el receptor, obteniendo así importantísimos datos, como la calidad de componentes utilizados en el enlace (equipos de transmisión, recepción, cables, etc.).

2. CONTENIDO

Los diagrama de ojo o patrón de ojo es un método utilizado para el análisis del comportamiento de los enlaces de transmisión. Permite analizar las formas de onda de los pulsos que se propagan en un enlace de comunicaciones, para lograr observar sus formas, desfases, niveles de ruido, potencias de las señales y con ello apreciar la distorsión del canal.

El diagrama de Ojo, muy utilizado en el análisis de formas de ondas en telecomunicaciones digitales, corresponde esencialmente, a un diagrama que muestra la superposición de las distintas combinaciones posibles de unos y ceros en un rango de tiempo o cantidad de bits determinados. Dichas señales transmitidas por el enlace, permiten obtener las características de los pulsos que se propagan por el medio de comunicación, sean estos por medio de fibra óptica, coaxial, par trenzado, enlaces satelitales, etc. Por ejemplo en una secuencia de 3 bits tenemos una cantidad total de 8 combinaciones posibles, las que pueden ser observadas en la siguiente figura

FIGURA 1

Notar que en la figura no se consideran las cadenas de 3 unos y 3 ceros consecutivas, ya que, debido a la superposición de las otras combinaciones, quedan determinadas implícitamente. Debido a la capacidad de los diagramas de ojo de representar la superposición de varias señales simultáneamente es que son conocidos como patrones multi-valores, ya que a diferencia de las señales medidas normalmente en un osciloscopio, cada punto en el eje del tiempo tiene asociado múltiples niveles de voltaje

PARAMETROS DE PULSO

Definición de los parámetros del pulso

Superior/inferio: Porcentaje de amplitud excedente del nivel de 1 (sobretensión superior) o 0 (sobretensión inferior).

Vamp: Amplitud del pulso.

Vmax: Amplitud máxima.

Tiempo de subida/bajada: Para obtenerlo, primero se ubican los niveles de cero y uno lógico, luego se obtiene el tiempo relacionado entre el 10% y 90% del valor máximo de amplitud del pulso (nivel de 1). El tiempo entre ambos rangos es el que se conoce como tiempo de subida. De la misma forma se obtiene el tiempo de bajada, en el extremo de descenso del pulso.

Intervalo unitario: tiempo entre dos transiciones de señal adyacentes.

FIGURA 2

TIPOS DE ANALISIS EN LOS DIAGRAMAS DE OJO

Principalmente existen dos tipos de análisis de los diagramas de ojo.El primero se refiere fundamentalmente al análisis de las distintas características de la forma de onda del pulso como son el Risetime, Falltime, overshoot, undershoot y el jitter, que están referidas a cuatro propiedades fundamentales del Ojo, el nivel cero, nivel uno, cruce de amplitud y cruce en el tiempo.

Mientras que el segundo método consiste en la comparación de la máscara medida directamente en el patrón de ojo con una máscara preestablecida (Posteriormente se explicarán las máscaras).

En la siguiente figura es posible observar los diferentes parámetros que constituyen un pulso en un patrón de ojo.

FIGURA 3

PROPIEDADES FUNDAMENTALES DEL OJO

One Level: Corresponde a la medición del valor promedio del nivel de un uno lógico. Esto se debe a que el diagrama de ojo utiliza métodos estadísticos en la construcción del patrón, es decir, se genera un histograma con los distintos valores del pulso y luego se considera una angosta zona del ancho del pulso, con lo que se logra obtener el promedio del nivel uno de dicho pulso.

Zero Level: Corresponde a la medida del valor medio del nivel cero lógico. Al igual que en el caso del Nivel Uno las técnicas de medición del nivel cero son las mismas.

Eye Crossing: Consiste de dos partes, Crossing Time y Crossing Amplitud. El Crossing Time se refiere al tiempo en el que se produce la apertura del ojo y su posterior cierre, mientras que el Crossing Amplitud, está referido al nivel de voltaje en el cual se produce la apertura del ojo y su posterior cierre. Considerando estos dos parámetros se define el Bit Period , que corresponde al período entre la apertura y cierre del ojo.

Para entender de mejor forma estas definiciones se presenta un esquemático del diagrama de ojo, con sus respectivos parámetros.

FIGURA 4

DEFINICION DE LAS MASCARAS

Técnicamente, las máscaras preestablecidas definen regiones específicas en el diagrama de ojo, dentro de las cuales los pulsos u ondas no deben introducirse. Dichas máscaras son muy útiles, ya que se utilizan en el diseño de canales de transmisión, especificando por medio de ellas zonas no permitidas para las señales. Con ello se logra preestablecer un diseño óptimo de enlaces que cumplan ciertas características, ya que si la señal digital que se propaga por el canal se introduce en dichas regiones, se observa claramente problemas y errores en la transmisión. A continuación se presenta un esquemático de diferentes máscaras

FIGURA 5

ANALISIS PROPIEDAD DE LA SEÑAL

En presencia del ISI, cuando el pulso no satisface el diagrama tenderá a cerrarse verticalmente. Para una transmisión sin errores en ausencia de ruido, el ojo debe mantener cierta apertura vertical (a), o en caso contrario existirán señales de interferencia entre símbolos que provocarán errores. Cuando el ojo no esté totalmente cerrado, la interferencia entre símbolos reducirá el valor del ruido aditivo admisible. Por tanto, cuanto mayor apertura vertical, mayor inmunidad frente al ruido. El instante óptimo de muestreo será el punto de máxima apertura vertical del ojo, pero esto nunca puede ser logrado de forma precisa por un sistema práctico de recuperación de sincronismo. Por eso, la apertura horizontal del ojo (b) es también importante desde el punto de vista práctico. Cuanto mayor sea la pendiente (c), mayor sensibilidad tendrá el sistema a errores cometidos en la recuperación del sincronismo (errores en el cálculo del instante de muestreo).

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