Una señal portadora en términos simples es una señal en dónde la transmisión inalámbrica se lleva a cabo, esto incluye protocolos, frames y bits. Una señal de este tipo debe de ser capaz de distinguir entre 0 y 1, para ello la señal debe de ser modificada, por si sola una señal de corriente alterna o directa no tienen esta posibilidad y no es posible por que en realidad nada cambia en dicha señalización. Ahora bien, si somos capaces de alterar esta transmisión aunque sea un poco, podremos distinguir que algo en la señal esta cambiando. Esta modificación nos permitirá distinguir entre bits. Tres propiedades de una onda inalámbrica pueden ser modificadas para realizar dicha alteración:
- Amplitud
- Frecuencia
- Fase
Esta modificación basada en las propiedades de la señal inalámbrica es llamada Modulación. Todas las comunicaciones basadas en una radio transmisión en en el mundo utilizan un tipo de modulación, si crees que esto es algo nuevo, en realidad no es así y has tenido contacto con la modulación desde hace mucho años. Veamos, alguna vez seguro han escuchado la radio y saben que existen dos “bandas” Amplitud Modulada (AM) y Frecuencia Modulada (FM). Así es, una de ella utiliza cambios en la amplitud de una señal mientras que la otra utiliza modificaciones en la Frecuencia. Ahora bien, creo que vale la pena explicar estas tres cualidades de las señales Wireless.
Amplitud
Una comunicación de radio frecuencia comienza cundo el transmisor genera una señal inalámbrica o también llamada señal de radio-onda y es escuchada por un receptor en otra ubicación. Las ondas de radio-onda están hechas por dos componentes; Longitud de Onda (wavelength) y Amplitud. La Amplitud es la altura, fuerza o potencia de la onda. Si estuvieras parado en el océano mientras las olas llegan a la costa, sentirías la fuerza de una ola más grande mucho más que la de una ola más pequeña. Los transmisores hacen lo mismo, pero con ondas de radio. Las ondas más pequeñas no son tan notables como las olas más grandes. Una onda más grande genera una señal eléctrica mucho mayor captada por la antena receptora. La estación receptora puede distinguir entre máximos y mínimos.
Otro termino que es importante describir es la longitud de onda, la cual es la la distancia entre puntos similares en dos ondas consecutivas. Cuando se mide una onda, la longitud se mide normalmente desde el pico de una hasta el pico de la siguiente. La amplitud y la longitud de onda son propiedades de las señales inalámbricas.
A medida que las señales de RF viajan a través del espacio y la materia, pierden intensidad (se atenúan). A menudo se piensa que una señal electromagnética de frecuencia más alta con una longitud de onda más pequeña se atenuará más rápido que una señal de frecuencia más baja con una longitud de onda más grande. En realidad, las propiedades de frecuencia y longitud de onda de una señal de RF no causan atenuación. La distancia es la principal causa de este efecto. Todas las antenas tienen un área efectiva para recibir energía, conocida como apertura. La cantidad de energía de RF que puede ser capturada por la apertura de una antena es menor con antenas de mayor frecuencia. Aunque la longitud de onda y la frecuencia no causan atenuación, la percepción es que las señales de frecuencia más alta con longitudes de onda más pequeñas se atenúan más rápido que las señales con una longitud de onda más grande. En teoría, en el vacío, las señales electromagnéticas viajarán para siempre. La realidad es que la cantidad de energía que puede ser capturada por la apertura de una antena de alta frecuencia es menor que la cantidad de energía de RF que puede ser capturada por una antena de baja frecuencia. Una buena analogía de este comportamiento es el oído humano. La próxima vez que escuches un automóvil que viene por la calle con música alta, observa que lo primero que escucharás serán los graves (frecuencias más bajas). Este ejemplo práctico demuestra que las señales de frecuencia más baja con la longitud de onda más grande se escucharán desde una distancia mayor que la señal de frecuencia más alta con la longitud de onda más pequeña.
Frecuencia
La mayoría de las radios WLAN funcionan en el rango de frecuencia de 2,4 GHz o en el rango de 5 GHz. La siguiente figura, es una comparación de un solo ciclo de las dos ondas generadas por radios WLAN de diferentes frecuencias.
La frecuencia describe un comportamiento de las ondas inalámbricas. Las ondas viajan lejos de la fuente que las genera. La velocidad a la que viajan, o más específicamente, cuántas ondas se generan durante un período de tiempo de 1 segundo, se conoce como frecuencia.
Es muy importante entender que existe una relación inversa entre la longitud de onda y la frecuencia, tres elementos participan en esta relación, estos son; frecuencia, velocidad de la luz y longitud de onda, en términos muy sencillos, entre mayor sea la frecuencia, la longitud de onda será menor, entre más larga sea la longitud de la onda menor será la frecuencia. La siguiente formula refleja esta explicación: λ = c/f and f = c/ λ
- λ = Longitud de Onda
- c= Velocidad de la Luz
- f= Frecuencia
Una medida estándar de la frecuencia es el hercio (Hz), que lleva el nombre del físico alemán Heinrich Rudolf Hertz. Un evento que ocurre una vez en 1 segundo tiene una frecuencia de 1 Hz. Un evento que ocurre 325 veces en 1 segundo se mide como 325 Hz. La frecuencia a la que las ondas electromagnéticas circulan también se mide en hercios. Por lo tanto, el número de veces que una señal de RF realiza ciclos en 1 segundo es la frecuencia de esa señal.
Se pueden aplicar diferentes prefijos métricos a la medición de hercios (Hz) de radiofrecuencias para facilitar el trabajo con frecuencias muy grandes:
- 1 hertz (Hz) = 1 ciclo por segundo
- 1 kilohertz (KHz) = 1,000 ciclos por segundo
- 1 Megahertz (MHz) = 1.000.000 (millones) de ciclos por segundo
- 1 Gigahertz (GHz) = 1,000,000,000 (billones) de ciclos por segundo
Entonces, cuando hablamos de radios WLAN de 2.4 GHz, la señal de RF oscila 2.4 mil millones de veces por segundo.
Fase
La fase no es una propiedad de una sola señal de RF, sino que involucra la relación entre dos o más señales que comparten la misma frecuencia. La fase implica la relación entre la posición de las crestas y valles de amplitud de dos formas de onda. La fase se puede medir en distancia, tiempo o grados. Si los picos de dos señales con la misma frecuencia están alineados exactamente al mismo tiempo, se dice que están en fase. Por el contrario, si los picos de dos señales con la misma frecuencia no están alineados exactamente al mismo tiempo, se dice que están desfasados o fuera de fase. Lo que es importante comprender es el efecto que tiene la fase sobre la amplitud cuando una radio recibe múltiples señales. Las señales que tienen una separación de fase de 0 (cero) grados en realidad combinan su amplitud, lo que da como resultado una señal recibida con una fuerza de señal mucho mayor, potencialmente hasta el doble de la amplitud. Si dos señales de RF están desfasadas 180 grados (el pico de una señal está alineado exactamente con el valle de la segunda señal), se cancelan entre sí y la fuerza de la señal recibida efectiva es nula. La separación de fases tiene un efecto acumulativo. Dependiendo de la cantidad de separación de fases de dos señales, la intensidad de la señal recibida puede aumentar o disminuir.