Repaso de tratamiento de señal
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2. Conceptos básicos de los sistemas de telecomunicaciones
Figura 1: Sistema básico de telecomunicaciones
La imagen anterior muestra un sistema de telecomunicaciones básico que consta de tres componentes principales:
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Emisor: Este es el componente que origina el mensaje o la información que se va a transmitir. Puede ser una persona hablando por teléfono, una computadora enviando un correo electrónico, etc.
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Canal: Este es el medio a través del cual se transmite el mensaje desde el emisor hasta el receptor. Puede ser un cable físico (como un cable de cobre o fibra óptica), una señal de radio o incluso una señal de luz en el caso de las comunicaciones ópticas.
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Receptor: Este es el componente que recibe el mensaje o la información transmitida. Puede ser otra persona al otro lado de la línea telefónica, otra computadora que recibe el correo electrónico, etc.
El “mensaje” es la información que se transmite desde el emisor hasta el receptor a través del canal. En el contexto de las telecomunicaciones, un mensaje puede ser una conversación telefónica, un correo electrónico, una página web, etc.
Otro ejemplo, se muestra en la siguiente imágen:
Figura 2: Múltiples emisores y receptores utilizando el mismo canal.
La imagen de la Figura 2 muestra un sistema de comunicación con múltiples emisores y receptores. Una breve descripción de cada componente se enumeran a continuación:
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Emisores: En este diagrama, hay tres emisores, lo que indica que múltiples fuentes pueden enviar mensajes. Cada emisor origina un mensaje distinto para ser transmitido.
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Mensajes: Los mensajes son la información o datos transmitidos por los emisores. En este caso, se muestran tres mensajes distintos, cada uno asociado a un emisor diferente.
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Canal: El canal es el medio a través del cual se envían los mensajes desde los emisores hasta los receptores. En este diagrama, todos los mensajes pasan por el mismo canal.
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Receptores: Los receptores son los destinatarios de los mensajes. En este caso, hay tres receptores, lo que indica que un mensaje puede ser recibido por múltiples destinatarios.
Este diagrama representa un sistema de comunicación más complejo que el básico, ya que permite la transmisión de múltiples mensajes de varios emisores a varios receptores a través de un único canal. Esto es común en muchos sistemas de comunicación modernos, como internet, televisión por cable (CATV) o aire, etc. donde múltiples dispositivos pueden enviar y recibir información simultáneamente.
De la Figura 2 se infiere que para poder enviar más de una señal por el mismo canal y que se utilice toda la capacidad del mismo se debe realizar una multiplexación, principalmente se utilizan dos técnicas:
La multiplexación por división de frecuencia (FDM, por sus siglas en inglés) y la multiplexación por división de tiempo (TDM, por sus siglas en inglés) son dos técnicas que permiten transmitir múltiples señales a través de un mismo canal de comunicación. En este apartado, explicaremos en qué consisten estas técnicas, cuáles son sus ventajas y desventajas, y cómo se aplican en diferentes escenarios.
La multiplexación por división de frecuencia consiste en asignar una banda de frecuencia diferente a cada señal que se quiere transmitir. De esta forma, las señales no interfieren entre sí y se pueden separar fácilmente en el receptor mediante filtros. La multiplexación por división de frecuencia se utiliza, por ejemplo, en la radio FM, donde cada emisora ocupa una frecuencia determinada dentro del espectro radioeléctrico.
La multiplexación por división de tiempo consiste en dividir el tiempo en intervalos discretos y asignar cada intervalo a una señal que se quiere transmitir. De esta forma, las señales se transmiten de forma secuencial y se pueden reconstruir en el receptor mediante un reloj sincronizado. La multiplexación por división de tiempo se utiliza, por ejemplo, en la telefonía móvil, donde cada usuario ocupa un intervalo de tiempo dentro de un canal compartido.
Las ventajas y desventajas de cada técnica dependen del tipo de señal que se quiere transmitir, del ancho de banda disponible, del nivel de ruido e interferencia, y del costo y complejidad de los equipos. En general, la multiplexación por división de frecuencia permite aprovechar mejor el ancho de banda cuando las señales son continuas y tienen una potencia constante. Sin embargo, requiere filtros más precisos y puede sufrir interferencias entre bandas adyacentes. Por otro lado, la multiplexación por división de tiempo permite adaptarse mejor a las variaciones de las señales cuando son discretas y tienen una potencia variable. Sin embargo, requiere una sincronización más precisa y puede sufrir retardos y distorsiones debido al muestreo y la cuantificación.