Técnicas Para La Codificación De Señales
thetEver11 de Marzo de 2015
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Técnicas para la
codificación de señales
Técnicas para la
codificación de señales
5.1. Datos digitales, señales digitales
No retorno a cero
Binario multinivel
Bifase
Velocidad de modulación
Técnicas de aleatorización
5.2. Datos digitales, señales analógicas
Modulación por desplazamiento de amplitud
Modulación por desplazamiento de frecuencia
Modulación por desplazamiento de fase
Prestaciones
Modulación de amplitud en cuadratura
5.3. Datos analógicos, señales digitales
Modulación por impulsos codificados
Modulación delta
Prestaciones
5.4. Datos analógicos, señales analógicas
Modulación de amplitud
Modulación angular
5.5. Lecturas recomendadas
5.6. Términos clave, cuestiones de repaso y ejercicios
Términos clave
Cuestiones de repaso
Ejercicios
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CUESTIONES BÁSICAS
Tanto la información analógica como la digital pueden ser codificadas mediante señales analógicas
o digitales. La elección de un tipo particular de codificación dependerá de los requisitos exigidos, del
medio de transmisión, así como de los recursos disponibles para la comunicación.
Datos digitales, señales digitales: la forma más sencilla de codificar digitalmente datos digitales es
asignar un nivel de tensión al uno binario y otro nivel distinto para el cero. Para mejorar las prestaciones
hay que utilizar códigos distintos al anterior, alterando el espectro de la señal y proporcionando
capacidad de sincronización.
Datos digitales, señales analógicas: los módem convierten los datos digitales en señales analógicas
de tal manera que se puedan transmitir a través de líneas analógicas. Las técnicas básicas son la
modulación por desplazamiento de amplitud (ASK), modulación por desplazamiento de frecuencia
(FSK) y modulación por desplazamiento de fase (PSK). En todas ellas, para representar los datos digitales,
se modifican uno o más parámetros característicos de la señal portadora.
Datos analógicos, señales digitales: los datos analógicos, como por ejemplo la voz y el vídeo, frecuentemente,
se digitalizan para ser transmitidos en sistemas digitales. La técnica más sencilla es la
modulación por impulsos codificados (PCM) la cual implica un muestreo periódico de los datos analógicos
y una cuantización de las muestras.
Datos analógicos, señales analógicas: los datos analógicos se modulan mediante una portadora para
generar una señal analógica en una banda de frecuencias diferente, la cual se puede utilizar en un
sistema de transmisión analógico. Las técnicas básicas son la modulación de amplitud (AM), la modulación
de frecuencia (FM) y la modulación de fase (PM).
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En el Capítulo 3 se hizo una diferenciación entre los datos analógicos o digitales y entre lo
que son señales analógicas o digitales. En la Figura 3.11 se sugería que ambos tipos de datos
se pueden codificar usando cualquiera de los dos tipos de señal.
La Figura 5.1 es otro gráfico en el que se identifican todos los procesos involucrados. En la
señalización digital, una fuente de datos g(t), que puede ser tanto analógica como digital, se codi-
Figura 5.1. Técnicas de codificación y modulación.
134 Comunicaciones y redes de computadores
fica en una señal digital x(t). La forma de onda en particular que adopte x(t) dependerá de la técnica
de codificación elegida, la cual se elegirá intentando optimizar el uso del medio de transmisión.
Por ejemplo, la codificación se puede elegir intentando minimizar el ancho de banda o se puede
elegir para minimizar la tasa de errores.
La transmisión analógica se basa en una señal continua de frecuencia constante denominada
señal portadora. La frecuencia de la portadora se elige de tal forma que sea compatible con las
características del medio que se vaya a utilizar. Los datos se pueden transmitir modulando la señal
portadora. La modulación es el proceso de codificar los datos generados por la fuente en la señal
portadora de frecuencia fc. Todas las técnicas de modulación se basan en la modificación de uno o
más de los tres parámetros fundamentales que caracterizan a la portadora en el dominio de la frecuencia:
la amplitud, la frecuencia y la fase.
La señal de entrada m(t) (que puede ser tanto analógica como digital) se denomina señal moduladora
o, también, señal en banda base. A la señal resultante de la modulación de la portadora se
le denomina señal modulada s(t). Como se indica en la Figura 5.1b, s(t) es una señal limitada en
banda (pasobanda). La localización del ancho de banda dependerá de fc ya que, por lo general,
estará centrado en torno a ésta. De nuevo, el procedimiento de codificación se elegirá intentando
optimizar algunas de las características de la transmisión.
Cada una de las cuatro posibles combinaciones mostradas en la Figura 5.1 se utilizan ampliamente;
si bien, las razones por las que se elige una u otra, en una transmisión determinada, dependerán
de varios factores, como los que se indican a continuación:
Datos digitales, señales digitales: en términos generales, el equipamiento para la codificación
digital usando señales digitales es menos complejo y menos costoso que el equipamiento
utilizado para transmitir datos digitales usando señales analógicas mediante modulación.
Datos analógicos, señales digitales: la conversión de los datos analógicos a digitales permite
la utilización de técnicas de transmisión y de equipos de conmutación modernos. Las ventajas
de la aproximación digital se describieron en la Sección 3.2.
Datos digitales, señales analógicas: algunos medios de transmisión, como por ejemplo la
fibra óptica o los medios no guiados, sólo permiten la propagación de señales analógicas.
Datos analógicos, señales analógicas: los datos analógicos de naturaleza eléctrica se pueden
transmitir fácilmente y con bajo coste en banda base. Esto es lo que se hace, por ejemplo, en
la transmisión de voz en las líneas de calidad telefónica. La modulación se usa frecuentemente
para desplazar el ancho de banda de la señal en banda base hacia otra zona del espectro.
De esta manera, se permite que varias señales, cada una en una posición diferente del
espectro, compartan el mismo medio de transmisión. Este procedimiento se denomina multiplexación
por división en frecuencias.
A continuación, se examinarán las técnicas involucradas en las cuatro combinaciones anteriores.
5.1. DATOS DIGITALES, SEÑALES DIGITALES
Una señal digital es una secuencia de pulsos de tensión discretos y discontinuos. Cada pulso es un
elemento de señal. Los datos binarios se transmiten codificando cada bit en los elementos de señal.
En el caso más sencillo, habrá una correspondencia uno a uno entre los bits y dichos elementos. En
la Figura 3.16 se muestra un ejemplo en el que un 1 binario se representa mediante un nivel bajo
de tensión y un 0 binario se representa por un nivel de tensión mayor. En esta sección se mostrará
Técnicas para la codificación de señales 135
que, además de la mostrada en la figura mencionada, hay una gran cantidad de alternativas para la
codificación.
En primer lugar, se va a introducir un poco de terminología. Si todos los elementos de señal
tienen el mismo signo algebraico (es decir, si son todos positivos o todos negativos) la señal es
unipolar. En una señal polar, por el contrario, un estado lógico se representará mediante un nivel
positivo de tensión y el otro mediante un nivel negativo. La velocidad de transmisión de una
señal, o simplemente la velocidad de transmisión, es la velocidad, expresada en bits por segundo,
a la que se transmiten los datos. Se define la duración o longitud de un bit como el tiempo empleado
en el transmisor para emitir un bit; para una velocidad de transmisión R, la duración de un bit
será 1/R. La velocidad de modulación, por el contrario, es la velocidad a la que cambia el nivel de
la señal, que como se explicará más adelante, dependerá del esquema de codificación elegido. La
velocidad de modulación se expresa en baudios, que equivale a un elemento de señal por segundo.
Para concluir, por razones históricas, se usan los términos «marca» y «espacio» aludiendo a los
dígitos binarios 1 y 0 respectivamente. En la Tabla 5.1 se resume la terminología aquí introducida,
que se aclarará posteriormente en esta sección mediante un ejemplo.
Tabla 5.1. Terminología básica en transmisión de datos.
Término Unidades Definición
Datos Bits Un valor binario cero o uno
Velocidad de transmisión Bits por segundo (bps) Velocidad a la que se transmiten
los datos
Elemento de señal
Digital: pulso de tensión de amplitud
constante.
Analógico: pulso de frecuencia,
fase y amplitud constantes
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