Señales y sistemas dijitales

Comunicaciones Digitales.
Señales y sistemas digitales Señal.- variación de un voltaje con el tiempo. Señal analógica. Es aquella que varía continuamente en el tiempo, por lo tanto es continua tanto en amplitud como en el tiempo. El concepto de continuo quiere decir que si tomamos dos puntos cualesquiera de una línea por mas cercanos que estén entre sí habrá un infinito de puntos entre ellos. Lamayoría de las señales que tenemos en la naturaleza se caracterizan por ser analógicas por ejemplo la luz o el sonido. Si a éstos los convertimos mediante un transductor a voltajes, observaremos que tal voltaje es continuo, tanto en su amplitud como en el tiempo, nunca se interrumpe. Gráficamente es una línea continua que varía en su amplitud. Señal Digital.- Es aquella que tiene valoresdiscretos (número determinado, no infinito) en instantes determinados de tiempo. Se dice Digital por que a cada valor, se le puede asignar un dígito y así ser transmitido. Anteriormente, debido a la naturaleza analógica de los fenómenos era mas fácil registrarlas en dispositivos analógicos como acetatos cintas magnéticas, etc. En la actualidad debido al enorme desarrollo que ha tenido la electrónicadigital (microcontroladores, microprocesadores, compuertas, etc) y a las ventajas que tienen las señales digitales con respecto a las señales analógicas (inmunidad al ruido, mayor fidelidad, facilidad de procesamiento, etc.) éstas son más usadas y se puede decir que casi han desplazado a las señales analógicas. Debido a que las señales de interés para el ser humano son analógicas, es necesario haceruna conversión de ellas para poderlas transmitir a través de los sistemas de comunicación actuales. Esta conversión se hace mediante pasos sencillos que abordaremos en los siguientes párrafos. Conversión analógico-digital La conversión analógico-digital se lleva a cabo en tres etapas principales: muestreo, cuantificación y codificación. El muestreo, como su nombre indica es tomar pequeñas partes omuestras de una señal cada determinado periodo de tiempo, si la señal está en forma de voltaje, se toma el valor del voltaje en un instante determinado de tiempo por periodos regulares. Este procedimiento, trae como consecuencia el corte de la señal analógica original perdiendo su continuidad en el tiempo. Ver figura 1.

Figura 1. Muestreo de una señal en el tiempo. La nueva señal obtenida deeste proceso consta de pulsos cuya altitud corresponde a la magnitud de la señal original en ese instante de tiempo. Esto equivale a variar la amplitud de una señal periódica de pulsos rectangulares conforme a la amplitud de la señal analógica. A este proceso se le conoce como Modulación por Amplitud de pulso MAP o PAM por sus siglas en inglés.

Figura 2. Modulación MAP. Si unimos cada uno de lospulsos de la señal muestreada mediante líneas rectas suavizadas obtendremos una señal casi o igual a la original Ver figura 3.

Figura 3. Señal recuperada. Si aumentamos el espaciamiento entre muestras (aumentamos T) llegaremos a un límite en el que al unir las muestras con líneas ya no podremos recuperar por completo la señal original.

Figura 4. Recuperación de una señal con submuestreo.¿Cual es el límite máximo de espaciamiento entre muestras para poder recuperar nuestra señal original sin tener pérdidas? Para contestar la pregunta hagamos el siguiente ejercicio, consideremos una señal senoidal (se elige esta señal por ser conocida y como ya vimos en el curso anterior es una de las señales componentes de cualquier señal compleja) con un periodo T1 y 1 1 frecuencia f= . Si tomamoslas muestras cada T1 tendremos lo siguiente: T1 4

Si ahora la muestreamos a

1 T tendremos: 2

Ahora cada T tendremos:

Al recuperar la señal muestreada cada T1 se observa que ya no es la señal original, tanto la amplitud como la frecuencia es diferente. En particular, la frecuencia de la señal recuperada es la mitad de la señal original. 1 Concluimos que la máxima distancia entre...