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wtn

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Arreglos de Antena para Comunicaciones. Redes y T cnicas Multi-Usuario. RAS, DEPFI-UNAM ... Arreglos de Antena - Antenas Inteligentes. Incremento de Capacidad ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: wtn


1
Procesamiento Digital para Comunicaciones,
Redes y Aplicaciones
Segunda parte
Rogelio Alcántara Silva División de Estudios de
Postgrado Facultad de Ingeniería UNAM
2
OBJETIVO
  • Procesamiento Digital
  • Comunicaciones
  • Redes de Comunicación
  • Convergencia
  • Multidisciplinario

3
Indice Presentación
  • SP en Comunicaciones
  • SP en Redes de Comunicación
  • Convergencia Multidisciplinario
  • Comentarios Finales

4
Clasificación MMSP - TC SP7 IEEE
  • Integration of Media
  • Multimedia Compresión
  • Compressed Domain Processing
  • Joint Audio-Video Processing

5
Clasificación MMSP - TC SP7 IEEE
  • Multimedia Databases
  • Indexing, Retrieval, and Archiving
  • Authoring and Editing
  • Digital Library

6
Clasificación MMSP - TC SP7 IEEE
  • Multimedia System Design and Implementation
  • Parallel Architecture
  • ASIC design
  • Software and Hardware design
  • System Integration

7
Clasificación MMSP - TC SP7 IEEE
  • Human-Machine Interface Perception
  • Content Recognition/Analysis/Synthesis
  • Multimodal Interaction
  • Perception Quality and Human Factors

8
Clasificación MMSP - TC SP7 IEEE
  • Multimedia Communications
  • Equalization and Synchronization
  • Transport Protocol
  • QoS Control
  • Error Concealment and Loss Recovery
  • Rate Control and hierarchical Coding

9
Clasificación MMSP - TC SP7 IEEE
  • Multimedia Applications
  • WWW and Hypermedia
  • Videoconferencing and Collaboration
  • Environment
  • Education and Distant Learning

10
Clasificación MMSP - TC SP7 IEEE
  • Multimedia Applications
  • Telemedicine
  • Home-Shopping, Gaming and Virtual Reality
  • SDTV, HDTV, SHDTV and Video on Demand

11
Clasificación MMSP - TC SP7 IEEE
  • Standards and Related Issus
  • ITU-T H-Series Standards for Audiovisual
    Communication
  • MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4. MPEG-7, etc.
  • MHEG, DAVIC
  • HTML, VRML, and others

12
Procesadores de Señal Multimedia
  • Para el Procesamiento de Señales Multimedia
    (MMSP) ningún algoritmo es realmente útil a menos
    que haya una implementación eficiente para el
    mismo.
  • Algoritmos/Arquitectura/Metodología

13
SP y Estandarización
  • Ley-A/Leymu PCM
  • Facsimil Grupo 3
  • Compact Disc
  • G.721, H.261
  • JPEG, MPEG-1, y MPEG-2

14
Procesamiento Voz, Audio, Acústico para
Multimedia
  • Compresión Señales Voz y Audio
  • Síntesis de Voz
  • Procesamiento Acústico y Control de Eco
  • Cancelación de Eco en la Red

15
Procesamiento de Señales para Redes Multimedia
  • Problemas transmisión en tiempo-real de datos
    multimedia sobre redes de paquetes
  • Técnicas de compresión
  • Protección de derechos propiedad intelectual (IPR)

16
Implementación de Procesadores Multimedia
  • MMSP involucra el procesamiento conjunto de
    información digital.
  • Audio y voz
  • Indexación/búsqueda b/contenido
  • Gráficas 2-D, 3-D y 4-D

17
Características Algoritmos MMSP
  • Cálculo intensivo/operaciones regulares
  • Acceso a memoria y E/S intensiva
  • Complejidad de control alta

18
Arquitecturas en base MMSPs
  • ASIC, Función específica
  • SIMD, Paralelismo de datos
  • -SIMD, ALU-particionada
  • VLIW, Paralelismo n/instrucción

19
Arquitecturas en base MMSPs
  • MIMD, // n/Tarea n/dato
  • Adaptación de procesadores programables
  • Arquitecturas coprocesador // y adaptación



20
Metodología de Diseño SP y MMSP
  • Sistemas
  • Hardware-Software Co-Design
  • Embebidos
  • Distribuidos
  • Orientado a Objetos (Java/CORBA)

21
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Herramientas Analíticas
  • Herramientas de Implementación
  • Milestones Tecnológicos

22
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Herramientas Analíticas Para
  • Compresión
  • Codificación por Transformada
  • Filtrado
  • Cancelación de Ruido
  • Detección y Estimación
  • Evaluación del Desempeño

23
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Herramientas de Implementación Para
  • VLSI
  • Arreglos Sistólicos
  • ASICs, FPGAs, etc.

24
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Milestones Tecnológicos en
  • Codificadores de Voz y Video
  • Modems
  • Igualadores de Canal
  • Arreglos de Antena

25
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Comunicarse con anyone, anywhere, anytime, AAA
  • Avances en Semiconductotres
  • Integración de dispositivos de CC
  • Acceso a Internet - WWW
  • Proliferación de enlaces inalámbricos
  • Demanda Servicios Celulares Móbiles

26
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sub-áreas TC SPCOM IEEE 1999
  • Codificación Canal/Fuente, compresión y
    cuantización
  • Estimación de Canal, Igualación, y Sincronización
  • Arreglos de Antena para Comunicaciones
  • Redes y Técnicas Multi-Usuario

27
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sub-áreas TC SPCOM IEEE 1999
  • Transmisión Multiportadora y Banda Ancha
  • Modulación, Multiplexaje, y Supresión de
    Interferencia
  • Desempeño, Sistemas de aplicación Específica, e
    Implementación

28
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • SP Impacta la Tecnología de las
    Telecomunicaciones
  • Lo cual incrementa la Necesidad de
  • Algoritmos SP sofisticados
  • Software/Hardware SP
  • SP contribuye revolución comunicaciones

29
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales

30
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Primeros Bloques
  • Codificación Fuente/Canal
  • Modulación

31
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Bancos de Filtros Multirate - Descomposición
    Multiresolución de Señales T-F para
  • Asignación Flexible de Tasas de bit /subbandas
  • (audio coders tc MPEG Layer III)
  • Compresión con Pérdida - efectos de bloque
  • (JPEG, lapped orthogonal transforms)
  • Codificación Fuente Sin Pérdida Desempeño
  • (Transformadas biortogonales)

32
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Geometría Fractal y Sistemas Dinámicos No
    Lineales para Metas a Largo Plazo
  • Compresión Basada en Fractales
  • Modulación p/transmisión sobre canales de
    duración y ancho de banda inciertas
  • Solitons como señales portadoras
  • Sistemas caóticos para la codificación de control
    de errores analógicos de baja complejidad

33
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Propagación de Señales portadoras a través de
    canales dispersivos -sufren distorsiones por
    interferncias co-canal o intersímbolos
  • Necesario mitigar errores de propagación y de
    recepción

34
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Estimación de Canal
  • Igualación de Canal
  • Sincronización de Portadora
  • Adquisición de Temporización de Símbolos

35
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Igualación de Canal
  • Con Secuencia de Entrenamiento
  • Auto-recuperada o Ciega
  • sin interrupción de transmisión
  • canales c/variaciones rápidas

36
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Los Igualadores de Canal son Componentes
    Estándares en muchos Receptores de Comunicación
  • Global System for Mobile C., GSM
  • Teléfonos Celulares
  • TV por Cable

37
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Micro Ondas Digitales
  • Enlaces Inalámbricos
  • Modems para Voz en Banda Base
  • (1950 1200 bps analógico - Actual Digital 50 -w
    )

38
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Arreglos de Antena - Recepción con
    MúltiplesSensores
  • Información de Dirección
  • Diversidad y Flexibilidad en el Diseño
  • de Redes Inálámbricas (WN)
  • Incremento de Capacidad
  • Supresión de Interferencias Direccionales

39
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Arreglos de Antena - Antenas Inteligentes
  • Incremento de Capacidad
  • Incremento en la Supresión de Interferencias
    Direccionales, co-canal
  • Baja y Alta Mobilidad de Usuarios - Doppler,
  • Multitrayecto, e Interferencia

40
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Arreglos de Antena - Aplicaciones
  • Direccionales Adaptativas para TDMA
  • Sistemas Celulares para CDMA
  • Receptores Espacio -Temporales restauran
  • auto.coherencia, alfabetos finitos, módulo cte.

41
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Spread Spectrum Digital
  • Eliminación de Interferencias
  • Dependientes del Tiempo
  • Características de Propagación Variantes con el
    Tiempo
  • Técnicas Tiempo - Frecuencia

42
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Comunicaciones Multiportadora
  • UTP DSL para la última milla al cliente
  • OFDM Inalámbrica par Estándares Multimedia y
    Broadcasting de Audio/Video Digital de 3d
    Generación

43
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Comunicaciones Multiportadora
  • Estructuras de Bancos de Filtros
  • Sistemas Mono y Multi Usuario
  • Con y Sin Información del Status del Canal

44
Procesamiento de Señales para Comunicaciones
  • Sistema de Comunicaciones Digitales
  • Comunicaciones Multi-Usuario -Detección
    Multi-Usuario para CDMA
  • (multiplexaje estadístico uso de todo el ancho
    de banda de las céldas)
  • Filtros Acoplados
  • Canceladores de Interferencia
  • Detectores Multi-Usuario L/NL (semiblind)

45
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Drámaticos Cambios de las Telecomunicaciones
    Modernas
  • Aparición de dispositivos de Comunicaciones y de
    Cálculo
  • Amplio uso de Internet
  • Ofrecen al Usuario, entre otros servicios
    Teleconferencia, Video-en-Demanda, WWW, Teléfono
    p/Internet, etc.

46
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Al Mismo Tiempo
  • La Proliferación del Acceso Inalámbrico
  • Fuerza Conductora de la Evolución de las
    Telecomunicaciones Globales
  • Es Posible en el Futuro Próximo comunicarse con
    AAA ?

47
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Retos Tecnológicos
  • Nuevas Teorías
  • Sofisticadas Técnicas SP

48
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Cuales son los Nuevos Problemas SP en el Diseño
    de Redes de ComunicacionesMultimedia ?
  • Enlaces Opticos de Alta -Velocidad
  • Inalámbricos
  • Cable
  • DSL

49
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • La Respuesta Necesita Examinar las Tendencias en
    las Comunicaciones Actuales
  • Diversidad Necesidades Comunicación
  • Fuentes Diferentes Tipos
  • Datos
  • Voz
  • Video

50
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Clasificación del Tráfico no Clara
  • (repentino o estacionario)
  • Diferentes Tasas de Conexión
  • (constante o repentina )
  • Requerimientos de QoS Diferentes
  • (no uniforme p/usuarios m/enlace)

51
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Algunas Comunicaciones Requieren
  • Bajas Tasas de Error
  • Otras, Bajas Latencias
  • Otras, Alta Calidad para Datos y Baja Latencia
    para el Resto

52
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Naturaleza Variante con el Tiempo de Muchas
    Comunicaciones
  • En Canales Inalámbricos Dispersión e
    Interferencia
  • En Algunas Redes Cableadas También
  • Las Fuentes También son Variantes con el Tiempo -
    Tráfico Variante

53
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
La Naturaleza Variante con el Tiempo y la
Diversidad de las Comunicaciones Demandan que
los Receptores para las Redes de Comunicaciones
Multimedia sean Adaptables
54
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Adaptables a
  • Patrones de Tráfico
  • Variaciones del Canal
  • Requerimientos Variables de QoS

55
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Receptores Requerirán Incorporar
  • Información de
  • Señales de Entrenamiento
  • Cualitativa y Embebida en la Señal
  • (auto-aprendizajeo SP blind o semi-blind)

56
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • SP en Redes de Comunicaciones
  • Igualadores de Canal para Redes ATM Inalámbricas
    - Capa Física (Incorporando Información de
    Protocolos de Capas más Altas)
  • Diseño de Estrategias de Control de Acceso al
    Medio (MAC) - Sub-Capa MAC (SP mejora el
    Throughput de la Red)

57
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • ATM Inalámbrico
  • (Wireless Asynchronous Transfer Mode)
  • Flexibilidad de Asignación del Ancho de Banda en
    Demanda - Tráfico Multimedia
  • Celdas de Tamaño Pequeño Adecuadas a la
    Protección contra Errores
  • Pb. Alto Overhead

58
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Igualación de Canal en ATM Inalámbrico
  • IC con Secuencias de Entrenamiento
  • Alto Overhead
  • Igualadores Ciegos (Blind) de Canal
  • Utilización parte fija del encabezado de las
    celdas ATM ? Si/No
  • Depende del Protocolo MAC

59
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Resolución de Colisiones en Redes de Acceso
    Aleatorio
  • MAC Regula el Acceso al Enlace Físico
    Compartido, y Reside en una Sub-Capa Arriba de la
    Física
  • Demanda de Asignación de MAC
  • MAC de Acceso Aleatorio

60
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • Ejemplos de Protocolos MAC
  • ALOHA
  • CSMA/CD (Carrier-sense multiple-access with
    collision detection)
  • usuario sensa el canal y transmite si no hay otra
    transmisión activa
  • usuario aborta transmisión y espera un tiempoa
    aleatorio antes retransmitir

61
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • En Redes Inalámbricas
  • Fading y otras averías hacen difícil determinar
    si hay otro usuario activo
  • Por tanto se Presentan Colisiones
  • Pb. CSMA/CD pérdida Throughput
  • SP Puede Mejorar el Desempeño de la Red
    Resolviendo Colisiones

62
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • En Resumen
  • SP penetra las 7 Capas de la Estructura de la Red
  • Desde el Diseño del Receptor
  • Hasta la Representacion y Compresión de Datos

63
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • En Resumen
  • El Diseño de Redes puede Beneficiarse del SP
    Avanzado
  • Asignación de Recursos Eficientes de Red
    Requieren de la Predicción y de la Estimación de
    Patrones de Tráfico
  • Modelado de Tráfico de Redes Multimedia

64
Procesamiento de Señales para Redes de
Comunicaciones
  • En Resumen
  • El Contexto de los Problemas del SP en Redes es
    Diferente, pero los Fundamentos son los Mismos
  • Sin Duda, el SP Jugará un Rol más Importante en
    el Diseño de Redes de Comunicaciones y de
    Computadoras Globales de la Próxima Generación

65
Procesamiento - Transmisión Aplicaciones -
Servicios
Muchas gracias por su atención !!!!!
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