Comunicación digital: técnicas
Hay algunas técnicas que han allanado el camino básico hacia los procesos de comunicación digital. Para que las señales se digitalicen, tenemos las técnicas de muestreo y cuantificación.
Para que sean representados matemáticamente, contamos con LPC y técnicas de multiplexación digital. Estas técnicas de modulación digital se analizan con más detalle.
Codificación predictiva lineal
Linear Predictive Coding (LPC)es una herramienta que representa señales de voz digitales en un modelo predictivo lineal. Esto se utiliza principalmente en el procesamiento de señales de audio, síntesis de voz, reconocimiento de voz, etc.
La predicción lineal se basa en la idea de que la muestra actual se basa en la combinación lineal de muestras pasadas. El análisis estima los valores de una señal de tiempo discreto como una función lineal de las muestras anteriores.
La envolvente espectral se representa en forma comprimida, utilizando la información del modelo predictivo lineal. Esto se puede representar matemáticamente como:
$ s (n) = \ displaystyle \ sum \ limits_ {k = 1} ^ p \ alpha_k s (n - k) $ para algún valor de p y αk
Dónde
s(n) es la muestra de voz actual
k es una muestra particular
p es el valor más reciente
αk es el coeficiente predictor
s(n - k) es la muestra de discurso anterior
Para LPC, los valores de coeficiente de predicción se determinan minimizando la suma de las diferencias al cuadrado (en un intervalo finito) entre las muestras de voz reales y las predichas linealmente.
Este es un método muy útil para encoding speecha una tasa de bits baja. El método LPC está muy cerca delFast Fourier Transform (FFT) método.
Multiplexación
Multiplexinges el proceso de combinar múltiples señales en una señal, a través de un medio compartido. Estas señales, si son de naturaleza analógica, el proceso se denomina comoanalog multiplexing. Si las señales digitales se multiplexan, se denomina comodigital multiplexing.
La multiplexación se desarrolló por primera vez en telefonía. Se combinaron varias señales para enviarlas a través de un solo cable. El proceso de multiplexación divide un canal de comunicación en varios canales lógicos, asignando a cada uno una señal de mensaje diferente o un flujo de datos a transferir. El dispositivo que realiza la multiplexación, se puede llamar comoMUX. El proceso inverso, es decir, extraer el número de canales de uno, que se realiza en el receptor, se denomina comode-multiplexing. El dispositivo que realiza la demultiplexación se denominaDEMUX.
Las siguientes figuras representan MUX y DEMUX. Su uso principal está en el campo de las comunicaciones.
Tipos de multiplexores
Existen principalmente dos tipos de multiplexores, a saber, analógicos y digitales. Además, se dividen en FDM, WDM y TDM. La siguiente figura da una idea detallada de esta clasificación.
De hecho, existen muchos tipos de técnicas de multiplexación. De todos ellos, tenemos los principales tipos con clasificación general, mencionados en la figura anterior.
Multiplexación analógica
Las técnicas de multiplexación analógica involucran señales que son de naturaleza analógica. Las señales analógicas se multiplexan según su frecuencia (FDM) o longitud de onda (WDM).
Multiplexación por división de frecuencia (FDM)
En multiplexación analógica, la técnica más utilizada es Frequency Division Multiplexing (FDM). Esta técnica utiliza varias frecuencias para combinar flujos de datos, para enviarlos en un medio de comunicación, como una sola señal.
Example - Un transmisor de televisión tradicional, que envía varios canales a través de un solo cable, utiliza FDM.
Multiplexación por división de longitud de onda (WDM)
La multiplexación por división de longitud de onda es una técnica analógica, en la que muchos flujos de datos de diferentes longitudes de onda se transmiten en el espectro de luz. Si la longitud de onda aumenta, la frecuencia de la señal disminuye. UNAprism que puede convertir diferentes longitudes de onda en una sola línea, se puede utilizar en la salida de MUX y la entrada de DEMUX.
Example - Las comunicaciones por fibra óptica utilizan la técnica WDM para fusionar diferentes longitudes de onda en una sola luz para la comunicación.
Multiplexación digital
El término digital representa los bits discretos de información. Por tanto, los datos disponibles se encuentran en forma de tramas o paquetes, que son discretos.
Multiplexación por división de tiempo (TDM)
En TDM, el marco de tiempo se divide en intervalos. Esta técnica se utiliza para transmitir una señal a través de un solo canal de comunicación, asignando un intervalo para cada mensaje.
De todos los tipos de TDM, los principales son TDM sincrónico y asincrónico.
TDM sincrónico
En TDM sincrónico, la entrada está conectada a una trama. Si hay 'n'número de conexiones, entonces el marco se divide en'n' ranuras de tiempo. Se asigna una ranura para cada línea de entrada.
En esta técnica, la frecuencia de muestreo es común a todas las señales y, por lo tanto, se proporciona la misma entrada de reloj. El MUX asigna la misma ranura a cada dispositivo en todo momento.
TDM asincrónico
En TDM asincrónico, la frecuencia de muestreo es diferente para cada una de las señales y no se requiere un reloj común. Si el dispositivo asignado, durante un intervalo de tiempo, no transmite nada y permanece inactivo, entonces ese intervalo se asigna a otro dispositivo, a diferencia del síncrono. Este tipo de TDM se utiliza en redes en modo de transferencia asíncrona.
Repetidor regenerativo
Para que cualquier sistema de comunicación sea confiable, debe transmitir y recibir las señales de manera efectiva, sin pérdidas. Una onda PCM, después de transmitirse a través de un canal, se distorsiona debido al ruido introducido por el canal.
El pulso regenerativo comparado con el pulso original y recibido, será como se muestra en la siguiente figura.
Para una mejor reproducción de la señal, un circuito llamado como regenerative repeaterse emplea en el camino antes del receptor. Esto ayuda a restaurar las señales de las pérdidas ocurridas. A continuación se muestra la representación esquemática.
Consiste en un ecualizador junto con un amplificador, un circuito de temporización y un dispositivo de toma de decisiones. Su funcionamiento de cada uno de los componentes se detalla a continuación.
Igualada
El canal produce distorsiones de amplitud y fase de las señales. Esto se debe a las características de transmisión del canal. El circuito Ecualizador compensa estas pérdidas dando forma a los pulsos recibidos.
Circuito de cronometraje
Para obtener una salida de calidad, el muestreo de los pulsos debe realizarse donde la relación señal / ruido (SNR) sea máxima. Para lograr este muestreo perfecto, se debe derivar un tren de pulsos periódico a partir de los pulsos recibidos, lo que se realiza mediante el circuito de temporización.
Por lo tanto, el circuito de temporización asigna el intervalo de temporización para el muestreo a una SNR alta, a través de los pulsos recibidos.
Dispositivo de decisión
El circuito de temporización determina los tiempos de muestreo. El dispositivo de decisión está habilitado en estos momentos de muestreo. El dispositivo de decisión decide su salida en función de si la amplitud del pulso cuantificado y el ruido excede un valor predeterminado o no.
Estas son algunas de las técnicas utilizadas en las comunicaciones digitales. Hay otras técnicas importantes que aprender, llamadas técnicas de codificación de datos. Aprendamos sobre ellos en los capítulos siguientes, después de echar un vistazo a los códigos de línea.