Modulación y desmodulación
Modulación
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.
Onda portadora
Una onda portadora es una
onda, generalmente senoidal, modificada en alguno de sus parámetros (amplitud,
frecuencia o fase) por una señal de entrada denominada moduladora con el fin de
transmitir una información.1 Esta onda portadora es de una frecuencia mucho
más alta que la de la señal moduladora.
Al modular una señal, se
desplaza su contenido espectral en frecuencia, ocupando un cierto ancho de
banda alrededor de la frecuencia de la onda portadora. Esto permite multiplexar
en frecuencia varias señales simplemente utilizando diferentes ondas portadoras
y conseguir así un uso más eficiente del espectro de frecuencias.
En telecomunicaciones, la
longitud de onda de la onda portadora (λ), expresada en metros (m), de la señal
se relaciona con la velocidad de la luz (c), expresada en metros por segundo
(m/s), dividida por la frecuencia (f), en hercios (Hz), de acuerdo con la
expresión:
Onda sinusoidal
representa el valor de la
tensión de la Corriente alterna a través de un tiempo continuamente variable,
en un par de ejes cartesianos marcados en amplitud y tiempo. Responde a la
corriente de canalización generada en las grandes plantas eléctricas del mundo.
También responden a la misma forma, todas las corrientes destinadas a generar
los campos electromagnéticos de las ondas de radio.
La Corriente alterna se genera
por diferentes métodos. Los más utilizados son los mecánicos rotativos, o
alternadores de las bobinas eléctricas, para grandes potencias, y los
electrónicos cuando las mismas son pequeñas. Esta manera de generar la
corriente, determinará su Ley de Variación con respecto al tiempo.
¿Porque se modula una señal?
Es necesario modular las
señales por diferentes razones:
1) Si todos los usuarios
transmiten a la frecuencia de la señal original o moduladora, no será posible
reconocer la información inteligente contenida en dicha señal, debido a la
interferencia entre las señales transmitidas por diferentes usuarios.
2) A altas frecuencias se
tiene mayor eficiencia en la transmisión, de acuerdo al medio que se emplee.
3) Se aprovecha mejor el
espectro electromagnético, ya que permite la multiplexación por frecuencias.
Multiplexación: es la
combinación de dos o más canales de información en un solo medio de transmisión
usando un dispositivo llamado multiplexor. El proceso inverso se conoce como
demultiplexación. Un concepto muy similar es el de control de acceso al medio.
4) En caso de transmisión
inalámbrica, las antenas tienen medidas más razonables.
En resumen, la modulación
permite aprovechar mejor el canal de comunicación ya que posibilita transmitir
más información en forma simultánea por un mismo canal y/o proteger la
información de posibles interferencias y ruidos.
Método de modulación
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.1
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 y digital
Analógica
Se utiliza cuando se desea
transmitir la señal analógica a una frecuencia diferente o con un ancho de banda
menor. La modulación se puede realizar utilizando cambios de amplitud,
frecuencia o fase de la señal portadora.
La modulación de amplitud (AM) es
una técnica utilizada en la comunicación electrónica, más comúnmente para la
transmisión de información a través de una onda transversal de televisión. La
modulación en amplitud (AM) funciona mediante la variación de la amplitud de la
señal transmitida en relación con la información que se envía.
Contrastando esta con la modulación de frecuencia, en la que se varía la frecuencia, y la modulación de fase, en la que se varía la fase. A mediados de la década de 1870, una forma de modulación de amplitud, inicialmente llamada "corrientes ondulatorias", fue el primer método para enviar con éxito audio a través de líneas telefónicas con una calidad aceptable.
La frecuencia modulada (FM) o
modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a
través de una onda portadora variando su frecuencia.
Es usada comúnmente en las
radiofrecuencias de muy alta frecuencia por la alta fidelidad de la
radiodifusión de la música y el habla. El sonido de la televisión analógica
también es difundido por medio de FM.
Un formulario de banda estrecha se utiliza para comunicaciones de voz en la radio comercial y en las configuraciones de aficionados. El tipo usado en la radiodifusión FM es generalmente llamado amplia-FM o W-FM (de la siglas en inglés "Wide-FM"). En la radio de dos vías, la banda estrecha o N-FM (de la sigla en inglés "Narrow-FM") es utilizada para ahorrar ancho de banda. Además, se utiliza para enviar señales al espacio.
Digital
Es un proceso mediante el cual
se trasforman los símbolos digitales en forma de onda adecuadas para la
transmisión sobre un canal de comunicación.
La modulación digital se
divide dos clases:
- PSK (Phase shift keying)
Codificación por cambio de fase.
- QAM (Quadrature amplitude
modulatio) En este caso se cambia la amplitud y fase de la
portadora según la
modulación/señal digital que representa los datos.
Técnicas de Modulación
Digital: Los códigos básicos son:
Código RZ
Código NRZ
Código BIO
CARACTERÍSTICAS DE LA
MODULACIÓN DIGITAL
Filtrado del canal: Una
particularidad del espectro en la transmisión digital es que en un instante de
tiempo todo el espectro transmitido le corresponde al mismo bit (canal de
información). El espectro de la señal digital antes del modulador es recortado
mediante un filtro pasabajos; luego del modulador se filtra mediante un filtro
pasabanda.
Modulación Coherente: Donde no
ocurre variación de fase de la portadora para dígitos del mismo valor. Si la
fase de la señal permanece, es decir no se experimenta un cambio brusco de
ésta, el método se denomina Modulación de Frecuencia Coherente.
Modulación No Coherente: Donde
puede ocurrir variación de fase de la portadora para dígitos del mismo valor.
Desmodulación
En globa el conjunto de técnicas utilizadas para recuperar
la información transportada por una onda portadora, que en el extremo
transmisor había sido modulada con dicha información. Este término es el
opuesto a modulación.
Así en cualquier telecomunicación normalmente existirá al
menos una pareja modulador-desmodulador. El diseño del desmodulador dependerá
del tipo de modulación empleado en el extremo transmisor.
Técnicas
Hay varias maneras de desmodulación dependiendo de cómo se
transmiten los parámetros de la banda base de la señal, en la señal portadora,
como amplitud, frecuencia o fase. Por ejemplo, para una señal modulada con una
modulación lineal, como Amplitud Modulada (AM), se puede utilizar un detector
sincrónico. Por otra parte, para una señal modulada con una modulación angular,
como Frecuencia Modulada (FM), se puede utilizar un detector con lazo de
seguimiento de fase (Phase-Locked Loop, PLL).
Muchas técnicas, como: recuperación de portador,
recuperación de reloj, deslizamiento de la broca, sincronización de marco,
receptor rake, compresión de pulso, indicador de fuerza de señal de recepción,
detección y corrección de errores, etcétera; son solo realizadas por
demoduladores, aunque cualquier demodulador específico puede realizar solo
algunas o ninguna de estas técnicas.
