2.1.Comunicación digital

La comunicación digital se refiere a que el transmisor envía señales de un conjunto finito. Por ejemplo, al transmitir 1000 bits, elegimos una de las 1000 secuencias binarias posibles para la comunicación. Para transmitir esta selección, elegimos una señal adecuada para el canal actual. Independientemente de la señal elegida, el método de comunicación es digital. Una forma sencilla de lograr esto es dejar que cada bit determine la amplitud de la onda portadora dentro de un intervalo de tiempo específico, como el primer bit que determina la amplitud desde el tiempo 0 hasta T, el segundo bit que determina la amplitud desde T hasta 2T, y así sucesivamente. Esta es la forma básica de Modulación de Amplitud de Pulso (PAM). Existen muchos métodos razonables para mapear bits a formas de onda adecuadas para un canal específico; independientemente del método de mapeo elegido, cae bajo la categoría de comunicación digital.

2.2. Comunicación analógica

Cuando un transmisor envía una de una serie de señales consecutivas posibles, lo llamamos comunicación analógica. Por ejemplo, la señal transmitida podría ser la salida de un micrófono, donde incluso un pequeño cambio en la señal puede representar una señal válida. En la comunicación analógica, la señal fuente se utiliza para modificar un parámetro de la señal portadora; dos métodos comunes son la modulación de amplitud (AM) y la modulación de frecuencia (FM). En AM, la amplitud de la portadora varía con la señal fuente; en FM, la frecuencia de la portadora varía con la señal fuente.

2.3. Modelo de sistema de comunicación analógica

Durante gran parte del siglo XX, los sistemas de comunicación analógica dominaron con sus señales de amplitud, frecuencia o fase que varían continuamente. Estos sistemas reflejaban la continuidad de la naturaleza, como la voz humana, cuyas ondas sonoras varían continuamente en amplitud y frecuencia. La radiodifusión de radio AM y FM y los sistemas telefónicos tradicionales por cable son aplicaciones típicas de sistemas de comunicación analógica que los lectores encuentran a diario.

En los sistemas analógicos, la transmisión de mensajes comienza con un sensor de entrada (transductor), que convierte la señal bruta (como el sonido) en una señal eléctrica, a menudo llamada señal de mensaje o señal de banda base. Las señales de voz varían de 300 Hz a 3000 Hz, mientras que las señales de televisión varían de 0 Hz a 6000 kHz.

Esta señal se modula y se combina con una señal portadora. El transmisor modula la señal eléctrica en un formato adecuado para la transmisión a través de un canal específico. Este proceso implica cargar la señal de mensaje en una señal portadora de alta frecuencia. Diferentes canales pueden requerir diferentes tipos de transmisores para adaptarse a sus características. El transmisor debe poder ajustarse de manera flexible cuando cambian las condiciones del canal para garantizar que la señal permanezca dentro del rango de comunicación efectivo. Los métodos de modulación comunes incluyen la modulación de amplitud (AM), la modulación de frecuencia (FM) y la modulación de fase (PM).

La señal modulada se amplifica y se transmite a través de un canal como aire o cable. En el extremo receptor, la señal se detecta, amplifica y demodula para reconstruir el mensaje original. Finalmente, el sensor de salida convierte la señal eléctrica de nuevo a su forma original, como el sonido emitido a través de un altavoz.

Aunque los sistemas de comunicación analógica son de estructura simple y pueden manejar señales continuas de forma natural, son susceptibles a la interferencia de ruido y a la atenuación de la señal, especialmente en transmisiones de larga distancia o de varios niveles.

2.4. Modelo de sistema de comunicación digital

Modelo de sistema de comunicación digital La naturaleza típicamente presenta información de manera continua, como un hermoso paisaje montañoso o el melodioso canto de los pájaros. Sin embargo, los sistemas de comunicación modernos tienden a utilizar señales digitales, cuya amplitud y tiempo son valores discretos. Las señales digitales son favorecidas en parte porque son más fáciles de transmitir de manera confiable que las señales analógicas. Cuando el daño al sistema de transmisión comienza a afectar la calidad de la señal, se puede restaurar a su forma estándar antes de llegar a su destino final a través de la detección, el modelado y la amplificación. El diagrama a continuación ilustra un pulso digital binario ideal que se propaga a lo largo de una línea de transmisión; la forma del pulso se degrada a medida que aumenta la longitud de la línea. Dentro de la distancia de propagación donde la señal aún se puede identificar de manera confiable, un amplificador digital amplifica el pulso, restaurando su forma ideal original, regenerando así la señal. Las señales analógicas, debido a su infinita diversidad de formas, no pueden someterse a tal modelado. Por lo tanto, cuanto más viaja la señal y más procesamiento sufre, más severa es la degradación que sufre incluso por pequeños errores.

Sistema de comunicación digital clásico

En el sistema de comunicación digital clásico que se muestra a la izquierda, el proceso comienza con la codificación de fuente, que convierte la entrada analógica en formato digital y a menudo incluye compresión de datos. Los datos digitales luego se someten a codificación de canal, agregando redundancia para la detección y corrección de errores. Las técnicas de modulación digital mapean los datos en símbolos para la transmisión, como la Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK) o la Modulación por Desplazamiento de Frecuencia (FSK). El proceso de recepción realiza estos pasos en orden inverso, agregando corrección de errores y procesamiento de señales. La capacidad de detectar y corregir errores es una ventaja significativa de los sistemas digitales, lo que permite una comunicación más confiable a través de canales ruidosos.