Conceptes Bàsics de Comunicació, Senyals i Informació Digital

Conceptes de Comunicació

Comunicació: transmissió d'algun tipus d'informació d'un sistema a un altre (emissor - senyal - receptor).

Informació: conjunt de dades més o menys estructurat.

Senyals Analògics i Digitals

• Senyal Analògic: la quantitat de valors en vertical és infinita.
• Senyal Discret: la quantitat de valors en vertical és finita.
  • Síncron: el valor només pot canviar en moments determinats.
  • Asíncron: el valor pot canviar en qualsevol moment.

Bit de Paritat: minimitza l'error en un senyal binari (exemple: 1011000 -> 1011010).

Codi del Teclat: quan premem una tecla, envia 7 bits i el bit de paritat (P) per evitar errors.

17 imatges per segon = moviment (relacionat amb la percepció visual del moviment).

Tipus de Transmissió

Broadcasting: 1 emissor, molts receptors = difusió.

Telecomunicacions (T): transmissió a través d'ones.

• Simple: d'un punt a un altre, un sol sentit.
• Dúplex: d'un punt a un altre, dos sentits (no simultani).
• Full Dúplex: d'un punt a un altre, dos sentits simultanis.

Les Ones i les seves Característiques

Ones: és una pertorbació que es produeix en un medi i que es transmet d'un punt a un altre (una ona electromagnètica és elèctrica i es mou en l'espai).

Definició i Propietats de les Ones

Característiques:

• Període (T): temps per repetir un cicle (unitat: segons, s).
• Freqüència (f): quantitat de cicles per unitat de temps (f = 1/T).
• Pulsació (w): w = 2πf.
• Longitud d'Ona (λ): relacionada amb la velocitat de propagació (c) i la freqüència (f) o període (T). (c = λ · f o λ = c · T).

Tipus d'Ones

Tipus:

• Acústiques: vibració mecànica d'un element material. Provoca compressions i expansions alternades.
  • Intensitat: té a veure amb l'amplitud i la potència. Es mesura en decibels (dB): Int = 10 · log(Potència).
  • To: depèn de la freqüència. Té a veure amb el període i la pulsació. L'oïda és doblement logarítmica.
  • Forma d'Ona (v(t)): v(t) = A · sin(wt).
  • Timbre: relacionat amb la composició harmònica (anàlisi de Fourier: A · sin(wt + Ø)).
  • Durada: pot ser finita o no finita.
• Electromagnètiques: es propaguen a través de l'espectre electromagnètic.

Transmissió de Senyals

• Sense Fil: terrestre i per satèl·lit.
• Amb Fil: per a transmetre informació s'han d'evitar interferències.
  • Cable Coaxial: Parts: aïllament, malla conductora i aïllament extern.
  • Fibra Òptica: material amb molta amplada de banda, pèrdues baixes.

Telecomunicacions Analògiques

• Telefonia: amb fil, transporta veu, té micròfon i altaveu. Comunicació full dúplex. Amplada de banda (BW): 3100 Hz.
• Ràdio: sense fils, transmet sons, broadcasting (radiodifusió). Dues tècniques principals:
  • Amplitud Modulada (AM): menor qualitat.
  • Freqüència Modulada (FM): major qualitat.
• Televisió: transmet imatges en moviment i so de forma síncrona.
  • La càmera transforma la imatge i el so en un senyal de vídeo compost.
  • Televisió en Blanc i Negre: basada en la intensitat (luminància).
  • Flicking (Parpelleig): efecte visual causat per una baixa freqüència de refresc. Es pot reduir doblant la quantitat d'imatges enviades (interlaçat).
  • Televisió en Color: utilitza components de color (ex: un canó triple en tubs de raigs catòdics).

Informació Digital

Unitats d'Informació Digital

• Bit (b): unitat mínima d'informació.
• Byte (B): 1 Byte = 8 bits.
• Altres unitats: Nible (4 bits), Word (16 bits), Double Word (32 bits).
• Múltiples: 1 KB (Kilobyte) = 1024 B, 1 MB (Megabyte) = 1024 KB = 1.048.576 B.

Conversió Analògic-Digital

• Mostreig: procés de prendre mostres del senyal analògic a intervals regulars.
  • Període de Mostreig (Ts): temps entre dues mostres consecutives. Sol ser constant.
  • Criteri de Nyquist: la freqüència de mostreig (fs = 1/Ts) ha de ser almenys el doble de la freqüència màxima del senyal original per poder-lo reconstruir correctament (fs ≥ 2 · f_max).
• Quantització: procés d'assignar un valor discret a cada mostra. És la discretització vertical. Les mostres originals tenen infinits valors, la quantització els redueix a un nombre finit de nivells.
  • L'error de quantització (diferència entre el valor original i el quantitzat) no es pot recuperar, però es pot minimitzar augmentant el nombre de nivells de quantització.
• Codificació: procés de representar cada nivell quantitzat amb un codi binari (una seqüència de bits).
  • Els valors quantitzats es converteixen en paraules binàries i es transmeten en sèrie.
  • Com més bits s'utilitzin per a la codificació (n), major serà el nombre de nivells (m = 2ⁿ), menor serà l'error de quantització i major serà la precisió.