Muuucho más sobre esto en segundo curso.
Todos los estándares de telefonía móvil desde 2G utilizan modulaciones digitales.
Las modulaciones digitales básicas manipulan amplitud, frecuencia y fase, igual que las analógicas. Así, tenemos ASK, FSK y PSK como evolución natural a AM, FM y PM. La señal portadora sigue siendo analógica. Son los datos (señal moduladora) los que son digitales.
La magia de las modulaciones digitales viene al jugar con amplitud y ángulo de fase a la vez, lo que se llaman “modulaciones de cuadratura”. Éstas permiten enviar más de un bit cada vez que se envía un símbolo. Las más populares:
Los diagramas de constelación son la representación de amplitud y fase:
El diagrama de constelación tiene el su fundamento en los diagramas de fase usados en corriente alterna. ¿Recuerdas la ecuación?
$$ v(t) = V_p \cdot \sin(2\pi f t + \theta) $$
Como ya habrás notado, en las modulaciones de cuadratura se cumple que:
$$ Niveles\ de\ modulación = 2^{numero\ de\ bits} $$Cuanto mayor sea el número de bits por símbolo, mayor será la velocidad de bits (Mbps) (ancho de banda), pero más “débil” será la señal. Cuando te alejas del punto de acceso o hay obstáculos, la señal baja (dBm), la tasa de errores de bit empeora (BER, MER), y el punto de acceso decide bajarte bajarte el número de bits por símbolo (ejemplo Wi-Fi).
Cuando te alejas o hay obstáculos, se baja la velocidad de transferencia para tratar de mantener el enlace estable.
Fuente y más información en electronics-notes.
Otra peculiaridad de las señales digitales es que se pueden agregar. Por ejemplo, si tienes que enviar la trama 10101111
usando señales de 4 bits por símbolo (16-QAM), tardarás dos ciclos en enviar la información. Pero, podrías juntar dos señales de 4 bits por símbolo, en una enviar 1010
y en la otra 1111
, y así enviar todo en un solo ciclo (la mitad de tiempo). Esta técnica, que seguro te suena familiar por la TDT, se llama OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).
Juntando muchas señales portadoras (habitualmente miles), se puede lograr una señal de mucho bitrate (velocidad de transferencia).
El límite lo pone el ancho de banda disponible (MHz) y la separación entre subportadoras.
Fuente y más información en electronics-notes.
La constelación representan los símbolos (amplitud y la fase) de una de las miles de señales que componen una señal digital OFDM durante un espacio de tiempo. Esta subportadora se toma como referencia para saber la calidad general de toda señal:
Parámetros de cantidad:
El RSSI siempre es mucho menor que la potencia transmitida esto depende de la distancia del enlace, la frecuencia, los obstáculos, materiales reflectantes… Puedes calcular las pérdidas en el espacio libre en este enlace.
¿Por qué el RSSI toma valores negativos? Te pongo el ejemplo de la Wi-Fi: Tu router emite con una potencia de 20 dBm, pero tú recibes la señal a unos -80 dBm. Por el camino se han perdido 100 dBm. Que sea negativo no es raro, sólo quiere decir que es menor de la referencia del decibelio (1 mW).
Acceso múltiple (muchos usuarios a un nodo central):
Imágenes e información sacados de ElectronicDesign: Fundamentals of Communications Access Technologies: FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA, AND SDMA
Duplex: consiste en cómo se divide la subida y la bajada para un sólo usuario. Dos técnicas: FDD (dividir el canal en dos subcanales) y TDD (dividir el canal en dos ranuras de tiempo). La mayoría de los sistemas de telefonía móvil usan FDD, aunque también es posible usar TDD.
Más info en ElectronicDesign: What’s The Difference Between FDD And TDD?