Apunte de Nivel Físico (Teoría de las Comunicaciones)

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Medios de Transmisión[editar]

Los medios de transmisión pueden dividirse en guiados (cables) o no guiados (wireless, como radio, satélite o luz). Estos últimos se basan en ondas electromagnéticas.

Los medios wireless, como dos antenas, necesitan de línea de vista para poder comunicarse. Por lo tanto, la curvatura de la Tierra impone un problema para el envío de información. Es por eso que se usan satélites o antenas repetidoras.

Ondas[editar]

La frecuencia es una función periódica que responde a la ecuación , donde t es el tiempo, omega la velocidad angular, A la amplitud y phi el ángulo de fase inicial. Estos tres últimos valores pueden usarse para enviar información dentro de la onda. La velocidad angular se define por .

La frecuencia se mide en inversa de segundo (ciclos por segundo), o Hertz. Es igual a la inversa del período (T). La longitud de onda, para las electromagnéticas, se calcula como el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la frecuencia.

Analógica/Digital[editar]

La diferencia entre la onda analógica y la digital es que la primera toma infinitos valores dentro de un rango, y la segunda valores discretos (como ser la binaria). Cada medio puede permitir o no distintos tipos de señales.

Ancho de banda[editar]

Se tiene una señal que responde a , donde es el voltaje de entrada. La frecuencia varía de cero a infinito.

Se la hace pasar por un determinado medio de transmisión y se mide el módulo de , el voltaje de salida, para las distintas frecuencias. El ancho de banda es el rango de frecuencias para los que el voltaje de salida es mayor a cero.

El ancho de banda, entonces, se mide en Hz, por ser una diferencia entre frecuencias, y se calcula sobre una señal sinusoidal en un determinado medio.

Amplificación[editar]

Siguiendo con el concepto anterior de medir un voltaje de salida luego de haber pasado por un medio, la relación entre el voltaje de salida y el de entrada indica si el medio actúa como amplificador o atenuador. La amplificación se mide en decibeles, es decir, en escala logarítmica.

Señal Ruido[editar]

La relación señal ruido, medible en decibeles, establece la cantidad de información transferible. Se busca que la relación sea lo más alta posible para lograr una buena transmisión.

Filtros[editar]

Los filtros permiten el pasaje de un determinado rango de frecuencias. Un filtro pasa bajo permite solamente valores bajos de frecuencia (graves), de manera similar actúa el pasa alto. El pasa banda filtra tanto graves como agudos y permite el paso de un determinado ancho de banda.

Red telefónica[editar]

La red telefónica tiene un filtro que permite el pasaje solamente de 0.3 a 4.3 kHz. Preserva la amplitud pero filtra la frecuencia.

Serie de Fourier[editar]

La serie de Fourier es una sumatoria de senos y cosenos a través de la cual puede expresarse cualquier señal períodica. La transformada de Fourier representa las componentes espectrales de las señales.

Señales cuadradas[editar]

Las señales cuadradas pueden obtenerse como la suma infinita de los armónicos impares en la serie de Fourier, es decir, . Puesto que el límite de ancho de banda impuesto por la red telefónica ya impide el paso del tercer armónico, las señales cuadradas se deforman y no pueden transmitirse.

Portadoras[editar]

Para poder transmitir señales binarias, como es imposible el envío de señales cuadradas ya que consumirían el total del ancho de banda disponible en el espectro, se utilizan señales portadoras. Se utiliza una señal portadora periódica a la que se le inyecta una digital binaria que altera su frecuencia.

Por ejemplo, la portadora se mantiene a 2kHz, y la transferencia de un cero la mueve a 1.8kHz y un uno a 2.2kHz. Esto es justamente el trabajo que realiza un módem para poder transmitir señales binarias a través de la red telefónica.

Nyquist[editar]

El teorema de Nyquist establece que una señal que pasó por un filtro de ancho de banda H puede ser completamente reconstituida tomando 2H muestras por segundo.

Entonces, para reconstituir una señal telefónica (ancho 4kHz) basta muestrar cada 125 microsegundos.