¿Cómo se codifica/descodifica la información digital en ondas de luz o de radio?

Codificación:

La información no se puede "transferir a un conjunto de fotones (sin masa) y mantener diferentes "estados" dentro de la luz analógica" . Los fotones en sí mismos 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 los fotones pueden transportar información.

El "estado constituyente 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 mediante varios dispositivos (los más extendidos 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 alguna 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 lo mismo, pero este enfoque no funciona en el mundo real. No puede transferir "pulsos de ondas de radio digitales" de forma inalámbrica; debe enviar señales sinusoidales. Si está obligado a utilizar 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 los que la intensidad o la frecuencia de la luz pueden modularse con información digital. Las razones de esta complicación pueden ser: mayor integridad de la señal, mayor SNR, mayor tasa de bits y muchas más (la tabla se aplica solo a la comunicación por fibra óptica):

Sin embargo, una de las ventajas más importantes de la modulación (quizás incluso la más importante) es que la modulación permite compartir un solo medio físico (tanto alámbrico como inalámbrico) entre numerosos canales lógicos. Por ejemplo: el teléfono, Internet y la televisión se pueden "entregar" en paralelo (simultáneamente) a través de un solo cable de fibra óptica cuando se utiliza el esquema de modulación adecuado.

Descodificación:

Hay dispositivos electrónicos que convierten la intensidad o frecuencia de la luz variable en niveles de voltaje variables (los más comunes son los fotodiodos y las células fotovoltaicas). Una vez que su información esté representada por niveles de voltaje, volverá al 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 ocurre lo mismo, 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 el procesador luego encuentra el carácter usando la tabla de búsqueda y mostrarlo en la pantalla. En los controles remotos de TV, se realiza un tipo de conversión similar utilizando un sensor de infrarrojos. Un transmisor en el control remoto y un receptor en el televisor. Suponga 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 rojo infrarrojo en el televisor detecta la condición de encendido y apagado del control remoto, similar a un interruptor de luz que se enciende y se apaga.
Ahora, en cuanto a las ondas de radio, una canción o su voz desde el micrófono se convierte en una señal eléctrica. El micrófono usa un suministro externo para hacer eso, lo que convierte la vibración del sonido en señales eléctricas. Estas señales eléctricas son de naturaleza analógica. Ahora supongamos que los hemos convertido en señal digital usando ADC (muestreo y cuantificación) y los hemos transmitido usando 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 tu canción en forma de patrones de bits 10111... muy larga. DAC entra en escena, convierte esta señal digital en una señal analógica que es corriente eléctrica. En esta condición, si conecta un altavoz grande a la toma de salida de su computadora donde tiene almacenados estos patrones de bits, la corriente irá directamente al diafragma del altavoz y lo hará vibrar. Aire más vibración es igual al sonido que se generó en tus cuerdas vocales y se convirtió en un micrófono. Entonces, el proceso no es más que la conversión de una forma de energía a otra forma, como el agua que empuja las turbinas y el vapor que genera electricidad. La conversión se realiza mediante transductores y existen diferentes formas de transductores, como el acelerómetro en su teléfono inteligente, 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. Entonces, el proceso no es más que la conversión de una forma de energía a otra forma, como el agua que empuja las turbinas y el vapor que genera electricidad. La conversión se realiza mediante transductores y existen diferentes formas de transductores, como el acelerómetro en su teléfono inteligente, 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. Entonces, el proceso no es más que la conversión de una forma de energía a otra forma, como el agua que empuja las turbinas y el vapor que genera electricidad. La conversión se realiza mediante transductores y existen diferentes formas de transductores, como el acelerómetro en su teléfono inteligente, 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.