INTRODUCCION A LAS COMUNICACIONES DIGITALES
Fuente de información: Es el
dispositivo que produce la información a ser comunicada por medio del sistema
de comunicación digital (DCS). La fuente de información puede ser analógica o
discreta. La señal de salida de una fuente analógica puede tener cualquier
valor dentro de un rango de amplitudes; mientras que la señal de una fuente
discreta toma solo un conjunto finito de valores.
Mensaje textual: Es
una secuencia de caracteres. Para transmisión digital el mensaje será una
secuencia de dígitos o símbolos de un conjunto o alfabeto (abecedario). Fig.
1.1
Es un miembro de un alfabeto o
conjunto de símbolos (A, H, 9, etc.) Los caracteres pueden ser emparentados con
una secuencia de dígitos binarios. Ej.
Códigos ASCII (American Standard Code for Information Interchange), EBCDIC,
Morse.
Dígito binario: Es la
unidad fundamental de información para todos los sistemas digitales.
Flujo de bits:
Símbolo: Es un
grupo de k bits considerado como una unidad o caracter m. El
tamaño de un alfabeto M = 2k (k es el número de bits
que conforman cada símbolo). Para transmisión, cada símbolo mi ( i =
1… M) es representado por una forma de onda correspondiente s1(t), s2(t),…sM(t).
La señal si(t) que representa a mi se envía por T
segundos, este es el tiempo durante el cual se transmite entonces cada símbolo
con la ayuda de las señales s. Cada símbolo del mensaje se transmite entonces
secuencialmente durante un período de tiempo T. El hecho de que el conjunto de
símbolos sea finito es lo que hace la diferencia con un sistema analógico. El
receptor del DCS solo necesita decidir cual de los M símbolos fue enviado, es
decir, cual es las M formas de onda fue transmitida. A diferencia del sistema
analógico en el cual el receptor debe ser capaz de estimar exactamente un rango
continuo de nivel de señales. En la figura 1.2 vemos un ejemplo de formas de
onda.
Forma de Onda digital: Es un
voltaje o una corriente, que en el caso de transmisión en banda base es un
pulso de voltaje o de corriente, mientras que en sistemas de transmisión pasa
banda puede ser una sinusoide. En este último caso, aún cuando la sinusoide es
por naturaleza analógica, se considera una forma de onda digital porque está
codificada con información digital.
Modulación Digital: Es el
proceso mediante el cual, los símbolos a ser transmitidos son transformados en
formas de onda que son compatibles con el medio a través del cual se efectuará
la transmisión, sea éste, cable trenzado, coaxial fibra óptica o aire,
denominado canal de transmisión, o simplemente canal.
Rata de transmisión de datos: Es
una cantidad dada en bits/s y numéricamente igual a R=k/T= (1/T)*log2
M bits/s. Esta última igualdad k bits representan un símbolo, y M es el
total de símbolos que conforman el alfabeto. Por ejemplo en QPSK, un símbolo
transporta dos bits y hay un total de 22, es decir, cuatro símbolos.
La manera en que se evalúa la calidad en las señales analógicas y digitales, es una diferencia importante que caracteriza a los sistemas de comunicaciones digitales y analógicos. En este último, el receptor obtiene la información a partir de un rango continuo de formas de onda, que forman por lo tanto un conjunto infinito de ellas. La figura de mérito para la calidad de un sistema analógico es un criterio de fidelidad, tal como relación señal a ruido, distorsión porcentual, o el error medio cuadrático entre la señal transmitida y la señal recibida.
En contraste, un sistema de comunicaciones digitales
transmite señales que representan dígitos. Estos dígitos forman un conjunto
finito o alfabeto, y el conjunto es conocido a priori por el receptor. Una figura de mérito para un DCS es la
probabilidad de detectar incorrectamente un dígito.
Una
señal cuyo espectro se extiende desde o cerca de dc hasta algún valor finito de
frecuencia, usualmente unos cuantos MHz, es llamada señal banda base o
pasabajos; normalmente esta es la señal referida como información, mensaje o
datos, si la señal ya está formateada, entonces está representada por símbolos
que a su vez se transforman en formas de onda, por ejemplo pulsos, este paso se
denomina modulación por pulsos, o PCM (Pulse Code Modulation), o modulación en
banda base.
En
la figura 2 se presenta lo que conocemos como un sistema de transmisión en
banda base. Los datos que ya se encuentran en forma digital solo requieren la
codificación en forma de onda, mientras que los datos analógicos requieren un
formateo (Formatear: Acción de dar forma) consistente en Muestreo, Cuantización
y Codificación. Una vez que los datos están codificados digitalmente solo
requieren una codificación en forma de onda las cuales en este caso son pulsos.
El proceso de pasar de dígitos binarios a forma de onda es llevado a cabo en el
codificador de forma de onda o modulador de banda base el cual entrega una
señal lista para pasar al canal de comunicación que puede ser un par de cables
o un cable coaxial. Las formas de ondas recibidas son detectadas para producir
un estimado de la señal transmitida y en definitiva, de los dígitos
transmitidos. Como paso final se invierte el proceso de formateo recuperándose
bien sea la señal analógica o la información digital inicialmente transmitida.