Canal

Capacidad del canal.

Existe una gran variedad de efectos nocivos que distorsionan o corrompen la señal, para los datos digitales, la cuestión a resolver es en qué medida estos defectos limitan la velocidad con la que se pueden transmitir. Por lo que se hará referencia a lo que es la capacidad de canal. Se denomina Capacidad de canal a la velocidad a la que se pueden transmitir sinerrores los datos en un canal o ruta de comunicación de datos.

Existen cuatro conceptos relacionados con la capacidad en [22], que son:

• La velocidad de transmisión de los datos: es la velocidad expresada en bits por segundo (bps), a la que se pueden transmitir los datos.
• El ancho de banda: es el ancho de banda de la señal transmitida que estará limitada por eltransmisor y por la naturaleza del medio de transmisión; se mide en ciclos por segundo o hertzios.
• Ruido: es el nivel medio de ruido a través del camino de transmisión.

El problema considerado aquí es el siguiente: los servicios de comunicación son por lo general, caros, y normalmente cuanto mayor es el ancho de banda requerido por el servicio, mayor es el costo. Es mas, todos loscanales de transmisión de interés práctico están limitados en banda. Las limitaciones surgen de las propiedades físicas de los medios de transmisión o por limitaciones que se imponen deliberadamente en el transmisor para prevenir interferencias con otras fuentes. Por consiguiente, es deseable hacer un uso tan eficiente como sea posible, dado un ancho de banda limitado. Para los datos digitales, estosignifica que para un ancho de banda determinado seria deseable conseguir la mayor velocidad de datos posible no superando la tasa de errores permitida. El mayor inconveniente para conseguir este propósito es la existencia de ruido.

Ancho de banda de Nyquist.

Antes de explicar esto primero se considera el caso de un canal exento de ruido. En este contexto, la limitación en lavelocidad de los datos esta impuesta simplemente por el ancho de banda de la señal según [22]. Nyquist formalizó esta limitación afirmando que si la velocidad de la señal es 2B, entonces un canal con ancho de banda B es suficiente para transportar esta velocidad de transmisión. Y viceversa: dado un ancho de banda B, la velocidad mayor de transmisión que se puede conseguir es 2B. Esta limitación esprovocada por la interferencia entre símbolos, que se produce por la distorsión de retardo. Si las señales a transmitir son binarias (dos niveles de tensión), la velocidad de transmisión de datos que se puede conseguir con [pic] es de [pic]. Por ejemplo, considerando un canal de voz que se utiliza mediante un módem para transmitir datos digitales. Suponiendo un ancho de banda de [pic]. Entonces lacapacidad, [pic] del canal es [pic]. No obstante, se pueden usar señales con más de dos niveles; es decir, cada elemento de señal puede representar a más de dos bits. Por ejemplo, si se usa una señal con cuatro niveles de tensión, cada elemento de dicha señal podrá representar dos bits. La formulación de Nyquist para el caso de señal de multi-nivel es:
[pic](3.1)
Donde [pic] es en número de señales discretas o niveles de tensión. Así pues, para [pic], valor típico que se usa en algunos módems, la capacidad resulta ser [pic].

Por tanto, para un ancho de banda dado, la velocidad de transmisión de datos se puede incrementar considerando un número mayor de señales diferentes. Sin embargo, esto supone una dificultad mayor en el receptor: enlugar de tener que distinguir una de entre dos señales, deberá distinguir una entre posibles señales. El ruido y otras dificultades en la línea de transmisión limitaran el valor de [pic].

Formula para la capacidad de Shannon

La formula de Nyquist implica que al duplicar el ancho de banda se duplica la velocidad de transmisión si todo lo demás se mantiene inalterado. Ahora se...