Técnicas de Codificación de Datos Analógicos

Los datos a enviar a través de una señal pueden ser analógicos o digitales. Para poder enviar datos analógicos en una señal de tipo digital tendrá que utilizar un recurso conocido como digitalización. Si la señal es de tipo analógico, se podrá tratar para poder aprovechar mejor la señal.

Datos analógicos, señales digitales

Como recurso para poder enviar datos analógicos con señales digitales se cuenta con la digitalización, la cual consiste en la transformación de señales analógicas en señales digitales. La digitalización cuenta con tres Procesos importantes:

1. Muestreo
2. Cuantificación
3. Codificación (a binario)

Muestreo

Este primer proceso toma muestra de los valores analógicos. El muestreo convierte el voltaje e-n números (0 y 1), los cuales pueden ser fácilmente enviados y convertidos nuevamente a su forma analógica.

La frecuencia de muestreo de una señal está medida en hercios; a razón de un hertz por segundo. Dicho muestreo determinará el rango de frecuencias a utilizar. A mayor muestreo mayor Calidad o precisión, pero también mayor ancho de banda utilizado (es proporcional).

Ejemplo

En audio digital se utilizan principalmente las siguientes frecuencias de muestreo:

• 24.000 Hz = 24 KHz = 24.000 muestras por segundo o 1 muestra cada 1/24.000 de segundo.
• 44.100 Hz = 44.1 KHz = 44.100 muestras por segundo o 1 muestra cada fracción de 1/44.100 de segundo.
• 48.000 Hz = 48 KHz = 48.000 muestras por segundo o 1 muestra cada fracción de 1/48.000 de segundo.

Cuantificación

Es el segundo paso de la digitalización de la señal analógica, y lo que hace es asignar valores binarios (O y 1) de una determinada muestra o cantidad de bits a cada uno de los valores de tensión muestreados. Dicho de otra manera, sería el número de valores que se utilizan para una medida de una señal. Por tanto, a mayor número de valores que se asignen a dicha señal, mayor parecido tendrá con la señal analógica original. Los valores marcarán la altura en bits de dicha señal.

Muestras de cuantificación de una señal o porción de ella:

Codificación (a binario)

Es el último de los pasos. Una vez realizada la cuantificación, los valores de muestra de los voltajes quedan representados numéricamente por medio de códigos y estándares. Lo habitual es codificar la señal en código numérico binario. Dicha codificación permitirá darle valores numéricos binarios a los valores eléctricos que conforman la señal analógica original.

La cantidad de Información que se obtiene en la cuantificación será directamente proporcional al número de bits que se emplee en la cuantificación. Lógicamente, a mayor cantidad de bits empleados, menor será el error.

Proceso de digitalización:

A) Señal Analógica limpia

B) Frecuencia de Muestreo

C) Cuantifiación

D) Codificación

Datos analógicos, señales analógicas

Los datos analógicos a transmitir sobre una señal analógica no requieren de conversión para poder modular una Señal Portadora. Dicha señal tendrá valores de amplitud, frecuencia y fase.

Modulación es la técnica empleada, la cual consiste en unir una señal de entrada con una Señal Portadora para crear una señal. Sobre dicha señal recaerá a frecuencia de la portadora, de la cual dependerá el ancho de banda.

Si no se emplease este proceso de modulación, habría que utilizar antenas de mucha mayor amplitud y no se podría multiplexar la señal, perdiendo este tipo de compresión.

Existen tres tipos de modulación:

• Modulación en amplitud o AM (amplitude modulation): es el proceso de cambiar la amplitud de una portadora de frecuencia de acuerdo con la amplitud de la señal modulante (que lleva la Información). Con la modulación de amplitud, la Información se transmite sobre la portadora a través de cambios en su amplitud. Esta técnica es barata y de baja Calidad de transmisión. Normalmente se utiliza para radiodifusión de señales de audio y vídeo.

Nota: el ancho de banda de una señal AM es el doble de la señal modulada original.

• Modulación en frecuencia o FM (frequency modulation): en este proceso, la señal de Información hace variar de forma lineal la frecuencia de la Señal Portadora.
• Modulación en fase o PM (phase modulation): la señal de Información hace variar de forma lineal la fase de la Señal Portadora. La diferencia entre modulación en fase y frecuencia es que la desviación de la frecuencia en modulación en fase es proporcional a la pendiente. Ç
• Señal Portadora es la onda con forma sinusoidal, describiendo una curva y modulada por una señal que se quiere transmitir. Utiliza una frecuencia superior a la señal que se quiere transmitir.

No es muy utilizada debido al coste de equipamiento complejo necesario para procesarla y a que requerir un gran ancho de banda.

Tipos de Modulación Analógica: