Técnicas Para La Codificación De Señales

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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