Modulación (telecomunicación) para niños
Modulación engloba el conjunto de técnicas que se usan para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información de forma simultánea además de mejorar la resistencia contra posibles ruidos e interferencias. Según la American National Standard for Telecommunications, la modulación es el proceso, o el resultado del proceso, de variar una característica de una onda portadora de acuerdo con una señal que transporta información. El propósito de la modulación es sobreponer señales en las ondas portadoras.
Básicamente, la modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora, que es la información que queremos transmitir.
Un modulador es un dispositivo o circuito que realiza la modulación. Un demodulador (a veces detector) es un circuito que realiza demodulación, el inverso de la modulación. Un módem (de modulador–demodulador), utilizado en la comunicación bidireccional, puede realizar ambas operaciones. La banda de frecuencia ocupada por la señal de modulación se denomina banda base, mientras que la banda de frecuencia más alta ocupada por la portadora modulada se denomina banda de paso.
En la modulación analógica se imprime una señal de modulación analógica en la portadora. Los ejemplos son modulación de amplitud (AM) en la que la amplitud (fuerza) de la onda portadora varía según la señal de modulación, y modulación de frecuencia (FM) en la que la frecuencia de la onda portadora es variada por la señal de modulación. Estos fueron los primeros tipos de modulación y se utilizan para transmitir una señal de audio que representa el sonido, radiodifusión en AM y FM. Los sistemas más recientes utilizan modulación digital, que imprime una señal digital que consiste en una secuencia de dígitos binarios (bits), un flujo de bits, en la portadora, mediante medios de mapeo de bits a elementos de un alfabeto discreto para ser transmitidos. Este alfabeto puede consistir en un conjunto de números reales o complejos, o secuencias, como oscilaciones de diferentes frecuencias, la llamada modulación frequency-shift keying (FSK). Un método de modulación digital más complicado que emplea múltiples portadoras, la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), se utiliza en redes WiFi, emisora de radio digital y transmisión de televisión por cable digital.
Contenido
Frecuencia portadora
Una señal portadora es una onda eléctrica que puede ser modificada en alguno de sus parámetros por la señal de información (sonido, imagen o datos) para obtener una señal modulada y que se transporta por el canal de comunicaciones.
El uso de una onda portadora también soluciona muchos problemas de circuito, antena, propagación y ruido. Por ello, una antena práctica debe tener un tamaño aproximado al de la longitud de onda de la onda electromagnética de la señal que se va a transmitir. Si las ondas de sonido se difundieran directamente en forma de señales electromagnéticas , la antena tendría que tener más de un kilómetro de altura. Usando frecuencias mucho más altas para la portadora, el tamaño de la antena se reduce significativamente porque las frecuencias más altas tienen longitudes de ondas más cortas.
Una emisora de radio AM normalmente tiene una serie de letras asociadas: por ejemplo, KPBS. Sin embargo, una forma más práctica de referirse a una emisora de radio es por su frecuencia portadora, como 101.1 MHz, que es la frecuencia con la que se debe sintonizar la radio. En el caso de las FM, la frecuencia portadora es de 87 a 108 MHz. El uso de frecuencias portadoras en las FM ha añadido complejidad en cuanto que la frecuencia portadora cambia con el salto de frecuencia o la secuencia de chipping directa para que la señal sea más inmune a la interferencia y el ruido. El chipping es el proceso consistente en convertir cada bit de datos en una cadena de chips expandida denominada secuencia de chipping. Es el mecanismo que permite a los dispositivos inalámbricos leer datos cuando se pierden porciones de señal.
El proceso de recuperar la información de las ondas portadoras se denomina demodulación. En esencia, es invertir los pasos utilizados para modular los datos. En general, a medida que los esquemas de transmisión o modulación(compresión) se hacen más complejos y la velocidad de transmisión de datos aumenta, la inmunidad al ruido se reduce y la cobertura disminuye.
Técnicas de modulación empleadas
Uno de los objetivos de las comunicaciones es utilizar una frecuencia portadora como frecuencia básica de una comunicación, pero modificándola siguiendo un proceso denominado modulación para codificar la información en la onda portadora.
Las formas básicas de Modulación son:
- Amplitud
- Modulación en Amplitud - Doble banda lateral con portadora - AM
- Doble banda lateral sin portadora - DBL-SP
- Banda lateral única - BLU
- Angular
- Modulación en Frecuencia - FM
- Modulación en Fase - PM
Modulación Analógica
Las tres técnicas de modulación analógica son:
- Modulación de la amplitud (AM o amplitud modulada).
- Modulación de la frecuencia (FM o frecuencia modulada).
- Modulación de la fase (PM o fase modulada).
La mayoría de los sistemas de comunicación utilizan alguna de estas tres técnicas de modulación básicas, o una combinación de ellas. Las Radios están basadas en AM y FM siendo la FM la de mejor calidad debido a la ventaja que tiene por manejar mayores frecuencias y mayores anchos de banda que mejoran la percepción por el contenido que se puede transmitir.
Modulación Digital
Los siguientes son algunos de casos extremos de estas técnicas:
- Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK, Amplitude Shift Keying)
- Desactiva la amplitud durante toda la trayectoria
- Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK,Frecuency Shift Keying)
- Salta a una frecuencia extrema.
- Modulación por desplazamiento de fase (PSK, Phase Shift Keying)
- Desplaza la fase 180 grados.
Tipos de modulación
Dependiendo del parámetro sobre el que se actúe, tenemos los distintos tipos de modulación:
- Modulación en doble banda lateral (DSB o DBL)
- Modulación de amplitud (AM)
- Modulación de fase (PM)
- Modulación de frecuencia (FM)
- Modulación banda lateral única (SSB o BLU)
- Modulación de banda lateral vestigial (VSB, VSB-AM, o BLV)
- Modulación de amplitud en cuadratura (QAM)
- Modulación por división ortogonal de frecuencia (OFDM), también conocida como 'Modulación por multitono discreto' (DMT)
- Modulación de Espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS)
- Modulación por longitud de onda
- Modulación en anillo
Cuando la OFDM se usa en conjunción con técnicas de codificación de canal, se denomina Modulación por división ortogonal de frecuencia codificada (COFDM).
También se emplean técnicas de modulación por impulsos, pudiendo citar entre ellas:
- Modulación por impulsos codificados (PCM)
- Modulación por anchura de pulsos (PWM)
- Modulación por amplitud de pulsos (PAM)
- Modulación por posición de pulsos (PPM)
Cuando la señal es una indicación simple on-off a baja velocidad, como una transmisión en código Morse o radioteletipo (RTTY), la modulación se denomina manipulación, modulación por desplazamiento, así tenemos:
- Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK)
- Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK)
- Modulación por desplazamiento de fase (PSK)
- Modulación por desplazamiento de amplitud y fase (APSK o APK)
La transmisión de radioteletipo (RTTY) puede ser considerada como una forma simple de Modulación por impulsos codificados
Cuando se usa el código Morse para conmutar on-off la onda portadora, no se usa el término 'manipulación de amplitud', sino operación en onda continua (CW).
La modulación se usa frecuentemente en conjunción con varios métodos de acceso de canal. Otras formas de modulación más complejas son (PSK),(QAM),(I/Q),(QFSK),etc.
Véase también
En inglés: Modulation Facts for Kids
- Clavaje
- Modulador
- Transmodulador
- Técnicas de modulación
