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MODULACIÓN DIGITAL Y MULTIPLEXIÓN - Coggle Diagram

- - - - Los esquemas más complejos pueden convertir bits en señales que cumplen mejor con las consideraciones de ingeniería. Estos esquemas se denominan códigos de línea.
        
        Eficiencia del ancho de banda
        
        Recuperación del reloj
        
        En todos los esquemas que codifican bits en símbolos, el receptor debe saber cuándo termina un símbolo y empieza el siguiente para decodificar los bits en forma correcta. En el esquema NrZ, en donde los símbolos son sólo niveles de voltaje, una larga sucesión de 0 s o 1 s deja la señal sin cambios. Después de un rato es difícil diferenciar unos bits de otros, puesto que 15 ceros se ven muy parecidos a 16 ceros, a menos que usted cuente con un reloj muy exacto.
        un astuto truco que se usa es mezclar la señal de reloj con la señal de datos, mediante la aplicación de una Xor a ambas señales de manera que no se requiera una línea adicional.
        una propuesta alternativa es la aleatorización, o scrambling, que consiste en hacer que los datos parezcan aleatorios. En este caso es muy probable que haya transiciones frecuentes. La función del aleatorizador o scrambler es aplicar una Xor entre los datos y una secuencia seudoaleatoria antes de transmitirlos.
        
        La aleatorización es atractiva, porque no añade sobrecarga en el ancho de banda ni en el tiempo. De hecho, a menudo ayuda a acondicionar la señal de manera que no tenga su energía en los componentes
        
        Señales balanceadas
        
        Las señales que tienen la misma cantidad de voltaje positivo y negativo, incluso durante periodos cortos, se conocen como señales balanceadas. Su promedio es cero, lo cual significa que no tienen componente eléctrico de CD. El balanceo ayuda a proveer transiciones para la recuperación del reloj, ya que hay una mezcla de voltajes positivos y negativos. Además proporciona una forma simple de calibrar los receptores, debido a que se puede medir el promedio de la señal y usarlo como un umbral de decisión para decodificar los símbolos.
        
        Con NrZ, la señal puede alternar entre los niveles positivo y negativo hasta cada 2 bits (en caso de alternar 1 s y 0 s). Esto significa que necesitamos un ancho de banda de por lo menos B/2 Hz cuando la tasa de bits es de B bits/seg. Una estrategia para utilizar el ancho de banda limitado con más eficiencia es usar más de dos niveles de señalización. Por ejemplo, si utilizamos cuatro voltajes podemos enviar 2 bits a la vez como un solo símbolo. Este diseño funcionará siempre y cuando la señal en el receptor sea lo bastante fuerte como para diferenciar los cuatro niveles. La tasa a la que cambia la señal es entonces la mitad de la tasa de bits, por lo que se reduce el ancho de banda necesario.
  - - - podemos desplazar de vuelta a la banda base, en donde es más conveniente detectar símbolos. Para lograr la modulación digital mediante la transmisión pasa-banda, se regula o modula una señal portadora que se sitúa en la banda de paso. Podemos modular la amplitud, frecuencia o fase de la señal portadora. Cada uno de estos métodos tiene su correspondiente nombre. En la ASK (Modulación por Desplazamiento de Amplitud, del inglés Amplitude Shift Keying) se utilizan dos amplitudes distintas para representar el 0 y 1.
        
        De manera similar, en la FSK (Modulación por Desplazamiento de Frecuencia, del inglés Frequency Shift Keying) se utilizan dos o más tonos distintos.
        
        . En la forma más simple de PSK (Modulación por Desplazamiento de Fase, del inglés Phase Shift Keying), la onda portadora se desplaza de manera sistemática 0 o 180 grados en cada periodo de símbolo. Como hay dos fases, se llama BPSK (Modulación por Desplazamiento de Fase Binaria, del inglés Binary Phase Shift Keying). Aquí, la palabra “binaria” se refiere a los dos símbolos, no que los símbolos representan 2 bits.
        
        un esquema más conveniente en el que se utiliza el ancho de banda del canal con más eficiencia es el que utiliza cuatro desplazamientos (por ejemplo: 45, 135, 225 o 315 grados) para transmitir 2 bits de información por símbolo. Esta versión se llama QPSK (Modulación por Desplazamiento de Fase en Cuadratura, del inglés Quadrature Phase Shift Keying).
        Podemos
  - - - Al enviar datos digitales, es posible dividir el espectro de manera eficiente sin usar bandas de guarda. En OFDM (Multiplexión por División de Frecuencia Ortogonal, del inglés Orthogonal Frequency Division Multiplexing), el ancho de banda del canal se divide en muchas subportadoras que envían datos de manera independiente (por ejemplo, mediante QAM). Las subportadoras están empaquetadas estrechamente en el dominio de la frecuencia. Por lo tanto, las señales de cada subportadora se extienden a las subportadoras adyacentes.
  - - - Se toman bits de cada flujo de entrada en una ranura de tiempo fija y se envían al flujo agregado. Este flujo opera a una velocidad equivalente a la suma de los flujos individuales. Para que esto funcione, los flujos se deben estar sincronizados en tiempo. Se pueden agregar pequeños intervalos de tiempo de guarda, los cuales son análogos a una banda de guarda de frecuencia, para tener en cuenta las pequeñas variaciones de sincronización. El TDM se utiliza mucho como parte de las redes telefónicas y celulares. Para evitar un punto de confusión, dejemos claro que es muy distinto a la STDM (Multiplexión Estadística por División de Tiempo, del inglés Statistical Time Division Multiplexing). El prefijo “estadística” es para indicar que los flujos individuales contribuyen al flujo multiplexado no en un itinerario fijo, sino con base en la estadística de su demanda.
  - - - CDMA permite que cada estación transmita en todo el espectro de frecuencia todo el tiempo. Las múltiples transmisiones simultáneas se separan mediante el uso de la teoría de codificación.
        
        CDMA se puede comparar con cada pareja de personas que habla a la vez, pero en un lenguaje distinto. La pareja que habla francés sólo se concentra en el francés y rechaza todo lo que no sea francés, pues lo considera ruido. Así, la clave del CDMA es extraer la señal deseada mientras todo lo demás se rechaza como ruido aleatorio. A continuación veremos una descripción algo simplificada de CDMA. En CDMA, cada tiempo de bit se subdivide en m intervalos cortos llamados chips. Por lo general hay 64 o 128 chips por cada bit, pero en el ejemplo que veremos aquí utilizamos 8 chips/bit por cuestión de simpleza. A cada estación se le asigna un código único de m bits, o secuencia de chip. Para fines pedagógicos, es conveniente usar una notación bipolar para escribir estos códigos como secuencias de 21 y 11.
        
        La acción de incrementar la cantidad de información a enviar de b bits/seg a mb chips/seg para cada estación significa que el ancho de banda necesario para CDMA es mayor por un factor de m que el ancho de banda necesario para una estación que no utilice CDMA (suponiendo que no haya cambios en las técnicas de modulación o de codificación).