Banda base

Rango de frecuencias ocupadas por una señal no modulada

Espectro de una señal de banda base , energía E por unidad de frecuencia en función de la frecuencia f . La energía total es el área bajo la curva.

En telecomunicaciones y procesamiento de señales , la banda base es el rango de frecuencias ocupado por una señal que no ha sido modulada a frecuencias más altas. ^[1] Las señales de banda base generalmente se originan en transductores , que convierten alguna otra variable en una señal eléctrica. Por ejemplo, la salida electrónica de un micrófono es una señal de banda base que es análoga al audio de voz aplicado. En la radiodifusión analógica convencional , la señal de audio de banda base se utiliza para modular una señal portadora de RF de una frecuencia mucho más alta.

Una señal de banda base puede tener componentes de frecuencia que llegan hasta la polarización de CC , o al menos tendrá un ancho de banda de relación alto . Una señal de banda base modulada se denomina señal de banda de paso . Ocupa un rango más alto de frecuencias y tiene una relación y un ancho de banda fraccional más bajos .

Varios usos

Señal de banda base

Una señal de banda base o señal de paso bajo es una señal que puede incluir frecuencias muy cercanas a cero, en comparación con su frecuencia más alta (por ejemplo, una forma de onda de sonido puede considerarse una señal de banda base, mientras que una señal de radio o cualquier otra señal modulada no lo es). ^[2]

El ancho de banda de banda base es igual a la frecuencia más alta de una señal o sistema, o a un límite superior de dichas frecuencias, ^[3] por ejemplo, la frecuencia de corte superior de un filtro de paso bajo . Por el contrario, el ancho de banda de banda de paso es la diferencia entre una frecuencia más alta y una frecuencia más baja distinta de cero.

Canal de banda base

Un canal de banda base o canal de paso bajo (o sistema , o red ) es un canal de comunicación que puede transferir frecuencias muy cercanas a cero. ^[4] Algunos ejemplos son los cables seriales y las redes de área local (LAN), a diferencia de los canales de banda de paso , como los canales de radiofrecuencia y los cables filtrados de banda de paso de la red telefónica analógica. La multiplexación por división de frecuencia (FDM) permite que un cable telefónico analógico transmita una llamada telefónica de banda base, simultáneamente como una o varias llamadas telefónicas moduladas por portadora.

Transmisión digital en banda base

La transmisión de banda base digital, también conocida como codificación de línea , ^[5] tiene como objetivo transferir un flujo de bits digitales a través de un canal de banda base, normalmente un cable sin filtrar, a diferencia de la transmisión de banda de paso , también conocida como transmisión modulada por portadora . ^[6] La transmisión de banda de paso hace posible la comunicación a través de un canal filtrado por paso de banda, como el bucle local de la red telefónica o un canal inalámbrico de banda limitada. ^[7]

Transmisión de banda base en Ethernet

La palabra "BASE" en los estándares de capa física de Ethernet , por ejemplo 10BASE5 , 100BASE-TX y 1000BASE-SX , implica transmisión digital de banda base (es decir, que se utiliza un código de línea y un cable sin filtrar). ^{[8] [9]}

Procesador de banda base

Un procesador de banda base, también conocido como BP o BBP, se utiliza para procesar la señal digital convertida a una frecuencia inferior y recuperar datos esenciales para un sistema digital inalámbrico. El bloque de procesamiento de banda base en los receptores GNSS es responsable de proporcionar datos observables: es decir, pseudodistancias de código y mediciones de fase de portadora, así como datos de navegación. ^[7]

Señal de banda base equivalente

A la izquierda hay una parte del transmisor, que recibirá un flujo de datos de IQ de banda base y los usará para modular en amplitud la señal de un oscilador local, tanto la onda sinusoidal estándar del LO como también una versión con un desplazamiento de fase de 90° (en fase y en cuadratura); estas señales moduladas se combinan para formar la representación de frecuencia intermedia IF. En un transmisor típico, la IF se convertiría en frecuencia ascendente, se filtraría, se amplificaría y luego se transmitiría desde una antena (no se muestran).
A la derecha vemos un aspecto del receptor. Después de una amplificación, filtrado y conversión descendente de bajo ruido (no se muestra) a una IF, la señal se mezcla con la onda sinusoidal en fase del LO y también con la versión en cuadratura del LO, lo que da una representación compleja (o bidimensional) de la señal. Estos datos de IQ se podrían suministrar a un procesador de señal digital para extraer símbolos o datos.

Una señal de banda base equivalente o señal de paso bajo equivalente es una representación de valor complejo de la señal física modulada (la llamada señal de banda de paso o señal de RF ). Es un concepto dentro de los métodos de modulación analógicos y digitales para señales (de banda de paso) con frecuencia portadora constante o variable (por ejemplo, ASK , PSK , QAM y FSK ). La señal de banda base equivalente es donde es la señal en fase, la señal de fase en cuadratura y la unidad imaginaria. Esta señal a veces se denomina datos IQ . En un método de modulación digital, las señales y de cada símbolo de modulación son evidentes a partir del diagrama de constelación . El espectro de frecuencia de esta señal incluye frecuencias negativas y positivas. La señal de banda de paso física corresponde a ${\displaystyle Z(t)=I(t)+jQ(t)\,}$ ${\displaystyle I(t)}$ ${\displaystyle Q(t)}$ ${\displaystyle j}$ ${\displaystyle I(t)}$ ${\displaystyle Q(t)}$

${\displaystyle I(t)\cos(\omega t)-Q(t)\sin(\omega t)=\mathrm {Re} \{Z(t)e^{j\omega t}\}\,}$

donde es la frecuencia angular de la portadora en rad/s. ^[10] ${\displaystyle \omega }$

Modulación

Una señal en banda base se utiliza a menudo para modular una señal portadora de frecuencia más alta con el fin de que pueda transmitirse por radio. La modulación da como resultado el desplazamiento de la señal a frecuencias mucho más altas (frecuencias de radio o RF) de las que abarcaba originalmente. Una consecuencia clave de la modulación de amplitud (AM) de doble banda lateral habitual es que el rango de frecuencias que abarca la señal (su ancho de banda espectral ) se duplica. Por lo tanto, el ancho de banda de RF de una señal (medido desde la frecuencia más baja en lugar de 0 Hz) es el doble de su ancho de banda de banda base. Se pueden tomar medidas para reducir este efecto, como la modulación de banda lateral única . Por el contrario, algunos esquemas de transmisión, como la modulación de frecuencia, utilizan incluso más ancho de banda.

La siguiente figura muestra la modulación AM:

Comparación de la versión de banda base equivalente de una señal y su versión de RF modulada en AM (doble banda lateral ), que muestra la duplicación típica del ancho de banda ocupado.

Véase también

• Envolvente compleja
• Banda ancha
• Componentes en fase y en cuadratura
• Banda estrecha
• Banda ancha

Referencias

1. Jeff Rutenbeck, Términos técnicos: lo que todo profesional de las telecomunicaciones y los medios digitales debería saber , pág. 24, CRC Press, 2012 ISBN  1136034501
2. Steven Alan Tretter (1995). Diseño de sistemas de comunicación mediante algoritmos DSP: con experimentos de laboratorio para el TMS320C30. Springer. ISBN 0-306-45032-1.
3. Mischa Schwartz (1970). Información, transmisión, modulación y ruido: un enfoque unificado para los sistemas de comunicación. McGraw-Hill. ISBN 9780070557611.
4. Chris C. Bissell y David A. Chapman (1992). Transmisión de señales digitales. Cambridge University Press. ISBN 0-521-42557-3.
5. Mikael Gustavsson y J. Jacob Wikner (2000). Convertidores de datos CMOS para comunicaciones. Saltador. ISBN 0-7923-7780-X.
6. Jan WM Bergmans (1996). Transmisión y grabación de banda base digital. Springer. ISBN 0-7923-9775-4.
7. "Procesamiento de banda base - Navipedia". gssc.esa.int . Consultado el 4 de julio de 2022 .
8. IEEE 802.3 1.2.3 Capa física y notación de medios
9. "Programa IEEE Get". IEEE . IEEE. Archivado desde el original el 25 de noviembre de 2010 . Consultado el 29 de marzo de 2017 .
10. Proakis, John G. Comunicaciones digitales , 4.ª edición. McGraw-Hill, 2001. pág. 150.