1. Codificación de origen:
* Compresión de datos: Este paso reduce el tamaño de los datos que se transmitirán, mejorando la eficiencia y la utilización del ancho de banda. Las técnicas comunes incluyen codificación de Huffman, codificación de longitud de ejecución y métodos más sofisticados como JPEG y MPEG para imágenes y videos. El objetivo es representar la información utilizando menos bits mientras minimiza la pérdida de información.
* Formato de datos: Esto prepara los datos comprimidos para la codificación del canal. Puede implicar estructurar los datos en paquetes o marcos con encabezados que contienen información de direccionamiento y control.
2. Codificación de canales:
Este es el núcleo de la corrección y protección de errores en la comunicación inalámbrica. Agrega redundancia a los datos para habilitar la detección y corrección de los errores introducidos durante la transmisión. Las técnicas comunes incluyen:
* Corrección de error de reenvío (FEC): Agrega bits adicionales al flujo de datos que permite que el receptor detecte y corrija errores sin requerir retransmisión. Los códigos FEC populares incluyen:
* Códigos convolucionales: Emplee una ventana deslizante para generar bits de paridad basados en una secuencia de bits de entrada.
* Códigos turbo: Códigos poderosos que logran un rendimiento casi límite de Shannon (el mejor rendimiento teórico posible).
* Códigos de verificación de paridad de baja densidad (LDPC): Otra clase de códigos poderosos a menudo utilizados en los sistemas inalámbricos modernos.
* Códigos de Reed-Solomon: Efectivo para corregir errores de explosión (múltiples bits consecutivos corrompidos).
* Interleación: Esta técnica extiende los bits codificados a través del tiempo o la frecuencia. Si una explosión de ruido corrompe múltiples bits consecutivos, el intercalación asegura que se extiendan en los datos recibidos, lo que facilita que el decodificador de FEC los corregiera.
3. Modulación:
Este paso convierte los datos digitales codificados en una señal analógica adecuada para la transmisión a través del canal inalámbrico. Existen diferentes esquemas de modulación, cada uno con compensaciones entre la velocidad de datos, la solidez al ruido y la eficiencia energética:
* Llave de cambio de amplitud (preguntar): Representa bits cambiando la amplitud de una onda portadora.
* Clave de cambio de frecuencia (FSK): Representa bits cambiando la frecuencia de una onda portadora.
* Clave de cambio de fase (PSK): Representa bits cambiando la fase de una onda portadora. La tecla de cambio de fase de cuadratura (QPSK) y las variaciones de PSK de orden superior son comunes.
* Modulación de amplitud de cuadratura (Qam): Combina tanto la amplitud como el cambio de fase, lo que permite velocidades de datos más altas.
* Multiplexación de división de frecuencia ortogonal (OFDM): Divide el ancho de banda de transmisión en muchas subportadoras ortogonales, cada una con una parte de los datos. Esto es muy sólido para el desvanecimiento de múltiples trayes (señales que reflejan objetos y llegan en diferentes momentos). Ampliamente utilizado en Wi-Fi, LTE y 5G.
4. Transmisión:
La señal modulada se transmite a través del canal inalámbrico usando una antena.
5. Recepción:
El receptor recoge la señal transmitida, que probablemente se degrada por el ruido e interferencia.
6. Demodulación:
Este paso revierte el proceso de modulación, convirtiendo la señal analógica recibida nuevamente en un flujo de datos digitales.
7. Decodificación del canal:
Este es el reverso de la codificación del canal. El receptor usa el código FEC para detectar y corregir errores en el flujo de datos recibido. Los algoritmos sofisticados se utilizan para estimar los bits transmitidos originales más probables.
8. Decodificación de origen:
Esto invierte la codificación de la fuente, reconstruyendo los datos originales. Si se usó la compresión, este paso descomprime los datos, restaurándolo a su forma original.
En resumen:
Todo el proceso implica un enfoque en capas, donde cada capa contribuye a la transmisión de datos confiable y eficiente. Las técnicas específicas de codificación y decodificación utilizadas dependen de la aplicación, las características del canal inalámbrico y el nivel de rendimiento deseado. Los sistemas inalámbricos modernos a menudo emplean combinaciones complejas de estas técnicas para lograr altas tasas de datos y robustez en entornos desafiantes.