Debido a la gran importancia que en el contexto de
la información y las telecomunicaciones, tienen las
señales y los sistemas, el propósito de este
capítulo consiste en presentar las ideas y los conceptos
necesarios para que se entienda lo que es una señal y un
sistema, así como la manera en que interactúan en
las telecomunicaciones. No es únicamente en dicha
área donde han adquirido importancia; también en
otros campos del conocimiento, tales como aeronáutica,
astronáutica, acústica, sismología,
ingeniería biomédica, medicina en general
(recuérdese la importancia que tienen los
electrocardiogramas y los electroencefalogramas, así como
las tomografías axiales computarizadas y los estudios
basados en resonancia magnética nuclear), sistemas de
generación y distribución de energía
eléctrica, control de procesos de transformación
(ingeniería química) y de manufactura
(ingeniería industrial o mecánica), uso
doméstico y entretenimiento (vale la pena resaltar el
efecto que recientemente han tenido los discos compactos,
conocidos comúnmente como CD, en los cuales, a pesar
de tratarse de señales acústicas de alta fidelidad,
es decir, música, cada una de sus componentes genera y
procesa algún tipo de información; este ejemplo
será analizado más adelante).
En cada una de esas áreas del conocimiento, las
señales utilizadas son de distinta naturaleza: en
acústica se trata de señales generadas por fuentes
de sonido como la voz, la música o cualquier clase de
ruido; en control de procesos pueden ser señales de tipo
térmico, mecánico o eléctrico generadas por
los procesos mismos; en medicina pueden ser señales
eléctricas o magnéticas generadas por el organismo
humano; en sismología se trata de señales
mecánicas, es decir, movimientos de la corteza terrestre.
Sin embargo, todas ellas tienen algo en común: cada
señal tiene una o más características que
reflejan el comportamiento de uno o varios fenómenos
físicos; es decir, que en alguna de sus
características contiene información acerca de los
fenómenos físicos que entran en juego.
Para analizar esto con mayor detalle, considérese
como ejemplo el área de la sismología. El
fenómeno físico participante en la
generación de un sismo es el movimiento brusco de las
capas que forman la corteza terrestre. Como estos movimientos
generalmente son de tipo "impulsivo", producen, a su vez,
movimientos en la superficie terrestre, ocasionando lo que se
conoce como un sismo. Dicho movimiento tiene ciertas
características, tales como intensidad y naturaleza
ondulatoria. Si el movimiento de la superficie terrestre se
traduce de alguna manera a una señal eléctrica, las
características de la señal sísmica se
preservan, pero en este caso se contaría con una
señal que podría ser estudiada con mayor facilidad
que la señal mecánica original. Considerando que un
posible futuro gran sismo que afectaría de manera muy
negativa a la ciudad de México podría generarse en
la costa del estado de Guerrero, recientemente se instaló
en esa zona un conjunto de sensores (sistemas que detectan los
movimientos de las capas terrestres con base en aceleraciones)
que generan señales eléctricas
características de los movimientos de tipo mecánico
por lo común asociadas a los sismos. Estas señales
son transmitidas vía radio a la ciudad de México.
Como los movimientos generados por el sismo viajan a lo largo de
la superficie terrestre a una velocidad de aproximadamente 300
metros por segundo, y las señales de radio viajan a la
velocidad de la luz, las señales eléctricas
transmitidas por este medio son recibidas en México antes
de la llegada de las ondas sísmicas (es decir, del
temblor). Con ello, los habitantes de la ciudad de México
dispondrán de un tiempo valiosísimo antes de la
llegada del sismo, durante el cual, si la población
está bien capacitada y entrenada, se pueden realizar
labores de evacuación.
En este ejemplo se aprecia la dependencia que existe
entre el tiempo y una señal: cualquier persona que haya
estado presente durante un sismo, recordará que conforme
avanza el tiempo los movimientos de la tierra cambian de sentido,
se percibe una especie de "vaivén" o de "sube y baja", y,
afortunadamente, también conforme avanza el tiempo, la
intensidad de los movimientos disminuye hasta que todo vuelve a
su estado inicial de reposo.
Esta dependencia del tiempo es una de las
características más importantes de casi todas las
señales que serán tratadas en este libro. En
términos un poco más formales, las
características de la señal son "una función
del tiempo". Para ilustrar esto, en la figura II.1 se presentan
dos señales aparentemente iguales en forma, pero distintas
entre sí porque su relación con el tiempo es
diferente: la primera tiene una duración de 5 segundos,
elevándose a su valor máximo en 3 segundos,
mientras que la segunda sube a su valor máximo en 2
segundos y tiene una duración total de 11/3
segundos.
En lo sucesivo, para indicar de manera explícita
que la señal es función del tiempo, se
utilizará la siguiente notación:
y, x, u otra letra indica la amplitud de la
señal;
t representa el tiempo;
y(t) o x(t) indica
que y o x son función
del tiempo.
Figura II.1 Dos
señales con igual forma pero distinta relación
temporal.
En los ejemplos mencionados, las señales
varían de una manera continua en función del
tiempo; esto significa que conforme avanza el tiempo la
señal adquiere valores dentro de un intervalo continuo.
Ello se puede aclarar si se analiza un ejemplo donde esto no
ocurra. Considérese una señal proveniente de un
contador de vehículos al pasar por una caseta de peaje en
una carretera. En este caso, el valor que adquiere la
señal de conteo puede ser uno de los números
asociados con un proceso de conteo: a lo largo del tiempo pueden
haber pasado por la caseta 1, 82 ó 197 vehículos,
pero el número de vehículos no puede haber sido
63.3. A diferencia del primer caso, en que se habla de
"señales continuas en amplitud" o "señales
analógicas", esta segunda clase de señales se
denomina "señales continuas en el tiempo, discretas en
amplitud": la señal únicamente puede tomar, a lo
largo del tiempo, valores de un cierto conjunto, que en este
ejemplo, son los números enteros 0, 1, 2, 3, 4, 5… etc.
Los cambios entre los valores enteros pueden ocurrir en cualquier
instante (este hecho es lo que la hace continua en el
tiempo).
En la figura II.2 se ilustra una
señal x(t) que es continua en el tiempo
y continua en amplitud, y una
señal y(t) que es continua en el tiempo
pero discreta en amplitud.
Figura II.2. Señales
x(t) y y(t).
Por otra parte, ambas clases de señales tienen un
valor determinado para cada valor del tiempo. Sin embargo, existe
la posibilidad de que una señal adquiera valores
únicamente en ciertos instantes de tiempo (por ejemplo,
cada segundo, cada minuto o cada año). Esto puede deberse,
ya sea a que así es el fenómeno físico
asociado, o bien porque no se tienen los mecanismos para medir
las características de las señales más que
en determinados instantes. Para ilustrar esta clase de
señales, denominadas "discretas en el tiempo", a
diferencia de las primeras que son "continuas en el tiempo",
supongamos que la señal de interés proviene de las
imágenes captadas por una cámara de cine. Una
cámara de cine toma en realidad fotografías fijas a
razón de entre 24 y 30 fotografías por segundo
(esta velocidad es lo suficientemente grande como para
engañar al ojo humano y dar la impresión de que se
trata de imágenes de objetos en movimiento). En este
ejemplo se trata de muestras de imágenes en movimiento,
captadas lo suficientemente rápido como para que su
contenido de información no se pierda. Este
fenómeno, interesante e importante dentro de las
telecomunicaciones, se denomina teorema del muestreo. H. Nyquist
lo postula de la siguiente manera:
No es necesario observar todo el tiempo una |
Este principio, si bien no es válido
universalmente, sí es lo suficientemente general para ser
aplicable a una gran cantidad de señales (las
señales que de alguna manera son de interés
práctico), y, de hecho, es uno de los pilares de las
telecomunicaciones digitales (esto será analizado
más adelante). Sus implicaciones son muy profundas: por
ejemplo, en lugar de tener que guardar toda la evolución
de una señal a lo largo del tiempo, es suficiente guardar
un conjunto de las muestras de la señal, sin perder la
posibilidad de reconstruir toda la señal a partir de sus
muestras.
En el ejemplo de la cámara de cine, cada cuadro
de la película que representa una imagen fija de la escena
filmada es una muestra de la realidad continua, y la
reconstrucción de la señal a partir de dichos
cuadros o muestras fijas la realizan el ojo y el cerebro humanos
de manera tal que el observador en ningún momento se
percata de la naturaleza discreta de lo que está
viendo.
En la figura II.3 se ilustra una señal
analógica x(t), así como su
versión muestreada, que
designaremos x[mT], donde las muestras ocurren
en los instantes en que el tiempo t toma los valores T, 2T,
3T…, etc. Estos instantes se llaman tiempos de
muestreo, y al tiempo entre muestras consecutivas se le
llama intervalo de muestreo.
Figura II.3. Teorema de
muestreo.
Finalmente, cuando una señal discreta en el
tiempo sólo puede tomar valores de amplitud discretos,
entonces se trata de una señal discreta tanto en el tiempo
como en amplitud. Este tipo de señales ha cobrado una gran
importancia en las comunicaciones digitales, ya que los sistemas
modernos de telecomunicaciones son eficientes y efectivos
precisamente debido a este tipo de señales. A las
señales que son discretas en el tiempo y en amplitud se
les denomina señales digitales, y
cuando la amplitud de la señal solamente puede tomar uno
de dos valores entonces se trata de una señal
digital binaria.
Antes de seguir con la identificación y
clasificación de las señales vale la pena
introducir el concepto de sistema; por una parte, esto
facilitará las explicaciones que siguen, y por la otra, es
por medio de un sistema como se procesan las señales para
realizar lo que de ellas se espera.
Se denomina "sistema" al conjunto de componentes o
dispositivos del mundo físico que interactúan entre
sí, que aceptan señales como entradas, las
transforman y generan otras señales a su salida. En la
figura II.4 x(t), S[x(t)], y(t), representan,
respectivamente, la entrada al sistema, el sistema que transforma
la señal de entrada, y la salida del sistema.
Figura II.4. Entrada x(t),
sistema S y salida y (t).
Un sistema puede ser visualizado como una caja negra del
mundo físico que transforma la señal a su entrada
para generar la señal a su salida.
Los siguientes son ejemplos sencillos de
sistemas, y en cada caso se identifica cuál es la entrada
y cuál la salida: a) Equipo de
sonido. La entrada es una señal de música
(codificada eléctrica, mecánica u
ópticamente) que puede provenir de un disco
fonográfico (conocido coloquialmente como LP), una
cinta magnética, un disco compacto o una antena de radio;
la salida es una señal de audio. De hecho, el equipo de
sonido puede ser considerado como un conjunto de sistemas, donde
las salidas de unos son las entradas de otros; por ejemplo, el
primer sistema puede ser el tocadiscos de CD. Su
entrada es una señal grabada precisamente en
el CD; esta señal es procesada
ópticamente por el sistema, y se genera a la salida una
señal eléctrica que a su vez es la entrada del
amplificador. La salida del amplificador es una réplica de
la entrada. Si además se cuenta con altavoces, entonces la
señal eléctrica amplificada es convertida por los
altavoces en réplicas acústicas. b)
Televisor. La entrada es una señal
eléctrica proveniente de una antena, de un cable o de una
videograbadora, y la salida es una señal visual en la
pantalla del televisor y una señal acústica en los
altavoces de éste.c) Muestreador. Este
sistema, mencionado en párrafos anteriores, tiene como
entrada una señal continua en el tiempo, y a su salida una
señal discreta en el tiempo, donde cada muestra tiene una
amplitud igual o proporcional a la de la señal original en
el tiempo de muestreo (figura
II.5).
Figura II.5. Muestreador como
sistema.
d) Cuantizadores. También tienen
funciones importantes en las telecomunicaciones. Visto como
sistema, la entrada a un cuantizador es cualquier señal
continua, y la salida es una versión cuantizada de la
misma; si la entrada es continua en el tiempo y en amplitud, la
salida es continua en el tiempo, pero discreta en amplitud
(figura II.6).
Figura II.6. Cuantizador como
sistema.
Los ejemplos del equipo de sonido y el televisor
ilustran que es posible interconectar sistemas, de manera tal que
la salida de unos sean las entradas de otros, generando de esta
manera sistemas más generales. En la figura II.7 se
ilustra la conexión en serie de dos sistemas S1 y S2. Se
puede observar que la salida de S1 es la entrada de S2, y que la
salida de S2 es la transformación que realiza la
conexión de ambos sistemas sobre la entrada de
S1.
Figura II.7. Cascada de
sistemas.
Habiendo establecido los conceptos básicos de un
sistema es posible hablar ahora con más detalle sobre las
señales digitales. Una señal digital es discreta en
el tiempo, y únicamente puede tomar valores de un conjunto
finito de símbolos o valores (cuando el número de
símbolos es 2, por ejemplo, 0 y 1, se trata de una
señal binaria). La forma de convertir señales
digitales en general a señales binarias será
tratada más adelante.
Una señal digital puede provenir de los
siguientes tipos de fuentes: 1) Una fuente
discreta en el tiempo, que genera señales digitales, como
números, letras o texto. Estas señales son
digitales porque los números o letras que genera la fuente
(símbolos de la fuente o alfabeto de la fuente)
sólo pueden pertenecer a un conjunto finito de
símbolos. Si son números decimales, cada
símbolo que genera la fuente unicamente puede ser un
número perteneciente al conjunto 0, 1, 2, 3…, 9. Si son
letras del abecedario, cada símbolo puede ser una letra
del conjunto A, B, C…, X, Y Z. 2) Una fuente
que genera señales discretas en el tiempo y continuas en
amplitud, caso en el cual hay que generar una señal
discreta en amplitud a partir de las señales continuas.
Para realizar este proceso, se necesita cuantizar cada valor de
la fuente, es decir, aproximar cada valor continuo por medio de
uno discreto. La cuantización puede ser, por ejemplo, por
redondeo de cada muestra, es decir, redondeando cada valor
continuo al valor discreto más cercano (más
adelante se verá esto con más
detalle). 3) Una fuente continua en el tiempo
y continua en amplitud. En este caso es necesario muestrear la
señal continua, para posteriormente cuantizarla de acuerdo
con lo descrito anteriormente (figura II.6).
Como ya se ha mencionado en repetidas ocasiones, aunque
una señal contiene información de interés en
alguna de sus características —por ejemplo, en la
variación respecto al tiempo de la amplitud o la
duración—, no debe ser confundida con la
información que contiene. En la figura II.8 se presentan
dos señales que aparentemente tienen la misma forma, pero
que difieren en su duración; de hecho, estas dos
señales podrían corresponder a un "punto" y una
"raya" de una señal telegráfica.
Partiendo entonces de las ideas anteriores, y estando
claro que, si bien una señal contiene información,
no es lo mismo una señal que la información que
ésta contiene, cabe plantearse la siguiente pregunta:
¿en qué parte o en qué característica
de una señal está contenida la información?
La respuesta a esta cuestión ha sido una de las razones de
ser de los ingenieros en telecomunicaciones de las últimas
décadas. Más específicamente, ha habido un
interés definitivo en la manera de hacer que una
señal contenga la información de interés en
alguna de sus características, tratando de que ello ocurra
de manera eficiente y económica.
Figura II.8. Señales
iguales en forma pero con distinta
duración.
Para profundizar más en esto es importante
introducir el concepto de una señal senoidal.
Recuérdese que y(t) representa una
señal; se dice que una
señal z(t) es una señal senoidal,
cuando su representación es del tipo:
z(t) = a(t) sen wt
En esta expresión, a(t) es la
amplitud de la señal (en este momento se puede suponer que
a(t) es una constante, es decir, a(t) =a; sen
representa la función trigonométrica del seno; t es
el tiempo; y w la frecuencia de la señal. En la figura
II.9 se ilustran señales senoidales en las cuales a = 1, y
la frecuencia w toma los valores 1, 2 y 4. Se puede apreciar que
cuando w = 4 la frecuencia de la señal es mayor que cuando
w = 1, y esto se traduce en una variación mucho más
rápida de la señal respecto al tiempo. La
frecuencia de una señal se mide en hertz (Hz), en memoria
de H. Hertz, quien por primera vez estudió el
fenómeno, o bien en kilohertz (1 kHz = 1000Hz), o incluso,
megahertz (1 MHz = 1 000 000 Hz). Un Hz representa una
variación de un ciclo completo en un segundo; 1 MHz
representa 1 millón de ciclos por segundo.
Figura II.9. Señales
senoidales con diferentes frecuencias.
Aparte de que por sí mismas son de gran
interés matemático, la importancia de las ondas o
señales senoidales radica en que, en un conjunto de
condiciones generales, muchas señales pueden ser
expresadas como la suma de ondas o señales senoidales
(véase figura II.10). Este hecho fue establecido en 1822
por el matemático J. Fourier (1768-1830). Un ejemplo
ilustrativo de la composición de señales por medio
de ondas senoidales es la música generada por
órganos o sintetizadores electrónicos: las
tonalidades que generan son la suma de distintas combinaciones de
tonos "puros". En ingeniería de comunicaciones, una
señal senoidal (de una sola frecuencia) es lo que en
acústica (señales auditivas) sería un "tono
puro".
Figura II.10. Un pulso como
la suma de senoides.
No todas las personas pueden escuchar las frecuencias
más altas (tonos agudos) generados por el órgano, y
hay combinaciones de tonos que al oído de una persona le
parecen agradables y al de otra desagradables. En la
ingeniería de comunicaciones a este fenómeno se le
conoce como respuesta en frecuencia de un
sistema (en este caso, del oído humano). El
rango de frecuencias contenidas en una señal se conoce
como el ancho de banda de la señal. Por ejemplo, existen
pequeños silbatos que generan tonos de frecuencias muy
altas, que no pueden ser escuchados por el promedio de los seres
humanos porque las frecuencias son más altas que las que
su oído les permite percibir (son de "ultrasonido", es
decir, "de un sonido más allá de los que el
oído percibe"), pero que se usan para dar órdenes a
los perros, que sí perciben dichos sonidos, lo cual quiere
decir que el oído de un perro tiene una respuesta en
frecuencia más amplia que el oído de un ser
humano.
Para ilustrar aún más este concepto,
considérese por ejemplo, la música reproducida por
medio de un equipo electrónico. Normalmente, al ser humano
le parece más agradable, más real, la música
reproducida por medio de un equipo que tenga el calificativo de
"alta fidelidad". Ello significa que este equipo es capaz de
reproducir señales cuyas frecuencias son tan altas que un
equipo que no es de "alta fidelidad" no alcanza a reproducirlas,
pero que en una sala de conciertos sí podría
escuchar. En una sala de conciertos, la información la
generan los instrumentos musicales; las vibraciones
mecánicas producidas por ellos son transportadas en lo que
comúnmente se conoce como ondas acústicas que
llegan a los oídos del auditorio. Es interesante notar que
cada uno de los instrumentos puede generar en cualquier instante
de tiempo un tono de cualquier frecuencia o combinaciones de
ellas (dentro de un rango especificado por una frecuencia
mínima y una máxima), y con cualquier intensidad,
nuevamente en un rango de intensidades mínima y
máxima.
Un equipo de alta fidelidad debe ser capaz de reproducir
señales hasta de 20 kHz (que está por arriba de la
frecuencia máxima que percibe el oído humano), y
los silbatos para perros a que se ha hecho referencia generan
tonos cuyas frecuencias son del orden de 30 kHz.
Así como una señal puede ser caracterizada
por su dependencia respecto al tiempo, también existe la
posibilidad de caracterizarla de acuerdo con las señales
senoidales que pueden ser sumadas para formar la señal.
Esto se conoce como "espectro en frecuencia de la señal".
Se entiende por el "ancho de banda de una señal" la
cantidad de frecuencias que están contenidas en una
señal.
Para entender estos conceptos, analicemos la posibilidad
de transmitir música utilizando una línea
telefónica. Realizando este experimento se puede comprobar
que no es posible transmitir música de alta fidelidad por
este canal, debido a que la música tiene componentes en
frecuencia cercanos a 20 kHz, mientras que el canal
telefónico sólo es capaz de transmitir tonos hasta
de cerca de 4 000 Hz. Los 20 kHz son el ancho de banda de la
señal, y los 4 000 Hz son el ancho de banda del canal
telefónico. Si se realiza el experimento, se notará
que la música que se escucha difiere de la versión
original; a este efecto se le conoce como "distorsión": la
música de alta fidelidad es distorsionada por el canal
telefónico. El efecto de transmitir una señal de
gran ancho de banda por un canal de un ancho de banda menor se
ilustra en la figura II.11.
Figura
II.11. Distorsión por anchos de banda
diferentes.
Como parte de esta introducción a
las señales y los sistemas, se presentan a
continuación algunos problemas interesantes en los
sistemas de telecomunicaciones, que se resuelven procesando una
señal por medio de algún tipo de
sistema: a) Amplificación de una
señal. Como ya se vio anteriormente, un
amplificador es un sistema que tiene a su salida una
réplica de la señal de entrada, cuya amplitud fue
amplificada por el sistema.b) Suma de
señales. Este sistema tiene dos o más
señales de entrada, y la salida de este sistema es
precisamente la suma de las entradas (figura II.12).
Figura II.12. Suma de
señales.
c) Multiplicador de
señales. Este sistema, como el anterior, tiene
dos o más señales de entrada, y la salida es el
producto de ellas. Se conoce también con el nombre de
modulador de amplitud (figura II.13), ya que, si una de las
señales (de baja frecuencia) multiplica a otra de alta
frecuencia (portadora) la salida del sistema genera un espectro
igual al de la señal moduladora, pero trasladado a la
frecuencia de la portadora. Esto es la base de lo que se conoce
como AM (amplitud modulada o modulación de
amplitud). En este proceso se "sobrepone" el contenido de
información de la señal moduladora sobre otra
señal (portadora).
Figura
II.13. Modulación en amplitud y en
frecuencias.
d) Codificación de la
fuente. Este sistema fue mencionado en la
introducción, y realiza el procesamiento necesario para
convertir una señal analógica (continua en el
tiempo y en amplitud) en una señal digital. Este sistema
consiste en la conexión en serie de un muestreador, un
cuantizador y un codificador (figura
II.14).
Figura II.14. Codificador
fuente.
e) Filtrado. Por medio de un filtro se
eliminan ciertas componentes de frecuencia de una señal.
Un ejemplo de esto fue planteado al hablar de la posibilidad de
transmitir música por un canal telefónico. Existen
diversos tipos de filtros que, dependiendo de la porción
del espectro que eliminen, pueden ser paso-bajas (eliminan las
frecuencias altas), paso-altas (eliminan las frecuencias bajas),
paso-banda (sólo dejan pasar frecuencias dentro de una
banda) o supresor de banda (eliminan las componentes dentro de
una banda). Estos filtros se ilustran en la figura II.15. Cabe
mencionar que, en las figuras, si en alguna o algunas frecuencias
la amplitud es cero, esto significa que de la señal de
entrada se eliminan todas las componentes en las frecuencias
donde esto ocurre, generando de esta manera la señal
filtrada.
Figura
II.15. Filtros.
Para concluir este capítulo,
es indispensable hablar sobre el peor enemigo de las
telecomunicaciones: el ruido (a pesar de ser enemigo de las
telecomunicaciones, es un aliado de los ingenieros en
telecomunicaciones, ya que, de no haber ruido en las
transmisiones, no habría ingenieros cuya función
fuera eliminar su efecto).
Así como en el lenguaje cotidiano el ruido es
aquello que molesta, que perturba, que impide realizar alguna
tarea, el "ruido' en las telecomunicaciones es todo aquello que
modifica el contenido de información de una señal.
Como la fuente desea que la información llegue a su
destino lo más parecida a aquella generada por la fuente,
el hecho de que se introduzca ruido actúa en contra del
proceso de comunicación. El ruido en las
telecomunicaciones es, por lo tanto, una distorsión: en el
sonido, en el caso de la telefonía; en la imagen, en el
caso de la televisión; errores, en el caso de la
telegrafía, etc. No es posible hasta el momento tener un
sistema de comunicaciones en el cual no haya ruido. Pero, por
fortuna, los distintos procesos de ruido en los canales han sido
modelados matemáticamente, de manera tal que estos modelos
reflejen con verdad la realidad y, por lo tanto, el efecto del
ruido pueda ser disminuido. En la figura II.16 se muestran
señales que corresponden a muestras de ruido.
Figura II.16. Muestras de
ruido.
Se puede apreciar que en todos los casos las
representaciones del ruido tienen trayectorias que son
aleatorias, difícilmente predecibles, por lo cual es
necesario recurrir a modelos probabilísticos para su
análisis. Para apreciar realmente lo que es el ruido,
conviene "sintonizar" un radiorreceptor en una frecuencia en que
no haya ninguna transmisión, preferentemente
en AM. Como puede escucharse, existe una especie de
"zumbido", que es precisamente el ruido en el canal.
Aunque el ruido puede afectar de diversas maneras una
transmisión (sumándose o multiplicándose con
la señal que contiene la información), en este
libro se analizarán únicamente casos en que el
efecto del ruido es aditivo. Esto se ilustra en la figura II.17,
donde se muestra una señal binaria (que toma valores
positivos o negativos), el ruido en la transmisión y la
suma de la señal más el ruido.
Figura II.17. Señal
binaria más ruido.
Las ideas anteriores permiten plantear un problema
adicional de las telecomunicaciones y que se presenta
principalmente en las comunicaciones en que las señales
son digitales. Supongamos que se transmite una señal
binaria a través de un canal ruidoso, tal como se presenta
en la figura II.17, al recibirse la señal en el receptor,
la señal que fue transmitida tiene una forma diferente a
la que se transmitió. Entonces, una de las principales
funciones del receptor consiste en tomar una decisión,
basada en la señal distorsionada, acerca de la
señal que se transmitió: ¿se trata, en cada
instante, de un "1" o se trata de un "0"? Este problema se conoce
con el nombre de "detección". El problema de
detección también tiene mucha importancia en
algunos aspectos de navegación aérea: como
será analizado más adelante, el sistema conocido
como "radar" (que significa radio detection and
ranging, es decir, detección y medición
de distancias por radio) consiste en la emisión de pulsos
electromagnéticos de duración corta; cuando en su
trayectoria encuentran algún obstáculo, parte de la
energía se refleja en dicho objeto extraño, y esa
energía reflejada, a su vez, es recibida en una central.
Como la señal reflejada normalmente contiene poca
energía, tiene una amplitud pequeña, que puede ser
distorsionada con facilidad por el ruido atmosférico.
Entonces es necesario tomar una decisión entre las dos
siguientes posibilidades: ¿la señal recibida
proviene de una onda reflejada, o se trata únicamente de
ruido?
Autor:
Pablo Turmero