Este documento trata sobre comunicación digital y contiene información sobre diferentes temas relacionados como modulación digital, transmisión de datos, detección de errores, interfaces seriales, multiplexado y demultiplexado. Describe varios tipos de modulación digital como ASK, FSK, PSK y QAM. También cubre temas como conversión de datos, modulación por codificación de pulsos, modulación delta y modulación por pulsos. Finalmente, explica conceptos de multiplexado como multiplexado por división de frecuencia, tiempo y código.
2. 3.-Comunicación Digital
3.1. Modulación Digital.
3.1.1. Introducción.
3.1.2. Teorema de Shannon.
3.1.3. Modulación digital ASK.
3.1.4. Modulación digital FSK.
3.1.5. Modulación digital PSK.
3.1.6. Modulación digital QAM.
3.2. Comunicación de datos.
3.2.1. Transmisión digital de datos.
3.2.2. Detección de errores.
3.2.3. Conversión de datos
3.2.4. Transmisión en paralelo y serial.
3.2.5. Modulación por codificación de pulsos (PCM).
3.2.6. Modulación delta.
3.2.7. Modulación por pulsos (PAM, PWM, PPM).
3.2.8. Interfaces seriales
3.3. Multiplexado y Demultiplexado.
3.3.1. Principios de multiplexado.
3.3.2. Multiplexado por división de frecuencia.
3.3.3. Multiplexado por división de tiempo.
3.3.4. Multiplexado por división de código.
3.3.5. Circuitos Multiplexores y
Demultiplexores
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4. 3.1.1 Introducción
Se denomina modulación, a la operación mediante la
cual ciertas características de una onda denominada
portadora, se modifican en función de otra
denominada moduladora, que contiene información,
para que esta última pueda ser
transmitida. También podemos decir, que la
Modulación es una técnica empleada para modificar
una señal con la finalidad de posibilitar el transporte
de informaciones a través de un canal de
comunicación y recuperar la señal en su forma
original en la otra extremidad. El concepto de
modulación se basa en poder controlar la variación
de alguno de los parámetros (amplitud, frecuencia,
fase) de una señal, denominada portadora. Tiene
por objeto adaptar la información digital al medio
radioeléctrico mediante la analogización a
frecuencias de microondas.
5. Modulación digital.
Es un proceso mediante el cual se trasforman
los símbolos digitales en forma de onda
adecuadas para la transmisión sobre un canal
de comunicación.
Ventajas de la modulación digital.
- Inmunidad frente al ruido.
- Fácil de multiplicar.
- Codificado, encriptación.
- Modulación-Demodulación con DSPs.
6. 3.1.2 Teorema de Shannon
En teoría de la información, el teorema de
Shannon-Hartley es una aplicación del teorema
de codificación para canales con ruido.
El teorema establece la capacidad del canal de
Shannon, una cota superior que establece la
máxima cantidad de datos digitales que pueden
ser transmitidos sin error (esto es información)
sobre dicho enlace de comunicaciones con
un ancho de banda específico y que está
sometido a la presencia de la interferencia del
ruido.
7. Considerando todas las posibles técnicas de
codificación de niveles múltiples y polifásicas, el
teorema de Shannon-Hartley indica que
la capacidad del canal C es:
donde:
es el ancho de banda del canal en Hertz.
es la capacidad del canal (tasa de bits de
información bit/s)
es la potencia de la señal útil, que puede estar
expresada en (W, mW, etc.)
es la potencia del ruido presente en el canal,
(mW, W, etc.) que trata de enmascarar a la señal
útil.
8. 3.1.3. Modulación digital ASK.
La modulación por desplazamiento de amplitud (ASK), es
una forma de modulación en la cual se representan
los datos digitales como variaciones de amplitud de
la onda portadora en función de los datos a enviar.
La amplitud de una señal portadora análoga varía
conforme a la corriente de bit (modulando la señal),
manteniendo la frecuencia y la fase constante. El nivel de
amplitud puede ser usado para representar los valores
binarios 0s y 1s. Podemos pensar en la señal portadora
como un interruptor ON/OFF. En la señal modulada, el
valor lógico 0 es representado por la ausencia de una
portadora, así que da ON/OFF la operación de pulsación y
de ahí el nombre dado. Es lineal y sensible al ruido
atmosférico, distorsiones, condiciones de propagación en
rutas diferentes, entre otros factores. Esto requiere una
amplitud de banda excesiva y es por lo tanto un gasto de
energía. Tanto los procesos de modulación ASK como los
procesos de demodulación son relativamente baratos.
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10. 3.1.4. Modulación digital FSK.
La modulación por desplazamiento de
frecuencia o FSK, es una técnica de transmisión
digital de información binaria (ceros y unos)
utilizando dos o más frecuencias diferentes. La
señal moduladora solo varía entre dos valores de
tensión discretos formando un tren de pulsos
donde uno representa un "1" o "marca" y el otro
representa el "0" o "espacio".
En FSK, el bit rate = baud rate. Así, por ejemplo,
un 0 binario se puede representar con una
frecuencia f1, y el 1 binario se representa con una
frecuencia distinta f2.
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12. 3.1.5. Modulación digital PSK
Consiste en un procedimiento de la onda portadora en función de un bit
de dato (0 , 1). Un bit 0 corresponde a la fase 0; en cuanto al bit 1,
corresponde a la fase g. Por tanto, este ángulo está asociado con un dato
al ser transmitido y con una técnica de codificación usada para representar
un bit. Se caracteriza porque la fase de la señal portadora representa cada
símbolo de información de la señal moduladora, con un valor angular que
el modulador elige entre un conjunto discreto de "n" valores posibles..
(Multi-PSK): En este sistema la fase de la señal portadora puede tomar
secuencialmente N valores posibles separados entre sí por un ángulo
definido por
Este es un caso de transmisión multinivel, donde la portadora tomará los
N valores posibles de acuerdo a los niveles de amplitud de la señal
moduladora.
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14. 3.1.6. Modulación digital QAM
La modulación de amplitud en cuadratura o QAM es una técnica que
transporta datos, mediante la modulación de la señal portadora,
tanto en amplitud como en fase. Esto se consigue modulando una
misma portadora, desfasada en 90°. La señal modulada en QAM está
compuesta por la suma lineal de dos señales previamente
moduladas en Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida.
Se asocian a esta tecnología aplicaciones tales como:
Modems telefónicos para velocidades superiores,
Transmisión de señales de televisión, microondas, satélite (datos a
alta velocidad por canales con ancho de banda restringido).
Modulación TCM que consigue velocidades de transmisión muy
elevadas combinando la modulación con la codificación de canal.
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16. 3.2. Comunicación de datos.
La comunicación es el proceso de compartir un
mensaje. Una conversación entre dos personas es un
ejemplo de comunicación. Las comunicaciones de
datos se refieren a la compartición de mensajes
virtuales. Las comunicaciones electrónicas, como los
correos electrónicos y los mensajes instantáneos, así
como las llamadas de teléfono son ejemplos de
comunicaciones de datos.
3.2.1. Transmisión digital de datos.
Es la transferencia física de datos (un flujo digital
de bits) por un canal de comunicación de un lugar a
otro.
Ejemplos de estos canales son cables de par
trenzado, fibra óptica, los canales de comunicación
inalámbrica y medios de almacenamiento.
19. 3.2.2. Detección de errores.
consiste en monitorear la información recibida y a través de técnicas
implementadas en el Codificador de Canal ya descrito, determina si un
carácter, caso asincrónico, o un grupo de datos, caso sincrónico, presentan
algún o algunos errores.
COMUNICACIÓN ASINCRÓNICO: Se refiere al acceso a información entre
usuarios/as de la red de manera no simultánea, puede ser por texto,
sonido, o videoconferencia, la cual incluye imagen y sonido.
COMUNICACIÓN SINCRÓNICO: Se refiere al acceso inmediato, en tiempo
real de información u otros datos, por ejemplo la mensajería instantánea.
20. 3.2.3. Conversión de datos.
la conversión de datos es el proceso de transformación de datos
informáticos de una representación concreta a otra, cambiando los bits de
un formato a otro, normalmente para lograr la interoperatibilidad de
aplicaciones o sistemas diferentes. Al nivel más simple, la conversión de
datos puede ejemplificarse por la conversión de un fichero de texto desde
una codificación de caracteres a otra.
Interoperabilidad: Define como la habilidad de dos o más sistemas o
componentes para intercambiar información y utilizar la información
intercambiada.
21. 3.2.4. transmisión en paralelo y serie.
Transmisión paralela: es el envío de datos de byte en byte, sobre un mínimo
de ocho líneas paralelas a través de una interfaz paralela, por ejemplo
la interfaz paralela Centronics para impresoras.
Byte: es una unidad de información utilizada como un múltiplo del bit.
Transmisión en serie: es el envío de datos bit a bit sobre una interfaz serie.
Bit: es un dígito del sistema de numeración binario.
23. 3.2.5. Modulación por codificación de
pulsos (PCM).
Este tipo de modulación, sin duda es la más utilizada de todas las
modulaciones de pulsos es, básicamente, el método de conversión de
señales analógicas a digitales, PCM siempre conlleva modulación previa de
amplitud de pulsos.
Ventajas:
*Resistencia ante el ruido e interferencia en el canal de comunicaciones.
*Mejor eficiencia de la señal codificada a lo largo de la trayectoria de
transmisión.
*Facilidad de ocultar la información para su transmisión segura.
Desventajas:
*Mayor costo del sistema.
*Mayor complejidad del sistema.
*Mayor ancho de banda necesario.
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25. 3.2.6. Modulación delta.
Es una modulación donde se convierte una señal analógica en una señal
digital.
La modulación delta consiste en comprar la señal dada con una sucesión de
pulsos de amplitud los cuales son crecientes mientras la amplitud de esta
sucesión se encuentra por debajo de la amplitud de la señal dada y es
decreciente cuando la amplitud de los pulsos de muestreo supera la amplitud
de la señal.
La principal ventaja de la modulación delta con respecto a la modulación de
pulsos codificados es que es sencilla de implementar. No obstante en general
con la modulación de pulsos codificados se consigue una mejor relación
señal ruido que con una modulación delta.
26. Como la modulación delta aproxima la señal X(t)
mediante una función escalonada lineal, el cambio de
la señal debe se relativamente lento en comparación
con la tasa de muestreo.
Sobrecarga de pendiente: Cuando la velocidad de
cambio es muy grande se tiene lo que se denomina
sobrecarga de pendiente, puede reducirse
aumentando la altura de los escalones.
Ruido granular: este es el resultado de la utilización
de un escalón de altura muy grande en tramos donde
la señal tiene poca variación. El ruido granular puede
reducirse disminuyendo la altura de los escalones.
La señal obtenida no será la señal transmitida, sino
que en su lugar se transmite una sucesión de dígitos
binarios los cuales sólo indican la polaridad de los
escalones.
La secuencia binaria se puede usar en el receptor
para reconstruir la función escalera obtenida durante
el muestreo de la señal original.
27. 3.2.7 MODULACION POR PULSOS
Es cuando la señal de información es discreta,
tanto en amplitud como en tiempo, permitiendo la
transmisión digital como una secuencia de pulsos
codificados, todos de la misma amplitud.
Encontramos tres tipos de modulaciones en esta
categoría y son:
I. PAM
II. PWM
III. PPM
28. PAM (MODULACION POR
AMPLITUD DE PULSOS)
Consiste en cambiar la amplitud de una señal,
de frecuencia fija, en función del símbolo a
transmitir.
29. PWM(MODULACION POR ANCHO
DE PULSOS)
es una técnica en la que se modifica el ciclo de
trabajo de una señal periódica (una senoidal o una
cuadrada, por ejemplo), ya sea para transmitir
información a través de un canal de comunicaciones
o para controlar la cantidad de energía que se envía
a una carga.
30. PPM(MODULACION POR
POSICION DE PULSOS)
El ancho y la amplitud de los pulsos permanece constante
siendo la posición de los mismos lo que varía de acuerdo
con la amplitud de la moduladora.
Este tipo de modulación se usa principalmente en sistemas
de comunicación óptica, donde tiende a haber poca o
ningún tipo de interferencia por caminos múltiples.
32. ¿Qué que es una interfaz?
Es la conexión física y funcional entre dos
sistemas o dispositivos de cualquier tipo
dando una comunicación entre distintos
niveles.
Y se les llama serial porque los bits se reciben
uno detrás de otro o “en serie”
3.2.8 INTERFACES SERIALES
34. La multiplexación es la combinación de dos o
más canales de información en un solo medio de
transmisión usando un dispositivo llamado
multiplexor. El proceso inverso se conoce como
demultiplexación.
La demultiplexación es la recuperación de dos o
más canales de información en un solo medio de
transmisión usando un dispositivo llamado
demultiplexor.
3.3 MULTIPLEXADO Y
DEMULTIPLEXADO
35. Los multiplexores son circuitos
combinacionales con varias entradas y una
única salida de datos, están dotados de
entradas de control capaces de seleccionar
una, y sólo una, de las entradas de datos para
permitir su transmisión desde la entrada
seleccionada hacia dicha salida.
3.3.1 MULTIPLEXOR
36. Es un circuito combinacional que tiene una
entrada de información de datos d y n
entradas de control que sirven para
seleccionar una de las 2n salidas, por la que
ha de salir el dato que presente en la entrada.
DEMULTIPLEXOR
37. Es una técnica que consiste en dividir mediante filtros el espectro de
frecuencias del canal de transmisión y desplazar la señal a transmitir
dentro del margen del espectro correspondiente mediante
modulaciones, de tal forma que cada usuario tiene posesión
exclusiva de su banda de frecuencias (llamadas subcanales).
3.3.2 MULTIPLEXADO POR
DIVISION DE FRECUENCIA
Se emplea este tipo
de multiplexación
para usuarios
telefónicos, radio, TV
que requieren el uso
continuo del canal.
38. Es una técnica que permite la transmisión de señales digitales y cuya
idea consiste en ocupar un canal (normalmente de gran capacidad)
de transmisión a partir de distintas fuentes, de esta manera se logra
un mejor aprovechamiento del medio de transmisión.
En ella, el ancho de banda total del medio de transmisión es
asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total
(intervalo de tiempo).
3.3.3 MULTIPLEXADO POR DIVISION DE
TIEMPO
39. La multiplexación por división de código,
acceso múltiple por división de código o
CDMA (del inglés Code Division Multiple
Access) es un término genérico para varios
métodos de multiplexación o control de
acceso al medio basados en la tecnología de
espectro expandido.
3.3.4 MULTIPLEXADO POR DIVISION DE
CODIGO
40. ESPECTRO EXPANDIDO.
Es una técnica de modulación empleada en telecomunicaciones para la
transmisión de datos digitales y por radiofrecuencia.
El fundamento básico es el "ensanchamiento" de la señal a transmitir a
lo largo de una banda muy ancha de frecuencias, mucho más amplia, de
hecho, que el ancho de banda mínimo requerido para transmitir la
información que se quiere enviar.
MULTIPLEXADO POR DIVISION DE CODIGO
45. CONCLUSIÓN BRAYAN
La comunicación de datos en sistemas digitales es mas
eficaz en su funcionamiento debido a que los riesgos de
sufrir daños son menores.La tecnología ha hecho posible
la comunicación de datos entre diferentes equipos y entre
usuarios; esta Conectividad es la que permite el uso de
bases de datos distribuidas, el intercambio electrónico de
datos, las redes internacionales y los sistemas de punto de
venta, entre muchas otras aplicaciones, proporcionando un
escenario de intercambio de información con posibilidades
limitadas.
46. CONCLUCION DIDIER ROSS
Sin duda la comunicación digital nos es de suma
importancia desde hace unos años y es tan grande la
manera en que nos hemos empapado de el que es muy
común hacer acceso de esta, la cantidad de información
que encontramos de esta es enorme, es cuestión de
saber darle un buen uso pues existen infinidad de
herramientas que nos ayudan tanto en el trabajo, escuela
y en la vida diaria, lo mejor de toda esta gama de
información es decisión propia.
47. CONCLUSION ENRIQUE BALLINAS
La comunicación es algo vital en la sociedad actual y
gracias al avance de la tecnología esto ha sido posible.
Y personas que están del otro lado del mundo pueden
comunicarse de manera rápida y efectiva con sus seres
queridos en cuestión de segundos.
Además que a comparación de la comunicación analógica
esta es menos propensa al ruido lo que hace que sea mas
confiable y efectiva.