Telecomunicación

Telecomunicación, ciencia y práctica de transmitir información por medios electromagnéticos. Las telecomunicaciones modernas se centran en los problemas relacionados con la transmisión de grandes volúmenes de información a largas distancias sin dañar las pérdidas debidas al ruido y la interferencia. Los componentes básicos de un sistema moderno de telecomunicaciones digitales deben ser capaces de transmitir señales de voz, datos, radio y televisión. La transmisión digital se emplea para lograr una alta confiabilidad y porque el costo de los sistemas de conmutación digital es mucho más bajo que el costo de los sistemas analógicos. Sin embargo, para utilizar la transmisión digital, las señales analógicas que constituyen la mayoría de las comunicaciones de voz, radio y televisión deben estar sujetas a un proceso de conversión de analógico a digital. (En la transmisión de datos, este paso se omite porque las señales ya están en forma digital; la mayoría de las comunicaciones de televisión, radio y voz, sin embargo, utilizan el sistema analógico y deben digitalizarse). En muchos casos, la señal digitalizada pasa a través de una fuente codificador, que emplea una serie de fórmulas para reducir la información binaria redundante. Después de la codificación de origen, la señal digitalizada se procesa en un codificador de canal, que introduce información redundante que permite detectar y corregir errores. La señal codificada se hace adecuada para la transmisión por modulación en una onda portadora y puede formar parte de una señal más grande en un proceso conocido como multiplexación. La señal multiplexada se envía a un canal de transmisión de acceso múltiple. Después de la transmisión, el proceso anterior se invierte en el extremo receptor y se extrae la información.

Este artículo describe los componentes de un sistema de telecomunicaciones digitales como se describe anteriormente. Para obtener detalles sobre aplicaciones específicas que utilizan sistemas de telecomunicaciones, consulte los artículos teléfono, telégrafo, fax, radio y televisión. La transmisión por cable eléctrico, onda de radio y fibra óptica se analiza en los medios de telecomunicaciones. Para obtener una descripción general de los tipos de redes utilizadas en la transmisión de información, consulte red de telecomunicaciones.

Conversión de analógico a digital

En la transmisión de información de voz, audio o video, el objeto es de alta fidelidad, es decir, la mejor reproducción posible del mensaje original sin las degradaciones impuestas por la distorsión de la señal y el ruido. La base de las telecomunicaciones relativamente libres de ruido y distorsión es la señal binaria. La señal binaria más simple posible de cualquier tipo que se puede emplear para transmitir mensajes, la señal binaria consta de solo dos valores posibles. Estos valores están representados por los dígitos binarios, o bits, 1 y 0. A menos que el ruido y la distorsión detectados durante la transmisión sean lo suficientemente grandes como para cambiar la señal binaria de un valor a otro, el receptor puede determinar el valor correcto para que La recepción perfecta puede ocurrir.

Si la información a transmitir ya está en forma binaria (como en la comunicación de datos), no hay necesidad de que la señal se codifique digitalmente. Pero las comunicaciones de voz ordinarias que se realizan a través de un teléfono no están en forma binaria; Tampoco se recopila gran parte de la información para su transmisión desde una sonda espacial, ni las señales de televisión o radio se recopilan para su transmisión a través de un enlace satelital. Dichas señales, que varían continuamente entre un rango de valores, se dice que son analógicas, y en los sistemas de comunicaciones digitales las señales analógicas deben convertirse a forma digital. El proceso de hacer esta conversión de señal se llama conversión de analógico a digital (A / D).

Muestreo

La conversión de analógico a digital comienza con el muestreo o la medición de la amplitud de la forma de onda analógica en instantes de tiempo discretos igualmente espaciados. El hecho de que las muestras de una onda continuamente variable se puedan usar para representar esa onda se basa en el supuesto de que la onda está limitada en su tasa de variación. Debido a que una señal de comunicaciones es en realidad una onda compleja, esencialmente la suma de una serie de ondas sinusoidales componentes, todas las cuales tienen sus propias amplitudes y fases precisas, la tasa de variación de la onda compleja se puede medir por las frecuencias de oscilación de todos sus componentes La diferencia entre la velocidad máxima de oscilación (o la frecuencia más alta) y la velocidad mínima de oscilación (o la frecuencia más baja) de las ondas sinusoidales que componen la señal se conoce como el ancho de banda (B) de la señal. El ancho de banda representa el rango de frecuencia máximo ocupado por una señal. En el caso de una señal de voz que tiene una frecuencia mínima de 300 hertzios y una frecuencia máxima de 3,300 hertzios, el ancho de banda es de 3,000 hertzios, o 3 kilohercios. Las señales de audio generalmente ocupan alrededor de 20 kilohercios de ancho de banda, y las señales de video estándar ocupan aproximadamente 6 millones de hercios, o 6 megahercios.

El concepto de ancho de banda es fundamental para todas las telecomunicaciones. En la conversión de analógico a digital, existe un teorema fundamental de que la señal analógica puede estar representada únicamente por muestras discretas separadas no más de una por el doble del ancho de banda (1 / 2B). Este teorema se conoce comúnmente como el teorema de muestreo, y el intervalo de muestreo (1 / 2B segundos) se conoce como el intervalo de Nyquist (después del ingeniero eléctrico estadounidense nacido en Suecia Harry Nyquist). Como ejemplo del intervalo de Nyquist, en la práctica telefónica anterior, el ancho de banda, comúnmente fijado en 3.000 hertzios, se muestreaba al menos cada 1/6000 segundos. En la práctica actual, se toman 8,000 muestras por segundo, para aumentar el rango de frecuencia y la fidelidad de la representación del habla.