¿Cómo se codifica / decodifica la información digital en luz u ondas de radio?

Codificación:

La información no se puede "transferir a un conjunto de fotones (sin masa) y mantener" estados "variables dentro de la luz analógica" . Los fotones en sí no almacenan / transportan la información dentro de ellos, pero las variaciones en el número de fotones (flujo, intensidad), o la variación en la frecuencia de fotones pueden llevar informacion.

"El estado constitutivo de la materia (y los" estados "representados por ellos) en un circuito" son (generalmente) solo niveles de voltaje variables. Estos niveles de voltaje se pueden convertir en intensidad de luz variable o frecuencia variable por varios dispositivos (los más difundidos son los LED y los láseres). Por lo tanto, la información (digital) presente en su circuito se puede convertir en luz usando esquemas relativamente simples; simplemente encienda y apague la luz de una manera predeterminada (por ejemplo, el código Morse como lo sugiere @Passerby).

Las ondas de radio, por otro lado, tienen que ver con señales sinusoidales. Sí, desde el punto de vista teórico se puede pensar que la luz y las ondas de radio son iguales, pero este enfoque no funciona en el mundo real. No puede transferir el "pulso de radio digital" de forma inalámbrica; debe enviar señales sinusoidales. Si está obligado a usar señales sinusoidales, hay tres parámetros que puede cambiar para codificar su información digital: amplitud, frecuencia y fase. Esta codificación se llama modulación y es un tema muy amplio (con muchos aspectos matemáticos).

Tenga en cuenta que aunque puede enviar información digital a través de la luz sin emplear esquemas de modulación, hay casos en que la intensidad o la frecuencia de la luz se pueden modular con información digital. Los motivos de esta complicación pueden ser: mayor integridad de la señal, mayor SNR, mayor tasa de bits y muchos más (la tabla se aplica a la comunicación solo a través de fibra óptica):

Sinembargo,unadelasventajasmásimportantesdelamodulación(quizásinclusolamásimportante)esquelamodulaciónpermitecompartirunsolomediofísico(tantocableadocomoinalámbrico)entrenumerososcanaleslógicos.Porejemplo:elteléfono,internetylatelevisiónsepueden"entregar" en paralelo (simultáneamente) a través de un solo cable de fibra óptica cuando se usa el esquema de modulación adecuado.

Decodificación:

Hay dispositivos electrónicos que convierten la intensidad o la frecuencia de la luz variable a niveles de voltaje variables (los más comunes son los fotodiodos y las células fotovoltaicas). Una vez que su información está representada por los niveles de voltaje, está nuevamente en el diseño electrónico habitual. Es posible que sea necesario implementar varios esquemas de demodulación, dependiendo de los esquemas de modulación utilizados inicialmente.

Para las ondas de radio, lo mismo es cierto, pero la señal recibida es una sinusoide modulada, por lo que siempre se utilizan esquemas de demodulación. El dispositivo que recibe ondas de radio y las convierte en niveles de voltaje se llama "antena".

Imagine 1 y 0 patrones de bits simples 1 significa alto voltaje y 0 significa bajo voltaje. ahora, 7 de estos 1 y 0 forman códigos ASCII 0100-0001 (41 en hexadecimal) equivalentes a A. Ahora considere esto cada vez que presiona una tecla en el teclado, este patrón de bits se transmite al procesador y luego el procesador encuentra caracteres utilizando la tabla de consulta y mostrarlo en la pantalla. En los controles remotos de TV, un tipo similar de conversión se lleva a cabo utilizando un sensor infrarrojo. Un transmisor en el mando a distancia y el receptor en el televisor. Supongamos que cada botón del control remoto está codificado en un patrón de bits y el patrón de bits y la función correspondiente se guardan en la TV. Un detector de infrarrojos rojo en el televisor detecta la condición de encendido y apagado del control remoto, similar a un interruptor de luz encendido y apagado.
Ahora que llega a las ondas de radio, una canción o su voz de micrófono se convierte en señal eléctrica. El micrófono usa una fuente externa para hacer eso, lo que convierte la vibración del sonido en señales eléctricas. Estas señales eléctricas son de naturaleza analógica. Ahora supongamos que los convertimos en señal digital utilizando ADC (muestreo y cuantificación) y los transmitimos utilizando ondas de radio. Aquí, la onda de radio no es más que un operador como FedEx o cualquier servicio de mensajería. En el lado del receptor, los patrones de bits se extraen de las ondas de radio. Así que ahora tenemos su canción en forma de patrones de bits 10111 ...... muy larga. El DAC aparece en la imagen y convierte esta señal digital en una señal analógica que es una corriente eléctrica. En esta condición, si conecta un altavoz grande al zócalo de salida de su computadora donde tiene almacenado este patrón de bits, la corriente irá directamente al diafragma del altavoz y lo hará vibrar. El aire más la vibración equivale al sonido que se generó en las cuerdas vocales y se convirtió en micrófono. Por lo tanto, el proceso no es más que la conversión de una forma de energía a otra, al igual que el agua que empuja las turbinas y la electricidad que genera vapor. La conversión realizada por transductores y en su teléfono inteligente tiene diferentes formas de transductor, como el acelerómetro, que convierte el movimiento en corriente eléctrica. Cámara en smartphone que convierte la luz en corriente eléctrica. La impresora, por otro lado, convierte la corriente eléctrica en material escrito.