Modulando

Existen muchas formas de representar la información, pero todas tienen una cosa en común: símbolos, unidades mínimas de información, átomos significativos:
- Cuando escribimos, las letras
- Cuando hablamos, los fonemas
- Cuando codificamos información digital en nuestro ordenador, los bits

Y todos estos símbolos básicos deben estar representados por algo físico:
- Cuando escribimos, tinta sobre el papel
- Cuando hablamos, ondas de presión en el aire
- Cuando codificamos información digital en nuestro ordenador, ferritas, corrientes, tensiones...

Todos estos casos contemplan diferentes soluciones, como varios alfabetos, diferentes fonemas dependiendo del idioma, diferentes medios de almacenamiento que conocemos para nuestra información digital y diferentes formas de expresar dicha información.

Cuando queremos transmitir una información entre dos sistemas digitales remotos debemos elegir cómo hacerlo. Primero, elegir el medio:
- Un cable de cobre y tensiones en él, por ejemplo, si es factible.
- Una fibra óptica y pulsos de luz, en otros sistemas modernos.
- Un montón de cables como los primeros, como hacemos con las impresoras por puerto paralelo.
- Ondas de radio.

Lógicamente voy a hablar de XaTcobeo y de la radio que en él irá, si todo va bien. Mi equipo está ahora decidiendo qué símbolos vamos a utilizar en la transmisión de radio. Esto se llama modulación.

Una onda de radio sin modular, de frecuencia única, tendría un aspecto tal que...
Pero ahí no representamos nada. Recordemos que hablamos de sistemas digitales, así que tenemos que enviar "ceros" y "unos", dos símbolos, es decir, dos cosas diferentes.
Supongo que todos habéis oído hablar de AM, como la radio AM. AM significa Amplitud Modulada, es decir, los símbolos, la información, se lleva en la amplitud de la señal. Cogemos un seno como el anterior y lo modulamos para obtener...

Vemos que esta señal tiene dos partes diferenciadas, una de amplitud grande y otra mucho más pequeña. Si decimos que las partes grandes son unos y las pequeñas son ceros, ya tenemos dos símbolos. Como toda la información digital son unos y ceros, basta transmitir montones de señales como esa para comunicar cualquier cosa entre sistemas que lo entiendan.

Otro ejemplo conocido: FM, frecuencia modulada, como la radio. En este caso tenemos...

En este caso podemos observar que la amplitud de la señal es constante, pero que a veces los ciclos están más juntos y otras veces más separados (mayores y menores frecuencias). Al igual que antes, si decimos que mayores frecuencias significan "ceros" y menores "unos", ya tenemos un código.

Existen muchísimas modulaciones, muchísimas formas de enviar ceros y unos mediante ondas electromagnéticas. Dependiendo de qué forma elijas podrás enviar información más rápido o de una forma más fiable, o con una electrónica más sencilla, o con una eficiencia energética mayor. Dependiendo, claro, de tu objetivo. Para SRAD vamos a utilizar una señal de este tipo:

La imagen ya es explicativa: la parte roja representa el seno sin modular, como os había puesto más arriba, para recordar. En este caso no vamos a utilizar dos símbolos, "cero" y "uno", sino que, para ser más eficientes, vamos a utilizar símbolos que signifiquen dos bits. Si queremos enviar dos ceros seguidos, utilizamos el primer trocito azul de señal que se ve en la imagen que, sí, es idéntico a la señal sin modular. Si recibimos eso en Tierra sabemos que hemos enviado dos ceros juntos. Con un sólo símbolo enviamos el doble de información. Si queremos enviar "01" enviamos la señal senoidal desfasada, quedando como vemos en el segundo segmento, un seno que comienza "abajo", "sube" y termina de nuevo "abajo", en vez de comenzar y terminar en el centro como lo hace el "00". De la misma forma el tercer y cuarto segmento representan los otros pares de ceros y unos: "10" y "11".

Por supuesto que existen modulaciones que envían, por ejemplo, los ceros y unos de cuatro en cuatro. Se cuadriplica la velocidad con respecto a una sencilla, pero cuantos más símbolos hay más se parecen entre sí, y más fácil es confundirlos si se distorsionan. Para un satélite como el nuestro eso es importante. Podemos tener grandes distorsiones de la señal entre lo que enviamos y lo que recibimos, teniendo un satélite a cientos de kilómetros volando a toda velocidad. Por ello, probaremos con modulaciones sencillas donde los símbolos sean muy diferentes entre sí: modulaciones de dos símbolos (uno para "1" y otro para "0") y de cuatro símbolos como la que acabo de explicar. Si funcionan bien, ya experimentaremos más. Recordad que la SRAD es reconfigurable, si funciona lo básico habrá tiempo de intentar configurar algo más complejo.

Hala, otro día hablo de anchos de banda, frecuencias y todos esos rollos. Se admiten peticiones en los comentarios.

Hasta mañana, más o menos.