Este documento describe diferentes técnicas para codificar datos analógicos y digitales en señales analógicas y digitales para su transmisión. Explica cómo los datos digitales se pueden codificar en señales digitales mediante técnicas como ASK, FSK y PSK, y cómo los datos analógicos se pueden codificar en señales analógicas mediante modulación AM, FM y PM. También describe el proceso de conversión analógico-digital mediante muestreo, cuantificación y codificación PCM para transmitir datos analógicos

1. Representación de los Datos MSc. Manuel Estévez Ríos

2. Representación de los Datos Tanto la información Analógica como Digital pueden ser codificadas mediante señales analógicas o digitales. La elección de un tipo dependerá de los requisitos exigidos, del medio de transmisión y de los recursos disponibles

3. Codificación de Datos Datos Digitales , Señales Digitales: La forma más sencilla de codificar digitalmente datos digitales es asignar un nivel de tensión al uno binario y otro distinto para el cero. El equipamiento para la codificación digital usando señales digitales es menos complicada y menos costosa. Datos Digitales, Señales Analógicas: Los módems convierten los datos digitales en señales analógicas de tal manera que se puedan transmitir a través de líneas analógicas. La fibra óptica y los medios no guiados solo permiten propagación de señales Analógicas Sus técnicas básicas: Desplazamiento de Amplitud (ASK: Amplitude Shift Keying) Desplazamiento de Frecuencia (FSK: Frecuency Shift Keying) Desplazamiento de Fase (PSK: Phase Shift Keying) En todas para representar datos digitales hay que modificar parámetros característicos de la señal portadora

4. Codificación de Datos Datos Analógicos , Señales Digitales: Los datos se digitalizan para ser transmitidos mediante sistemas digitales. La técnica más sencilla es la modulación por codificación de impulsos (PCM:Pulse Code Modulation) Datos Analógicos, Señales Analógicas: Los datos se modulan mediante una portadora para generar una señal analógica en una banda de frecuencia diferente. Las técnicas básicas son: Modulación en Amplitud (AM: Amplitude Modulation) Modulación en Frecuencia(FM: Frecuency Modulation) Modulación en Fase(PM: Phase Modulation) Datos analógicos de naturaleza eléctrica son fácil de transmitir y poco costosa en banda base.

5. Codificación de Datos

6. Codificación de Datos

7. Codificación de datos

8. Datos Digitales, Señales Digitales Una señal digital es una secuencia de pulsos de tensión discretos y discontinuos, donde cada pulso es un elemento de señal. Se trasmiten codificando cada bit de datos en cada elemento de señal

9. Datos Digitales, Señales Digitales Terminología señal digital: Señal Unipolar: si todos los elementos de la señal tienen el mismo signo algebraico. Señal Polar: si un estado lógico se representa mediante un nivel positivo de tensión o negativo. La razón de datos de una señal: es la velocidad expresada en bits por segundo, a la que se transmite los datos. La duración o longitud de un bit : tiempo empleado en el transmisor para emitir un bit, para una velocidad R, 1/R Velocidad de modulación: velocidad a la que cambia el nivel de la señal. Se expresa en Baudios, que equivale a un elemento de señal por segundo

10. Datos Digitales, Señales Digitales El receptor debe conocer o determinar la duración de cada bit (cuando empieza y acaba cada bit). Debe determinar si el nivel para cada bit es alto (1) o bajo (0). Se realiza muestreando a la mitad del intervalo temporal que ocupa cada bit, y comparando el valor obtenido con el umbral Factores de éxito o fracaso del receptor: Relación señal Ruido (SNR), velocidad de transmisión y ancho de bando Se pueden establecer las siguientes afirmaciones: Incremento de la velocidad de transmisión aumentará tasa de errores por bit (BER: Bit Error Rate) Aumento en la relación SNR reduce la BER Incremento del ancho de banda, permite aumento en la razón de datos

11. Datos Digitales, Señales Digitales

12. Datos Digitales, Señales Digitales La codificación de datos digitales a señales digitales involucra tres técnicas: Codificación en Línea: siempre necesaria, es el proceso de convertir datos digitales en señales digitales. Convierte una secuencia de bits a una señal digital. En el emisor, los datos se codifican en una señal; en el receptor, los datos se vuelven a crear mediante la decodificación de la señal Codificación de bloques : ofrece redundancia y mejora las prestaciones de la codificación en línea. Cambia un bloque m bits en un bloque de n bits, donde n es mayor a n. También conocida como técnica mB/nB Aleatorización : se realizar al mismo tiempo que la codificación. El sistema necesita insertar los pulsos requeridos de acuerdo al as reglas de aleatorización. Dos ténicas comúnes son B8ZS y HDB3

13. Codificación en línea Entre las Características que encontramos tenemos: Elementos de datos : entidad más pequeña que puede representar un elemento de información. Elementos de Señal : transporta elementos de datos. Los elementos de datos son transportados; los elementos de la señal son los portadores La tasa r se define como el número de elementos de datos transportados por cada elemento de señal

14. Codificación en Línea Tasa de datos : número de elementos de datps enviados en 1 segundo. La unidad es bps. Tasa de señales : número de elementos de señal enviados en 1 segundo. La unidad es el baudio. Objetivo de la comunicación de datos es incrementar la tasa de datos al mismo tiempo que se reduce la tasa de señales Relación entre la tasa de datos y la tasa de señales : S=c x N x 1/r baudios

15. Codificación en Línea Ancho de Banda El ancho de banda es proporcional a la tasa de señales (tasa de baudios). Ancho de Banda Mínimo= c x N x 1/r Tasa de datos máxima si se conoce el ancho de banda del canal Nmax =1/c x B x r Variaciones de la línea base: el receptor calcula la línea base, es el calculo de una media de la potencia de la señal recibida Se evalúa la potencia de la señal contra la línea base para determinar el valor del elemento de datos

16. Codificación en Línea Componentes DC: Son frecuencias Cercanas a cero, que se pueden producir cuando el voltaje en una señal digital es constante durante bastante tiempo. Problemas en sistemas que no pueden pasar frecuencias bajas Autosincronización: Señal digital con autosincronización incluye información sobre el tiempo en los datos transmitidos Transiciones en la señal que alerten al receptor del comienzo, mitad o fin de un pulso.

17. Codificación en Línea Detección de errores incorporada: detectar algunos o todos los errores que pueden ocurrir durante la transmisión Inmunidad al ruido e interferencia: se desea el código sea inmune al ruido y otras interferencias. Complejidad

18. Conversión Analógico – Digital A esto se le llama digitalización Los datos analógicos de digitalizan (codec) para transmitirlos como: NRZ-L Como otra codificación (paso adicional) Se vuelven a convertir en señales analógicas para su transmisión

19. Conversión Analógico - Digital Modulación por Codificación de Pulsos (PCM) Muestreo de la Señal Analógica Cuantificación Señal Analógica Los valores cuantificados se codifican como flujo de bits

20. Conversión Analógico - Digital Muestreo La señal es muestreada cada T s s (T s es el intervalo de muestreo o periodo) La tasa de muestreo o frecuencia de muestreo f s : 1/T s El proceso de muestreo es conocido también como PAM (modulación por amplitud de pulsos) Tres métodos de muestreo: Ideal Natural De cresta plana

21. Teorema de Nyquist Para reproducir la señal analógica original, La tasa de muestreo f s tiene que ser al menos el doble de la frecuencia f más alta de la señal original f s =2f De la afirmación anterior obtenemos que El periodo de muestreo T s tiene que ser mínimo la mitad del periodo T de la señal T s =1/2 T Una señal con un Ancho de Banda infinito no puede ser muestreada