Técnicas de Modulación Digital: Conversión A/D y Codificación de Señales

Técnicas de Modulación Digital

Conversión Analógica a Digital (A/D)

La conversión A/D es el proceso fundamental para transformar señales analógicas en digitales. Este proceso implica la toma de medidas periódicas de la amplitud de la señal y su traducción a un lenguaje numérico (codificación).

Procesos de la Conversión A/D

1. Muestreo

   Consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de la onda. La velocidad a la que se toman estas muestras se conoce como Frecuencia de Muestreo.

2. Retención

   Las muestras tomadas son retenidas por un circuito Hold, el tiempo suficiente para permitir evaluar su nivel (cuantificación).

3. Cuantificación

   Se mide el nivel de voltaje de cada muestra y se le asigna un valor dentro de un rango predefinido. Esto convierte la señal en una serie de valores discretos.

4. Codificación

   Los valores obtenidos durante la cuantificación se traducen al código digital deseado.

Durante el muestreo y la retención, la señal aún es analógica, ya que puede tomar cualquier valor. A partir de la cuantificación, la señal se convierte en digital, tomando valores finitos.

Codificación de la Señal en Banda Base

Codificación Unipolar

• Es la más sencilla y primitiva.
• Utiliza pulsos de voltaje para representar los 1 y 0.
• Se denomina así porque usa únicamente una polaridad para la representación.

Codificación Polar

• Utiliza dos niveles de voltaje para la codificación.
• El voltaje (+) representa 0 y el voltaje (-) representa 1, o viceversa.

Codificación Bipolar

• Utiliza dos niveles de voltaje para la codificación, alternando el significado de los mismos.
• El voltaje (+) representa 0 y el voltaje (-) representa 1, y en el siguiente pulso esta asignación se invierte.

Tipos de Codificación Polar

Codificación Polar Sin Retorno a Cero (NRZ)

El nivel de señal (voltaje) siempre está en (+) o (-).

• NRZ-L (Nivel): El 1 está representado por un nivel (+) y el 0 por un nivel (-).
• NRZ-I (Inversión): El 1 se representa por un cambio en el nivel de la señal, independientemente de que sea positivo o negativo.

Codificación Polar Con Retorno a Cero (RZ)

• Los 1 y 0 son representados por variaciones de voltaje (+) y (-), pero después de cada bit la amplitud de la señal vuelve a (0).
• La información se encuentra en la primera parte de la señal.

Codificación Bifásica: Manchester

Utiliza la inversión en mitad de cada intervalo para sincronizar y representar bits. Una transición (+) a (-) es un 1 y una transición (-) a (+) es un 0. Tiene el doble objetivo de sincronizar la señal.

Manchester Diferencial

La inversión en medio del intervalo se usa para sincronizar, y los 1 y 0 están representados por la inversión o no al principio del intervalo.

Codificación Bipolar

Como en la codificación RZ, también tiene tres niveles de voltaje: positivo, negativo o cero, pero en este caso el 0 se usa para representar el 0 binario.

En una serie en la cual un 1 se representó por un nivel positivo, el siguiente 1 se presentará con nivel negativo.

Inversión de Marca Alternada (AMI)

La amplitud que simboliza 1 es variada cada vez que aparece una.

Sustitución de 8 Ceros (B8ZS)

Se estableció para solucionar el problema de los ceros consecutivos, reemplazando todas las series de 8 ceros por un patrón, según la polaridad del 1 anterior.

+ 0 0 0 0 0 0 0 0
+ 0 0 0 + - 0 - + - 0 0 0 - + 0 + -
- 0 0 0 0 0 0 0 0

3 de Alta Densidad (HDB3)

En este patrón, la cadena es alterada cada vez que se encuentran 4 ceros consecutivos, tomando en cuenta la polaridad del 1 anterior y la cantidad de unos anteriores.

+ 0 0 0 0
+ 0 0 0 + - 0 0 0 -
- 0 0 0 0