Conclusions and Recommendations 1 Introduction

La modulación es el proceso de convertir señales digitales eléctricas en señales de radio frecuencia (RF), de un trasmisor a un receptor.

Para trasmitir la información a través de medios inalámbricos se usa una frecuencia portadora que se combina con la señal de la información. Existen varios mecanismos de modulación a la que se somete la señal combinada para

que la información llegue a su destino y sea interpretada por el receptor, luego de realizar el proceso inverso al anterior. Además es necesaria la utilización de amplificadores que regeneren o aumenten la señal.

En las WLAN la frecuencia portadora es de 2.4Ghz o 5GHz.

Figura 2.15 Proceso de Modulación de una señal

2.4.2.1.1 Técnicas de Modulación Básicas

Existen tres propiedades básicas de la portadora que pueden utilizarse para modular la señal.

• Amplitud. • Frecuencia. • Fase.

Hay dos tipos de modulación: la modulación Análoga, que se realiza a partir de señales analógicas de información, por ejemplo la voz humana, audio y video en su forma eléctrica y la modulación digital, que se lleva a cabo a partir de señales generadas por fuentes digitales, por ejemplo una computadora.

La modulación Análoga tiene tres variantes según los parámetros de la portadora y estos son:

• AM. Amplitud Modulada • FM. Frecuencia Modulada • PM. Modulación de Fase.

En la modulación Digital también existen variantes según los parámetros de la portadora y estos son:

• ASK. Esta modulación consiste en establecer una variación de la amplitud de la frecuencia portadora según los estados significativos de la señal de datos.

• FSK. Este tipo de modulación consiste en asignar una frecuencia diferente a cada estado significativo de la señal de datos.

• PSK. Consiste en asignar variaciones de fase de una portadora según los estados significativos de la señal de datos.

• QAM. Modulación de amplitud en cuadratura, es una forma de modulación digital en donde la información digital está contenida, tanto en la amplitud como en la fase de la portadora trasmitida.

Figura 2.16 Técnicas de Modulación Básicas

Referencia: Currículum Cisco WLAN, versión 1.2, sección 3.5.2, Interactive Media Activity

Para las WLAN se usan técnicas de modulación complejas basadas en Spread Spectrum (Espectro Expandido), que consiste en tomar una señal de banda base, es decir, sin portadora o no modulada que no se ha desplazado a regiones de alta frecuencia, con ancho de banda limitado y convertirla en una señal de un ancho de banda mucho mayor con unas estadísticas similares a las del ruido, mediante la utilización de un código apropiado. El proceso es equivalente a dividir la señal original en un gran número de pedacitos llamados chips, los cuales pueden ser transmitidos a una tasa mayor o menor que la transmisión de la señal original.

2.4.2.1.2 Espectro Expandido con Salto de Frecuencia (FHSS)

Esta técnica divide el espectro de 83Mhz que rodea la banda de los 2.4Ghz en subcanales pequeños de usualmente 1Mhz dentro de la banda de frecuencia RF utilizable.

En los sistemas FHSS, la portadora cambia de frecuencia, o salta, de acuerdo a una secuencia pseudo-aleatoria, esto en ocasiones se denomina código de salto. Esta secuencia define al canal FHSS. Se trata de una lista de frecuencias, a las cuales saltará la portadora durante intervalos especificados. El transmisor utiliza esta secuencia de saltos para seleccionar su frecuencia de transmisión. La portadora permanecerá en una determinada frecuencia durante un periodo especificado, que se denomina tiempo de permanencia. El transmisor utilizará entonces una pequeña cantidad de tiempo, denominado tiempo de salto, para desplazarse a la siguiente frecuencia. Cuando la lista de frecuencias se ha atravesado completamente, el transmisor comenzará nuevamente y repetirá la secuencia.

La radio receptora se sincroniza según la secuencia de salto de la radio transmisora para permitir al receptor estar en la frecuencia correcta en el momento correcto.

2.4.2.1.3 Espectro Expandido con Secuencia Directa (DSSS)

DSSS genera un patrón de bits redundante para cada bit que sea transmitido. Este patrón de bit es llamado código chip. Entre más grande sea este chip, es más grande la probabilidad de que los datos originales puedan ser recuperados. DSSS define un canal como banda contigua de frecuencias, de 22 MHz de amplitud, cada canal opera de una a 11 frecuencias centrales definidas y extiende los 11 MHz en cada dirección.

Existe una superposición significativa entre canales adyacentes. Las frecuencias centrales están separadas sólo por 5 MHz, sin embargo cada canal utiliza 22 MHz de ancho de banda analógico. De hecho, los canales deberán compartir su ubicación sólo si los números de canal se encuentran al menos a cinco de diferencia. Los Canales 1 y 6 no se superponen, los Canales 2 y 7 no se superponen, etcétera. Existe un máximo posible de tres sistemas DSSS con ubicación compartida. Los Canales 1, 6 y 11 son canales no superpuestos.

Mientras que FHSS utiliza cada frecuencia durante un breve periodo en un patrón repetitivo, DSSS utiliza un rango de frecuencia amplio de 22 MHz todo el tiempo. La señal se expande a través de diferentes frecuencias. Cada bit de datos se convierte en una secuencia de chipping, o una cadena de chips que se transmiten en paralelo, a través del rango de frecuencia. Esto se denomina en ocasiones código de chipping. Esta técnica es utilizada en el estándar 802.11b.

Figura 2.17 Representación de canales en DSSS

Hay una distancia de 3Mhz entre canal no solapado, DSSS usa 14 canales para su trasmisión, sin embargo, los equipos han estandarizado 11 canales para su uso, de esta manera los canales 1, 6 y 11 son los únicos canales no solapados. 2.4.2.1.4 Multiplexado por división de Frecuencia Ortogonal (OFDM)

El estándar 802.11a y 802.11g utilizan ambos multiplexado por división de frecuencia ortogonal (OFDM), para lograr velocidades de datos de hasta 54 Mbps. OFDM funciona dividiendo una portadora de datos de alta velocidad en varias subportadoras de más baja velocidad, que luego se transmiten en paralelo. Cada portadora de alta velocidad tiene 20 MHz de amplitud y se divide en 52 subcanales, cada uno de aproximadamente 300 KHz de amplitud. OFDM utiliza 48 de estos subcanales para datos, mientras que los cuatro restantes se utilizan para la corrección de errores. OFDM utiliza el espectro de manera mucho más eficiente, espaciando los canales a una distancia mucho menor. El espectro es más eficiente porque todas las portadoras son ortogonales entre sí, evitando de esa forma la interferencia entre portadoras muy cercanas.