Sistemas de comunicación.

Para ser transmitido un mensaje, se requiere de un sistema de comunicación que permita que la información sea transferida, a través del espacio y el tiempo, desde un punto llamado fuente hasta otro punto de destino, mediante un cable como en el caso de un teléfono o por ondas como en el caso de las radios.

Los mensajes pueden presentarse bajo diferentes formas: una secuencia de símbolos, intensidad de la luz y los colores de una imagen televisada, la presión acústica de la voz, etc.

Los sistemas de comunicación eléctrica brindan los medios para que la información, codificada en forma de señal, se transmita o intercambie.

Un sistema de comunicación consta de tres componentes esenciales: transmisor, canal de transmisión y el receptor.

El mensaje original, producido por la fuente, no es eléctrico. Debe ser convertido en señales eléctricas a través de un transductor de entrada. En el destino, otro transductor de salida cumple la función de transformar nuevamente la señal para que llegue al receptor del modo en el que fue emitido el mensaje.

Ø  Código en línea: Es una transmisión analógica se basa una señal continua de frecuencias constantes determinadas portadoras.

Ø  Los tres parámetros: amplitud, Frecuencias, fase.

Ø  Señal de entrada: se denomina señal moduladora o también  señal en  banda base.

Los cuatro posibles.

-          Datos digitales: en términos general el equipamiento para la codificación digital es menos complicado y menos costoso.

-          Datos analógicos: permite la utilización de técnicas más recientes.

-          Datos digitales: algunos medios de transmisión como por ejemplo, la fibra óptica, solo permiten las señales analógicas.

-          Datos analógicos: se pueden transmitir fácilmente un poco costoso.

Ø   

                        Medios para la comunicación

Pese a las diferentes vías en las que es posible la transmisión de la información, subyace el siguiente criterio: -ya sea que necesiten un soporte material, como un cable, para que la corriente eléctrica que conduce dicha información llegue al destino en el que será decodificada-, -o que no sea requerido un elemento material conductor-, es la electricidad la encargada de la tarea de trasladar un mensaje, en forma de señal. Las ondas electromagnéticas permiten la transmisión de mensajes o señales.

El físico alemán Heinrich Rudolf Hertz, en 1887, demostró que laelectricidad puede transmitirse en forma de ondas electromagnéticas. Se basó en la teoría de James Maxwell quien afirmó que las oscilaciones eléctricas pueden propagarse por el espacio.

Se difunden en el espacio de modo similar al movimiento del agua en un estanque, tal como puede observarse al arrojar en él una piedra y se desplazan a trescientos mil kilómetros por segundo en el vacío. Pero cuando atraviesan materias de diferente densidad, su velocidad decrece en función de cuál sea la densidad de las mismas.

Tienen componentes eléctricos y magnéticos. Los campos eléctricos y magnéticos de estas ondas vibran en un plano que generalmente es horizontal o vertical. Ambos componentes son perpendiculares entre sí y su dirección de propagación es, también perpendicular a estos componentes.

El espectro de la energía

La unidad básica para medir la frecuencia de las ondas electromagnéticas o hertzianas es el hertzio o hercio o Hertz (Hz)

Una frecuencia de 1Hz significa que se produce una oscilación o ciclo en un segundo.

Las unidades de medida de las frecuencias de las ondas electromagnéticas, además del hertzio son:

• Kilohertzios (KHz): miles de ciclos por segundo: 1000 Hz.
• Megahertzios (MHz): millones de ciclos por segundo: 1000000Hz.
• Gigahertzios (GHz): miles de millones de ciclos por segundo: 1000000000Hz.

Las ondas electromagnéticas se caracterizan también por la longitud de la onda y por su velocidad.

Las longitudes de onda tienen unamplio espectro que abarca desde millonésimas de milímetro a varios kilómetros.

Los mensajes se transmiten a través de un canal. El ancho de banda del canal, determina el espectro de frecuencias, categorías y volumen de la información que el canal puede acomodar en un tiempo determinado. Al aumentar la frecuencia, aumenta la capacidad para contener la información, o sea que, para transmitir mucha información en poco tiempo, se requieren señales de banda ancha

TIPOS DE MODULACIÓN

Existen básicamente dos tipos de modulación: la modulación ANALÓGICA, que se realiza a partir de señales analógicas de información, por ejemplo la voz humana, audio y video en su forma eléctrica y la modulación DIGITAL, que se lleva a cabo a partir de señales generadas por fuentes digitales, por ejemplo una computadora. • Modulación Analógica: AM, FM, PM • Modulación Digital: ASK, FSK, PSK, QAM

 MODULACIÓN POR AMPLITUD (AM).

Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas. Un modulador AM es un dispositivo con dos señales de entrada, una señal portadora de amplitud y frecuencia constante, y la señal de información o moduladora. El parámetro de la señal portadora que es modificado por la señal moduladora es la amplitud. En otras palabras, la modulación de amplitud (AM) es un tipo de modulación lineal que consiste en hacer variar la amplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir.

MODULACIÓN POR FRECUENCIA (FM).

Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial. En este caso la señal modulada mantendrá fija su amplitud y el parámetro de la señal portadora que variará es la frecuencia, y lo hace de acuerdo a como varíe la amplitud de la señal moduladora. En otras palabras, la modulación por frecuencia (FM) es el proceso de codificar información, la cual puede estar tanto en forma digital como analógica, en una onda portadora mediante la variación de su frecuencia instantánea de acuerdo con la señal de entrada.

Cuantificacion y ruido 

Ruido es la sensación auditiva inarticulada generalmente desagradable. En el medio ambiente, se define como todo lo molesto para el oído. Desde ese punto de vista, la más excelsa música puede ser calificada como ruido por aquella persona que en cierto momento no desee oírla.

Cuantificación es el proceso de convertir un objeto a un grupo de valores discretos, como por ejemplo un número entero. Dependiendo del campo de estudio, el término cuantificación puede tomar diferentes 

Se define como error de cuantificación o ruido de cuantificación a la señal en tiempo discreto y amplitud continua introducida por el proceso de cuantificación (uno de los procesos que intervienen en la conversión analógica-digital, que sigue al de muestreo y precede al de codificación) y que resulta de igualar los niveles de las muestras de amplitud continua a los niveles de cuantificación más próximos. Una vez cuantificadas las muestras podrán ser codificadas ya que siempre se podrá establecer una correspondencia biunívoca entre cada nivel de cuantificación y un número entero. Para el caso del cuantificador ideal se trata del único error que introduce el proceso.

 

ntroducción.

   La transmisión analógica se basa en una señal continua de frecuencia constante denominada portadora. La frecuencia de la portadora  se elige  para que sea compatible con las características del medio que se vaya a utilizar. Los datos se pueden transmitir modulando la señal portadora, donde por modulación se entiende el proceso de codificar los datos generados por la fuente, en la señal portadora de frecuencia f_c. Todas las técnicas de modulación  implican la modulación de uno o más de los tres parámetros fundamentales de la portadora:

• La amplitud
• La frecuencia
• La fase

   La señal de entrada (que puede ser tanto analógica como digital) se denomina señal moduladora o también señal en banda base s(t). Como se indica en la figura 1, s(t) es una señal limitada en banda (pasabanda). La localización del ancho de banda asignado está relacionado con fc, estando usualmente centrado en torno a ésta. De nuevo, el procedimiento de codificación se elegirá para optimizar algunas de las características de la transmisión.

   Las cuatro posibles combinaciones mostradas en la figura 1 se utilizan con frecuencia; si bien, las razones por las que se elige una u otra pueden ser de diversa índole, como las que se indican a continuación:

Datos digitales, señales digitales: en términos generales, el equipamiento para la codificación digital es menos complicado y menos costoso que el equipamiento necesario para transmitir datos digitales modulando señales analógicas.

Datos analógicos, señales digitales: la conversión de los datos analógicos en digitales permite la utilización de las técnicas mas recientes de equipos de conmutación para transmisión digital.

Datos digitales, señales analógicas: algunos medios de transmisión, como por ejemplo la fibra óptica y 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 de una forma poco costosa en banda base. Esto por ejemplo es lo que se hace para la transmisión de voz en las líneas de calidad telefónica. 

• No retorno a cero (NRZ, “Nonreturn to Zero”)

   La forma más frecuente y fácil de transmitir señales digitales es mediante la utilización de un nivel diferente de tensión para cada uno de los bits. Los códigos que siguen esta estrategia comparten la propiedad de que el nivel de tensión se mantiene constante  durante la duración del bit; es decir, no hay transiciones (no hay retorno al nivel cero de tensión). Por ejemplo, la ausencia de tensión se puede usar para representar un 0 binario, mientras que un nivel constante y positivo de tensión puede representar al 1. Aunque es más frecuente usar un nivel negativo para representar un valor binario y una tensión positiva para representar al otro. Este último, mostrado en la figura 2, se denomina código Nivel no retorno a cero (NRZ-L “Nonreturn-to-Zero-Level”). NRZ-L se usa generalmente para generar o interpretar los datos binarios en los terminales y otros dispositivos. Si se utiliza un código diferente , éste se generará usualmente a partir de la señal NRZ-L

 

• No retorno a cero, invertido (NRZI, “Nonreturn to Zero, invert on ones”).

   Una variante de NRZ se denomina NRZI. Al igual que NRZ-L, el NRZI mantiene constante el nivel de tensión mientras dura un bit. Los datos se codifican mediante la presencia o ausencia de una transición de la señal al principio del intervalo de duración del bit. Un 1 se codifica mediante la transición (bajo a alto o alto a bajo) al principio del intervalo del bit, mientras que un cero se representa por la ausencia de transición.

  

   NRZI es un ejemplo de codificación diferencial.  En la codificación diferencial, en lugar de determinar el valor absoluto, la señal se decodifica comparando la polaridad de los elementos de señal adyacentes. Una ventaja de este esquema es que en presencia de ruido puede ser más seguro detectar una transición en lugar de comparar un valor con un umbral. Otra ventaja es que en un sistemas complicado de transmisión, no es difícil perder la polaridad de la señal. Por ejemplo, en una línea de par trenzado, si los cables se invierten accidentalmente, todos los 1 y 0 en el NRZ-L se invertirán. Esto no pasa en un esquema diferencial.

   La principal limitación de las señales NRZ es la presencia de una componente dc continua y la ausencia de capacidad de sincronización. Para ilustrar esta última desventaja, téngase en cuenta que una cadena larga de unos y ceros en un esquema NRZ-L o una cadena de ceros en el NRZI, se codificará como un nivel de tensión constante durante un largo intervalo de tiempo. En estas circunstancias, cualquier fluctuación entre las temporizaciones del transmisor y el receptor darán lugar a una pérdida de sincronización entre ambos.

   Debido  a su sencillez y a la respuesta en bajas frecuencias, los códigos NRZ se usan con frecuencia en las grabaciones magnéticas. No obstante, sus limitaciones hacen que estos códigos no sean atractivos para aplicaciones de transmisión de señales.