Codificacion de Datos
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 que,
además de la mostrada en la figura mencionada, hay una gran cantidad
de alternativas para la codificación.
NO
RETORNO A CERO
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. Este código se denomina no retorno a cero (NRZ,
Non-
return to Zero).
NRZ-L se usa generalmente para generar o interpretar los datos
binarios en terminales y otros dispositivos.
BINARIO
MULTINIVEL
Las técnicas de codificación denominadas binario multinivel
subsanan algunas de las deficiencias
mencionadas para los códigos NRZ. Estos códigos usan más de dos
niveles de señal.
En el caso del esquema bipolar-AMI, un 0 binario se representa por
ausencia de señal y el 1 binario se representa como un pulso
positivo o negativo. Los pulsos correspondientes a los 1 deben tener
una polaridad alternante. Este tipo de esquema tiene las siguientes
ventajas. En primer lugar, no habrá problemas de sincronización en
el caso de que haya una cadena larga de unos. Cada 1 fuerza una
transición, por lo que el receptor se puede sincronizar en dicha
transición. Una cadena larga de ceros sigue siendo un problema. En
segundo lugar, ya que los elementos de señal correspondientes a 1
alternan el nivel de tensión, no hay componente continua. Además,
el ancho de banda de la señal resultante es considerablemente menor
que el correspondiente a NRZ.
BIFASE
Bajo el término bifase se engloba a un conjunto de técnicas de
codificación alternativas diseñadas
para superar las dificultades encontradas en los códigos NRZ. Dos de
estas técnicas, denominadas
Manchester y Manchester diferencial, se usan frecuentemente en los
sistemas de comunicación.
En el código Manchester, siempre hay una transición en mitad del
intervalo de duración del
bit. Esta transición en la mitad del bit sirve como procedimiento de
sincronización, a la vez que
sirve para transmitir los datos: una transición de bajo a alto
representa un 1 y una transición de alto a bajo representa un 0 4 .
En Manchester diferencial, la transición a mitad del intervalo se
utiliza tan sólo para proporcionar sincronización. La codificación
de un 0 se representa por la presencia de una transición al
principio del intervalo del bit, y un 1 se representa mediante la
ausencia de una transición al principio del intervalo. El código
Manchester diferencial tiene como ventajas adicionales las derivadas
de la utilización de una aproximación diferencial.
No obstante, los esquemas bifase tienen las siguientes ventajas:
Sincronización:
debido a que la transición que
ocurre durante el intervalo de duración correspondiente a un bit
siempre está presente, el receptor puede sincronizarse usando dicha
transición. Por esta razón a los códigos bifase también se les
denomina auto sincronizados.
No
tienen componente en continua: los
códigos bifase no tienen componente en continua, lo que implica
todas las ventajas mencionadas anteriormente.
Detección
de errores: se pueden detectar
errores si se descubre una ausencia de la transición esperada en
mitad del intervalo. Para que el ruido produjera un error no
detectado tendría que invertir la señal antes y después de la
transición.
DATOS
DIGITALES, SEÑALES ANALÓGICAS
Consideremos ahora el caso de la transmisión de datos digitales
usando señales analógicas. La situación más habitual para este
tipo de comunicaciones es la transmisión de datos digitales a través
de la red de telefonía pública. Esta red se diseñó para recibir,
conmutar y transmitir señales analógicas en el rango de frecuencias
de voz entre 300 y 3.400 Hz. No es adecuada, por tanto, para la
transmisión de señales digitales desde el terminal de abonado
(aunque esto está cambiando progresivamente). No obstante, se pueden
conectar dispositivos digitales a través de la red mediante el uso
de dispositivos módem (modulador-demodulador), los cuales convierten
los datos digitales en señales analógicas y viceversa.
MODULACIÓN
POR DESPLAZAMIENTO DE AMPLITUD
En ASK, los dos valores binarios se representan mediante dos
amplitudes diferentes de la portadora. Es usual que una de las
amplitudes sea cero; es decir, uno de los dígitos binarios se
representa mediante la presencia de la portadora a amplitud constante
y el otro mediante la ausencia de portadora.
La técnica ASK se usa para la transmisión de datos digitales en
fibras ópticas.
MODULACIÓN
POR DESPLAZAMIENTO DE FRECUENCIA
El esquema FSK más habitual es el binario, BFSK (binary FSK). En
este caso, los dos valores binarios se representan mediante dos
frecuencias diferentes, próximas a la frecuencia de la portadora.
BFSK es menos sensible a errores que ASK. En líneas de calidad
telefónica, se utiliza generalmente a velocidades de hasta 1.200
bps. También se usa frecuentemente en transmisión de radio a más
altas frecuencias (desde 3 hasta 30 MHz). También se puede usar
incluso a frecuencias superiores en redes de área local que utilicen
cable coaxial.
En el esquema PSK, la fase de la señal portadora se desplaza para
representar los datos digitales.
DATOS
ANALÓGICOS, SEÑALES DIGITALES
Los datos digitales se transmiten usando NRZ-L. En este caso, se
habrá realizado directamente una conversión de datos analógicos a
señales digitales.
2. Los datos digitales se codifican usando un código diferente al
NRZ-L. Por tanto, en este caso se necesitaría un paso adicional.
3. Los datos digitales se convierten en señales analógicas, usando
una de las técnicas de modulación.
El dispositivo que se utiliza para la conversión de los datos
analógicos en digitales y que, posteriormente, recupera los datos
analógicos iniciales a partir de los digitales se denomina codec
(codificador-decodificador).
MODULACIÓN
DELTA
En la modulación delta, la entrada analógica se aproxima mediante
una función escalera que en cada intervalo de muestreo (T s ) sube o
baja un nivel de cuantización (d).
Hay dos parámetros importantes en el esquema DM: el tamaño del paso
asignado a cada dígito binario, d, y la frecuencia de muestreo.
La principal ventaja de DM respecto a PCM es su sencillez de
implementación. No obstante, PCM consigue en general una mejor SNR
para la misma velocidad de transmisión.
DATOS
ANALÓGICOS, SEÑALES ANALÓGICAS
La justificación de la modulación es evidente: será necesaria
cuando sólo exista la posibilidad de transmisión analógica,
permitiendo así convertir los datos digitales en analógicos. Sin
embargo, cuando los datos son analógicos, la justificación no es
tan evidente. Después de todo, las señales de voz se transmiten a
través de líneas telefónicas usando su espectro original (esto se
denomina transmisión en banda base). Existen dos razones
fundamentales para la transmisión de señales analógicas mediante
modulación analógica:
Para llevar a cabo una transmisión más efectiva puede que se
necesite una frecuencia mayor. En los medios no guiados es
prácticamente imposible transmitir señales en banda base, ya que el
tamaño de las antenas tendría que ser de varios kilómetros de
diámetro.
La modulación permite la multiplexación por división en
frecuencias.
MODULACIÓN
DE AMPLITUD
Es la técnica más sencilla de modulación AM. Matemáticamente.
MODULACIÓN
ANGULAR
La modulación de frecuencia (FM) y la modulación de fase (PM) son
casos particulares de la de-
nominada modulación angular.
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