Teoría de Señales

1. Universidad Interglobal
Moisés R. Chan Pech
Lic. Ingeniería en Tecnologías de Información y Comunicación.
Séptimo cuatrimestre
Procesamiento de señales
Teoría de señales
02-10-2013

2. Introducción
A lo largo de la evolución de la tecnología de las computadoras, se han ido
implementando protocolos o modelos que sirve como técnicas para establecer
conexiones por medio de la red para que los dispositivos informáticos puedan
tener comunicación entre ellos, mediante la red alámbrica e inalámbrica. Hoy en
día ya se pueden conectar mediante estos tipos de conexión dispositivos tales
como impresoras, dispositivos móviles, computadoras portátiles, servidores,
switches por mencionar algunos.
Es por eso que en este artículo se hablara de los conceptos que utilizan
estos dispositivos para poder hacer la interacción entre ellos a través de
procesamiento de las señales digitales o analógicas, los temas que se abordaran
son señales analógicas que se basa en señales eléctricas y digitales que se basa
en señales digitales (Binarios, 0´s y 1´s) por medio de un medio de transmisión.
Multiplexión medio por el cual se transmite información por un solo
canal, tipos de transmisión que se efectúa a través de propagación de señales
guiados y no guiados, atenuación de la red que son factores físicos que hacen
que se degraden las señales, reflexión es la forma en que una señal es
proyectada que puede atravesar y rebotar, colisión cuando 2 señales son
encontradas resultando perdida de paquetes (información) y por último la
codificación de señales de que se trata de conversiones de señales analógicas a
digitales y viceversa.

3. Señal analógica y digital
El procesamiento de señales se basa en el envió de información por un
medio de transmisión, el cual se pueden enviar señales analógicas o digitales
dependiendo de qué es lo que se necesite enviar y el dispositivo a trabajar.
Hablemos de las señales analógicas, las señales analógicas tiene como
características que son repetitivas y periódicas, se miden por medio de amplitud
(onda hacia arriba), profundidad (ondas hacia abajo), periodo (tiempo en que llega
la onda a subir), frecuencia (números de ciclos por segundo) y se mide en Hertz.
Figura 1.
Analógicas (Continuas)
El procesamiento de señales digitales se envía información por medio de
bits (1 y 0), son señales discretas pero constantes, medido en pulsos por
segundo, estos son medidos por vm (velocidad de modulación) que son la
cantidad de pulsos contenidos en un tiempo determinado se miden Baudios, vt
(velocidad de transmisión) cantidad de bits que son transmitidos en un lapso de
tiempo, su medida es (bits x segundo), vtd (velocidad de transmisión de datos).
Figura 2.
Digitales (Discretas)
Amplitud
Periodo
Profundidad
Figura 1
Bit
Pulso
Tiempo
Figura 2

4. Ante todo tipo de medio de transmisión siempre existen factores por lo cual
la señal puede tener una causa de pérdida de intensidad de la señal, que consiste
en 4 factores como lo son la atenuación, ruido, distorsión y la interferencia.
La atenuación consiste en la degradación de la señal por medio de un
problema físico que impida la claridad de la señal. El ruido se subdivide en 5
tipos de ruido que puede provocar perdida de paquetes al momento de envió por
el medio de transmisión.
Térmico: que se hace referencia hacia la temperatura (Ambiente),
frio o calor.
Impulsivo: factores meteorológicos (momentos inesperados), tales
como un huracán, una tormenta o un rayo.
Diafonía: que provoca la perdida de la intensidad de la señal
(inalámbrico) debido a factores físicos pudiendo ser una pared.
Intermodulación: variabilidad.
Eco: provocado por una repetición de señal, se les puede decir así
cuando suele ocurrir que se crucen las líneas en una llamada
telefónica.
Distorsión: Cambia la información de algo.
Interferencia: Consiste en captar 2 o más señales indebidas (no se recibe de
manera correcta).
Multiplexión
La Multiplexión consiste en el envió de información de varios dispositivos dentro
de una red a otra por medio de un solo canal, del punto A convirtiéndola de
varios a uno hasta el punto B de uno a Varios. Esto sirve para optimizar el envió
de información debido a que se aprovecha el ancho de banda ya que con ello se
pretende reducir costos, además que el que necesite el ancho de banda aprovecha
para transmitir es decir, los que no necesiten transmitir no lo harán y los que si,
aprovechan el espacio cedido por los que no la utilizaran. 2 formas de
Multiplexión tales como división de frecuencias y divisen por tiempo. Figura3
MULTIPLEXION
Figura 3

5. A través de la propagación de la señal las ondas electromagnéticas se
pueden utilizar para enviar información convertidas en señales analógicas o
digitales con lo cual se transmite en cualquiera de estas señales, la música,
video, llamadas telefónicas, información importante por mencionar algunas.
Existen 2 medios por las cuales se pueden transmitir medio guiado y
medio no guiado. Por lo cual podemos representar el diagrama de cómo
funciona la comunicación por el medio de transmisión. Figura 4
Medio Guiado, entre algunos medios podemos encontrar el cable UTP, la
Fibra Óptica y el Cable coaxial, en el caso de los cables UTP existe varios tipos
que están divididos por categorías mencionaré algunos como lo son:
CAT 5 el cual puede llegar a transmitir a velocidad de 100 Mbps esta
categoría consta de 4 pares de hilos trenzados de diferentes colores
CAT 6 en esta categoría la velocidad de transmisión puede alcanzar hasta
1 Gbps, con una frecuencia superior a 250 Mhz.
Coaxial no es pensado para distancias largas sin embargo hoy en día la
utilizan para transmitir señal de televisión, está elaborado con un hilo de cobre
encima un aislante, encima una malla acerada para evitar ruidos y por ultimo un
plástico como recubrimiento.
Fibra Óptica está pensada para distancias largas, está elaborado con
filamentos de vidrio, con un material hecho para que sea ligero y flexible, la
información viaja a la velocidad de la luz por medio de la reflexión (rebote de luz),
existen 2 tipos de fibras llamados los sleep-index y gradex-index.
Ventajas: mayor ancho de banda, menor tamaño y peso, mayor separación
entre repetidores, aislamiento electromagnético.
Desventajas: Precio, reparación, fragilidad.
http://www.fibra-optica.org/servicios-fibra-optica/que-es-fibra-optica/fibra.asp
BitsBits Medio de Transmisión
ReceptorTransmisor
Figura 4

6. Medio no guiado, se encuentran las señalas inalámbricas por medio de
un emisor ejemplo podemos encontrar rayos infrarrojos, bluetooth, seña
inalámbrica por mencionar algunos, su forma de funcionar se a través de una
antena transmisora que emite la señal ya sea analógica o digital y una receptora
que es la que recibe la información y la procesa para que el usuario final pueda
interpretarla se utilizan para distancias largas alrededor de unos 30km
aproximadamente. Se muestra la grafica a continuación. Figura 5
El infrarrojo son 2 dispositivos por el cual se tiene que estar cerca uno del
otro está diseñado para una distancia aproximada de 1 a 3 metros, sin embargo
se tiene que considerar varios factores, su desventaja es que es direccional es
decir sus puntos de conexión tienen que estar alineados para poder transmitir, es
impráctica e insegura porque al moverse se pierde la conexión.
El bluetooth es omnidireccional es decir puedes estar en diferentes puntos
y el dispositivo lo detecta a una distancia aproximada máxima de 10 metros, las
ventajas que se pueden mencionar con los medios no guiados es que se pueden
poner antenas de un punto A a un punto B y pasar sobre agua o montañas a una
distancia larga y es un medio seguro para poder transmitir la información.
Existe un esquema de modulación el cual consta de 2 tipos modulación de
banda base y modulación de banda ancha (permite emitir varios flujos de bits
sobre un solo canal) a esto se codifica (su velocidad de modulación se da en
baudios y de transmisión se da en Bps), esto sirve para transmitir a través de
todo el ancho de banda, se tomaran diversos factores como son duración de bits,
nivel de señal, señal de ruido, velocidad de transmisión y ancho de banda.
Algunas de sus ventajas es que es simple y poco costosa, sus desventajas
solo se transmite una sola cadena de bits a la vez, no es la más adecuada si en el
canal se transmite a alta frecuencia.
Receptor
Emisor

7. Codificación
Hay 4 tipos de codificación de señales para que se pueda transmitir por el
medio y dependiendo de los dispositivos a interconectar son los siguientes datos
digitales a señales digitales (D-D), datos digitales a señales analógicas (D-A),
datos analógicas a señales digitales (A-D), datos analógicas a señales analógicas
(A-A).
DD: consta de un emisor y un receptor, el emisor envía una señal digital
(pulsos de tención), codifica 4 bits y posteriormente lo adapta al medio. El
receptor distingue entre los diferentes bits cual es el inicio y el fin de cada
paquete y por ultimo hace una sincronización.
DA: se envía la señal por el medio de transmisión, la conexión se utiliza en
routers o modem que hoy en día otorga la compañía de teléfonos, la forma de
conexión es de datos digitales señales digitales a modem que lo transforma a
señales a analógicas para que pueda viajar a través del medio de cobre que se
utiliza para los teléfonos llegando a su destino conectándose a otro modem
haciendo la conversión de nuevo de señales analógicas a datos y señales digitales,
modulando la señales.
AD: datos analógicos, señales digitales, se hace una codificación
digitalizando las señales de analógicos a señales digitales los datos de voz se
digitalizan se hace una transmisión de información por medio de señales digitales
cuando llega a su destino se decodifica a señales analógicas esto se utiliza para
las conferencias, por ejemplo el Skype.
AA: se hace una modulación de señales, para que se modula para tener
una mayor frecuencia y hacer que la transmisión sea más efectiva después que se
hace la modulación se puede hacer la transmisión de información por medio de la
multiplexión.
Cronometraje
El cronometraje se da cuando se envían paquetes a través de la
multiplexor que es lo que hace, tiene un tiempo esperado cuando se envía la
información a través del medio de transmisión al llegar al host destino el host
destino emite una señal el cual le indica al emisor que puede seguir
transmitiendo hasta completar toda la información enviada ya que se dividen por
paquetes, que a su vez cuando va por el medio de multiplexión suelen tener
colisiones y con ellos detectan que el paquete ya se tardo en emitir la señal de
vuelta y reintenta enviar el paquete perdido.

8. Conclusión
En este documento se pretende enseñar algunos medios por el cual viaja la
información y demostrar cuál es el procedimiento que realiza cada dispositivo al
transmitir información e interconectar los dispositivos que emiten y reciben
señales analógicas y digitales. Espero que les haya sido de su agrado y les haya
servido de mucho la información recabada en el documento