Multiplexación por división de frecuencias ortogonales para niños
La Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales (conocida como OFDM, por sus siglas en inglés Orthogonal Frequency Division Multiplexing) es una técnica especial para enviar información digital. Imagina que quieres enviar muchos mensajes al mismo tiempo a través de una conexión. En lugar de enviar un mensaje grande y rápido, OFDM divide ese mensaje en muchas partes más pequeñas. Cada una de estas partes se envía en una "onda" o "señal" de radio diferente, pero muy cercana en frecuencia a las demás.
Piensa en ello como si tuvieras muchas estaciones de radio transmitiendo al mismo tiempo, pero de una manera tan organizada que sus señales no se estorben entre sí. Cada una de estas "mini-estaciones" lleva un pedacito de la información total. Esto hace que la transmisión sea muy eficiente y resistente a problemas que pueden ocurrir en el camino, como interferencias o ecos.
OFDM es una tecnología muy importante hoy en día. Se usa en muchas cosas que usas a diario, como la televisión digital, la radio digital, el Internet de alta velocidad (como el que llega a tu casa por DSL), las redes inalámbricas (como el Wi-Fi), las comunicaciones a través de la red eléctrica y la telefonía móvil 4G.
Contenido
¿Cómo funciona OFDM?
OFDM fue inventada por el ingeniero Robert W. Chang en 1966. La idea principal es enviar muchos datos a la vez usando varias señales más pequeñas, llamadas "subportadoras". Estas subportadoras están muy cerca unas de otras en el espectro de frecuencias, pero están diseñadas para ser "ortogonales". Esto significa que, aunque se superpongan un poco, no se interfieren entre sí. Es como si cada una tuviera su propio camino claro para llevar la información.
Más tarde, en 1971, otros ingenieros, Stephen Weinstein y Paul Ebert, mejoraron OFDM añadiendo un "intervalo de guarda". Este es un pequeño espacio de tiempo entre cada parte de la señal. Este espacio ayuda a que las señales no se mezclen y a que la transmisión sea aún más clara, incluso cuando hay ecos o la señal rebota en diferentes objetos.
Cada una de estas subportadoras lleva una parte de la información usando métodos de codificación como QAM o PSK. Al usar muchas subportadoras lentas en lugar de una sola muy rápida, OFDM puede manejar mejor los problemas de la señal sin necesidad de equipos muy complicados para corregirlos. Esto también permite que varios transmisores envíen la misma señal al mismo tiempo en la misma frecuencia sin causar interferencias, lo cual es útil en redes grandes.
El transmisor de OFDM
Para entender cómo funciona un sistema OFDM, podemos ver cómo se envía la señal:
1. División de datos: Primero, los datos que se van a enviar (que son una secuencia de números binarios) se dividen en muchas partes más pequeñas y se envían en paralelo. 2. Codificación: Cada una de estas partes se codifica en "símbolos". Un símbolo es una forma de representar un grupo de bits, a menudo usando números complejos. 3. Cálculo especial: Luego, se realiza un cálculo matemático especial llamado "transformada rápida inversa de Fourier" (IFFT). Este cálculo convierte los símbolos en un conjunto de muestras de señal en el tiempo. 4. Conversión a analógico: Estas muestras se convierten de digital a analógico. 5. Modulación y envío: Finalmente, estas señales analógicas se usan para modular (o "montar") las ondas de radio que se enviarán al aire. Todas estas ondas se suman y se transmiten como una única señal OFDM.
Estándares que utilizan OFDM
OFDM es la base de muchos estándares de comunicación que usamos hoy:
IEEE 802.11a
Este estándar se usa en las redes locales y metropolitanas, como el Wi-Fi. El 802.11a usa OFDM para enviar datos en la banda de frecuencia de 5 GHz. Esto permite velocidades de transmisión de hasta 54 Mbps (megabits por segundo). Es una de las primeras versiones del Wi-Fi que usó OFDM.
IEEE 802.11g
El estándar 802.11g, creado en 2003, es una mezcla de 802.11a y 802.11b. También usa la tecnología OFDM para aumentar la velocidad de transmisión, pero lo hace en la banda de frecuencia de 2.4 GHz, que es la misma que usa el 802.11b. Esto lo hizo muy popular porque ofrecía velocidades más altas manteniendo la compatibilidad con dispositivos más antiguos.
IEEE 802.16 (WiMAX)
Este estándar, también conocido como WiMAX, usa OFDM para conexiones inalámbricas de mayor alcance. Puede usar muchas subportadoras (hasta 4096) para enviar datos. Hay dos modos principales:
- OFDM: Para distancias más cortas, como dentro de oficinas o casas.
- OFDMA: Divide las subportadoras en grupos más pequeños, lo que permite que varios usuarios compartan la conexión de manera más eficiente y con diferentes velocidades.
DVB-T
El estándar DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial) es el que se usa para la televisión digital terrestre (TDT) en muchos países. Utiliza una versión de OFDM llamada COFDM (OFDM codificado). Este sistema es muy bueno para transmitir televisión porque puede manejar bien las interferencias y permite que varias antenas envíen la misma señal en la misma frecuencia, mejorando la cobertura.
Sistemas que utilizan OFDM
Aquí tienes una lista de algunos sistemas y tecnologías que usan la modulación OFDM:
- Las normas de televisión digital terrestre como DVB-T e ISDB-T.
- La radio digital DAB y DRM.
- El protocolo de DSL para Internet.
- Las redes inalámbricas IEEE 802.11a/g/n (Wi-Fi).
- El sistema de transmisión inalámbrica de datos WiMAX.
- El sistema de transmisión de datos de Power Line Communications (PLC), que usa la red eléctrica para enviar datos.
- La telefonía móvil 4G LTE.
Galería de imágenes
-
Diagrama simplificado de un transmisor OFDM.
Véase también
En inglés: Orthogonal frequency-division multiplexing Facts for Kids
