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Señal digital (procesamiento de señales)

La señal digital roja es la representación muestreada y cuantificada de la señal analógica gris. Una señal digital está formada por una secuencia de muestras, que en este caso son números enteros: 4, 5, 4, 3, 4, 6...

En el contexto del procesamiento de señales digitales (DSP), una señal digital es una señal de amplitud cuantificada y tiempo discreto . En otras palabras, es una señal muestreada que consiste en muestras que toman valores de un conjunto discreto (un conjunto contable que se puede mapear uno a uno a un subconjunto de números enteros ). Si ese conjunto discreto es finito, los valores discretos se pueden representar con palabras digitales de un ancho finito . Lo más común es que estos valores discretos se representen como palabras de punto fijo (ya sea proporcionales a los valores de la forma de onda o compandidas ) o palabras de punto flotante . [1] [2] [3] [4] [5]

Forma de onda de coseno discreta con una frecuencia de 50 Hz y una tasa de muestreo de 1000 muestras/seg, que satisface eficientemente el teorema de muestreo para la reconstrucción de la función de coseno original a partir de muestras. (Los efectos de la cuantificación son demasiado sutiles para ser vistos en este gráfico).

El proceso de conversión de analógico a digital produce una señal digital. [6] Se puede pensar que el proceso de conversión ocurre en dos pasos:

  1. muestreo , que produce una señal de tiempo discreto de valor continuo, y
  2. cuantificación , que reemplaza cada valor de muestra con una aproximación seleccionada de un conjunto discreto dado (por ejemplo, truncando o redondeando).

Una señal analógica se puede reconstruir después de la conversión a digital (hasta la precisión proporcionada por la cuantificación utilizada), siempre que la señal tenga una potencia despreciable en frecuencias superiores al límite de Nyquist y no sature el cuantificador.

Las señales digitales prácticas más comunes se representan como 8 bits (256 niveles), 16 bits (65.536 niveles), 24 bits (16,8 millones de niveles) y 32 bits (4.3 mil millones de niveles) mediante modulación por código de pulsos , donde el número de niveles de cuantificación no está necesariamente limitado a potencias de dos . En muchas aplicaciones DSP se utiliza una representación de punto flotante .

Referencias

  1. ^ Smith, Steven W. (6 de noviembre de 2002). "3". Procesamiento de señales digitales: una guía práctica para ingenieros y científicos . Desmitificando la tecnología. Vol. 1 (1.ª ed.). Newnes . Págs. 35–39. ISBN. 075067444X.
  2. ^ Harris, Frederic J. (24 de mayo de 2004). "1.1". Procesamiento de señales multifrecuencia para sistemas de comunicación . Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall PTR. p. 2. ISBN 0131465112.
  3. ^ Vaseghi, Saeed V. (2 de marzo de 2009). "1.4". Procesamiento avanzado de señales digitales y reducción de ruido (4.ª ed.). Chichester, West Suffix, Reino Unido: John Wiley & Sons. pág. 23. ISBN 978-0470754061.
  4. ^ Diniz, Paulo SR; Eduardo AB da Silva; Sergio L. Netto (13 de septiembre de 2010). "1.1". Procesamiento de señales digitales: análisis y diseño de sistemas (2 ed.). Nueva York y Reino Unido: Cambridge University Press. pag. 5.ISBN​ 978-0521887755.
  5. ^ Manolakis, Dimitris G .; Vinay K. Ingle (21 de noviembre de 2011). "1.1.1". Procesamiento de señales digitales aplicado: teoría y práctica . Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press. pág. 5. ISBN 978-0521110020.
  6. ^ Ingle, Vinay K.; John G. Proakis (1 de enero de 2011). "1.1". Procesamiento de señales digitales con MATLAB (3.ª edición). Stamford, CT: CL Engineering. pág. 3. ISBN 978-1111427375.