Sistemas Comunicaciones

Unidad 1: Introducción a los Sistemas de Comunicación y al Tratamiento de Señales

CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE COMUNICACIÓN

¿Qué es un sistema de comunicación? Para responder a esta pregunta en su debida perspectiva, es útil plantearse una interrogante más elemental. ¿Qué es la ingeniería eléctrica (IE)? Si se consulta a 50 ingenieros electricistas, probablemente se obtendrán 50 respuestas diferentes. Sin embargo, está claro que la IE se ocupa de resolver problemas de dos tipos:

• Producción y transmisión de energía eléctrica

• Transmisión de información

Los sistemas de comunicaciones son aquéllos diseñados para transmitir información.

Para resolver problemas de comunicación y energía eléctrica se requieren muchas áreas dentro de la IE. Algunos ejemplos de éstas son las computadoras, los circuitos eléctricos y elec¬trónicos, los dispositivos electrónicos, el procesamiento de señales digitales, el electromagnetis¬mo y la fotónica.

Es importante entender que los sistemas de comunicaciones y los sistemas de energía eléc¬trica poseen diferentes limitantes. En estos últimos, las formas de onda por lo general son cono¬cidas, y es necesario diseñar el sistema para una pérdida de energía mínima.

En los sistemas de comunicación, la forma de onda presente en el cauce o canal (usuario) es desconocida hasta después de que se recibe; de otra manera, ninguna información se transmi¬tiría, y no habría necesidad de los sistemas de comunicación. Más información se comunica al cauce cuando el usuario en éste se ve "sorprendido" por el mensaje que se transmitió. Esto es, la transmisión de información implica la comunicación de mensajes que no se conocen de ante-mano (a priori). Por otra parte, en los sistemas de energía o potencia, se sabe a priori cómo se¬rá la forma de onda recibida, y la energía impartida por la forma de onda recibida es la cantidad deseada.

El ruido limita la capacidad de comunicarse. Si no hubiera ruido, se podrían enviar men¬sajes electrónicamente a los confines del universo con una cantidad de energía infinitamente pequeña. Esto ha sido obvio de manera intuitiva desde los inicios de la radio. Sin embargo, la teoría que describe el ruido y su efecto en la transmisión de información no se desarrolló hasta los años cuarenta por personas como D. O. North [1943], S.O. Rice [1944], C. E. Shannon [1948] y N. Wiener [1949].

1.1 PERSPECTIVA HISTÓRICA

En la tabla 1-1 se muestra un cuadro cronológico sobre el desarrollo de las comunicaciones. Es conveniente que se estudie la tabla con detenimiento para que aprecie la cronología de las comunicaciones. Obsérvese que aunque el teléfono se desarrolló a finales del siglo XIX, el pri¬mer cable telefónico trasatlántico se hizo hasta 1954. Antes de esta fecha, las llamadas trans¬atlánticas se hacían por radio de onda corta. Asimismo, aunque los británicos comenzaron las transmisiones de televisión en 1936, la televisión transatlántica no fue posible sino hasta 1962 cuando el satélite Telstar I se puso en órbita. Los sistemas de transmisión digital sintetizados por los sistemas telegráficos se desarrollaron en la década de los cincuenta del siglo pasado, antes que los sistemas analógicos (el teléfono), los cuales aparecieron en el siglo XX.

Este Módulo contiene datos técnicos de la mayoría de las invenciones de comunicación enu¬meradas en la tabla. Por ejemplo, la modulación por códigos de pulsos utilizada en la transmi¬sión digital moderna de señales telefónicas de voz fue inventada por Alex Reeves en 1937 y se describe a fondo en el capítulo 3. Los receptores superheterodinos y los sistemas de frecuencia modulada (FM) se describen en los capítulos 4 y 5.

TABLA 1-1. Fechas importantes en las comunicaciones

Año Acontecimiento

3000 a.C.

800 d.C.

1440

1752

1827

1834

1838

1844

1850

1858

1864

1871

1876

1883

1884

1887

1889

1894

1900

1905

1906

1907

1909

1912

1915

1918

1920

1920

1923

1926

1927

1927

1928

1931

1933

1934

1935

1936

1937

1941

1941

1945

1947

1947

1948

1950

1950s

1953

1953

1957

1958

1958

1958

1961

1962

1963

1963

1963-1966

1964

1965

1968

1971

1972

1976

1979

1980

1980

1981

1984

1985

1989

1990 - a la fecha Los egipcios desarrollan un lenguaje pictórico llamado jeroglífico.

Los árabes adoptan de India el sistema numérico actual.

Johannes Gutenberg inventa los tipos metálicos móviles.

El cometa de Benjamín Franklin demuestra que los relámpagos son electricidad.

Georg Simón Ohm formula su ley (I = V/R).

Carl F. Gauss y Ernst H. Weber construyen el telégrafo electromagnético.

William F. Cooke y sir Charles Wheatstone inventan el telégrafo.

Samuel F. B. Morse prueba la línea telegráfica de Baltimore, MD, a Washington, D.C.

Gustav Robert Kirchhoff publica sus leyes de circuitos.

Se tiende el primer cable trasatlántico y, falla a los 26 días.

James C. Maxwell predice la radiación electromagnética.

Se organiza la Sociedad de Ingenieros Telegrafistas en Londres.

Alexander Graham Bell desarrolla y patenta el teléfono.

Thomas A. Edison descubre el flujo de electrones en el vacío, llamado el "efecto Edison”, fundamento del tubo de electrones.

Se forma el Instituto Americano de Ingenieros Electricistas (AIEE, por sus siglas en inglés: American Instituts of Electrical Engineers).

Heinrich Hertz verifica la teoría de Maxwell.

Se forma el Instituto de Ingenieros Electricistas (IEE, por sus siglas en inglés: Institute Of Electrical Engineers), a partir de la Asociación de Ingenieros Telegrafistas (Society of Telegraph Engineers).

Oliver Lodge demuestra la comunicación inalámbrica a lo largo de una distancia de 150 yardas.

Guglielmo Marconi transmite la primera señal

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