2019/09/09

Teleco in a nutshell v8.0: Modulaciones

¡Muy buenas!


Si has venido siguiendo esta serie de posts, ya serás un experto en ondas, espectros y ruido. No obstante, aún no os hemos dicho nada sobre uno de los elementos más importantes en las telecomunicaciones. Antes de nada, dejadnos plantearos un par de problemas:

Imaginad que queremos transmitir una voz humana (20Hz-20kHz) a través de un medio que genera unas pérdidas enormes para esas frecuencias. ¿Cómo podemos enviar la información?

Imaginad que ahora queremos enviar simultáneamente dos voces. Si las enviamos juntas se mezclarán, escuchando las dos voces a la vez (por cierto, hace años esto era muy común en telefonía, escuchando de vez en cuando otra conversación; lo que se conoce como diafonía). ¿Cómo podemos enviarlas a la vez, pero separadas?

Respuesta: Llevándonos la señal a otra frecuencia, modulándola.

La modulación consiste en hacer que un parámetro de una onda portadora (normalmente una sinusoide) cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora (la señal original), que es la información que queremos transmitir.

Esto quiere decir que pasamos a enviar una sinusoide en la que cambia uno o varios de sus valores (amplitud, frecuencia y fase) en función de la forma de la onda de la señal original. En señales analógicas tenemos (entre otras en las que no vamos a entrar) dos modulaciones muy conocidas y una tercera que no tanto (de hecho, no se usa) en función del parámetro que estemos modificando en la onda portadora:


  • Amplitud Modulada (AM)
  • Frecuencia Modulada (FM)
  • Fase Modulada (PM)

“¡Eh! No hablasteis de fases en el post de ondas…”

Cierto. Haberlo introducido en aquel momento sólo hubiera complicado aún más el post, y no hubiera sido interesante… hasta ahora.

La fase de una onda es un concepto complicado de explicar. Podríamos decir que es la diferencia temporal de una onda con una referencia. En el post de ondas os enseñamos una onda seno, cuyo valor en el momento 0 es nulo. ¿Qué pasaría si tuviéramos otra onda idéntica, pero que en el momento 0 tiene el valor de su máxima amplitud? ¿O nulo también, pero que decreciese desde ese momento? Veámoslo en una gráfica:
Tres sinusoides con diferentes fases

En la figura vemos una sinusoide azul, tal y como la conocemos. Otra verde, que decrece a partir del momento 0; y otra roja, que alcanza su máximo en el momento 0 (a esta sinusoide la llamamos coseno). Como puede apreciarse, son la misma onda, solo que desplazada horizontalmente en el tiempo. Esto es la fase: la diferencia respecto a la referencia (en este caso la función seno).

Vale, ¿y con las señales digitales qué hacemos? ¿Enviamos una onda cuadrada de una antena a otra a través de kilómetros de aire o cable? No, esto provocaría unas pérdidas terribles y un consumo de ancho de banda enorme. También se modula. 
En este caso, y también entre otras muchas que no vamos a ver [ :( ], tenemos a las modulaciones hermanas del mundo analógico junto con otra modulación que no tenía sentido en el mundo analógico pero que es “la reina del baile” en el mundo digital:
  • Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK)
  • Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK)
  • Modulación por desplazamiento de fase (PSK)
  • Modulación de amplitud en cuadratura (QAM)
¡Hay muchas técnicas de modulación! [Wikipedia]
Este post es simplemente una introducción a la modulación. En los siguientes, analizaremos en detalle cada una de las técnicas que hemos mencionado en este artículo.

¡Muchas gracias por leernos!


Y si os habéis quedado con ganas de más, ya sabéis:
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