Act 8 Microondas

Señales: Analógicas y digitales

La señal es la manifestación de una magnitud física. También puede considerarse como la variación de cualquier cantidad mensurable que porte información relativa al comportamiento de un sistema con el que esté relacionada. Las señales utilizadas en Telecomunicaciones se caracterizan porque se puede propagar a través de diferentes medios o canales de transmisión.

La información debe ser transformada en señales electromagnéticas para poder ser transmitida. Representaremos las señales matemáticamente, como una función variable con el tiempo. Tanto los datos como las señales que los representan pueden estar en forma analógica o digital.

Analógico indica algo que es continuo, un conjunto de puntos específicos de datos y todos los puntos posibles entre ellos. Un ejemplo de dato analógico es la voz humana. Cuando alguien habla, crea una onda continua de aire. Esta onda puede ser capturada por un micrófono y convertida en una señal analógica. Una señal analógica es una forma de onda continua que cambia suavemente en el tiempo.

Digital indica algo que es discreto, un conjunto de puntos específicos de datos sin los puntos intermedios. Un ejemplo de dato digital son los datos almacenados en la memoria de una computadora en forma de unos y ceros. Se suelen convertir a señales digitales cuando se transfieren de una posición a otra dentro o fuera de la computadora. Una señal digital es discreta. Solamente puede tener un número de valores definidos, a menudo tan simples como ceros y unos.

Perturbaciones en la transmisión

Hay una serie de factores que intervienen en el proceso de transmisión de señales y que deformar o alteran las mismas. Estas contaminaciones o deformaciones pueden conducir a pérdidas de información y a que los mensajes no lleguen a sus destinos con integridad.

Entre los efectos negativos más comunes en las transmisiones tenemos:

• Atenuación: es un efecto producido por el debilitamiento de la señal, debido a la resistencia eléctrica (impedancia) que presentan tanto el canal como los demás elementos que intervienen en la transmisión.

• Distorsión: Consiste en la deformación de la señal, producida normalmente porque el canal se comporta de modo distinto en cada frecuencia y es producto de una falta de linealidad. Un ecualizador corrige los efectos de distorsión de un canal, potenciando la amplitud de la señal en aquellas frecuencias que el sistema, por su naturaleza, tiende a atenuar.

• Interferencia: es la adición de una señal conocida y no deseada a la señal que se transmite.

• Ruido: es la suma de múltiples interferencias, posiblemente de origen desconocido y de naturaleza aleatoria.

Física de la comunicación

Consideraremos las señales electromagnéticas desde el punto de vista de la transmisión de datos. La señal que es una función del tiempo, se puede expresar también en función de la frecuencia; es decir, la señal está constituida por componentes a diferentes frecuencias.

Ancho de banda

Banda en la que se concentra la mayor parte de la energía de la señal.

Dato

Cualquier entidad capaz de transportar información. Las señales son representaciones eléctricas o electromagnéticas de los datos.

Señalización

Es el hecho de la propagación física de las señales a través de un medio adecuado.

Transmisión

Comunicación de datos mediante la propagación y el procesamiento de señales.

Codificación

Codificar es expresar una información de acuerdo con una norma o código. Para que haya comunicación debe ser posible la interpretación de los datos recibidos, lo que hace necesario que el emisor y receptor se pongan de acuerdo en el código que utilizarán para expresar sus mensajes. Algunos códigos están diseñados para disminuir la tasa de errores o para facilitar la recuperación de los mismos, otros códigos permiten la compresión de los datos.

Código ASCII

Es el más utilizado en la actualidad para la representación de información alfanumérica. ASCII son las siglas de American Standard Code for Information Interchange. Recibe también el nombre ITU-T número 5. En un principio el código utilizó 7 bits para representar cada carácter. En la actualidad se ha extendido a 8 bits con el fin de representar 256 caracteres distintos y dar cabida a los caracteres acentuados y otros especiales.

Código EBCDIC

Es un código propuesto por IBM semejante al código ASCII. EBCDIC son las siglas de Extended Binary Coded Decimal Interchange Code. Representa cada carácter con 8 bits.

Código BAUDOT

Es el código más utilizado en la red telegráfica conmutada o red télex. También recibe el nombre de CCITT número 2. En Baudot, cada carácter se representa con 5 bits.

Bases teóricas de la comunicación y Fourier

Mediante la variación de algunas propiedades físicas, como el voltaje o la corriente, es posible transmitir información a través de cables. Al representar el valor de este voltaje o corriente como una función simple del tiempo, f(t), podemos modelar el comportamiento de la señal y analizarlo matemáticamente.

A principios del siglo XIX, el matemático francés, Jean Baptiste Fourier, probó que cualquier función periódica de comportamiento razonable, g(t) con un período T, se puede construir sumando una cantidad (posiblemente) infinita de senos y cosenos:

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donde f = 1/T es la frecuencia fundamental, an y bn son las amplitudes de seno y coseno de los n-ésimos términos armónicos y c es una constante. Tal descomposición se conoce como serie de Fourier. A partir de ella, es posible reconstruir la función, es decir, si se conoce el período T y se dan las amplitudes, la función original del tiempo puede encontrarse realizando las sumas que se muestran en la ecuación anterior.

Tasa de datos máxima de un canal

En 1924, un ingeniero de AT&T, Henry Nyquist, se dio cuenta de que incluso un canal perfecto tiene una capacidad de transmisión finita. Derivó una ecuación que expresa la tasa de datos máxima para un canal sin ruido de ancho de banda finito. En 1948, Claude Shannon continuó el trabajo de Nyquist y lo extendió al caso de un canal sujeto a ruido aleatorio. Nyquist probó que si se pasa una señal

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