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¿Cómo funciona la comunicación inalámbrica?

Este es un problema que siempre me ha desconcertado un poco. ¿Cómo funciona realmente la comunicación inalámbrica de alta frecuencia (más de 100 MHz)? Tengo entendido que tiene una antena y para recibir la amplifica y comprueba si hay un 1 o un 0 lógico y se invierte para transmitir.

Lo que no entiendo es cómo un CI puede comunicarse a esas velocidades. Tomemos por ejemplo el wifi, de 2,4 GHz. ¿Existe un chip que realmente procesa cada bit 2.400 millones de veces por segundo? Eso parece imposible. ¿Podría alguien explicar cómo funcionan eléctricamente un transmisor y un receptor?

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Dan Puntos 12178

Lo importante es la frecuencia de la portadora y la modulación.

2,4GHz es su frecuencia portadora, en los formatos modernos de modulación va a estar en el aire en todo momento. El transmisor irradia todo el tiempo que estás enviando la señal.

¿Cómo se envían realmente los datos?

Modulación de fase es el método más común. Puedes pensar en lo que está sucediendo muy claramente, en un temporizador establecido vas a cambiar de fase o no. Wikipedia tiene un buen gráfico de QPSK En realidad, se envían dos señales al mismo tiempo fuera de fase y cada una codifica un bit. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/be/QPSK\_timing\_diagram.png">

Esto puede parecer un poco confuso, pero ves que cada vez que cambian el bit que envían hay un cambio repentino en la señal. PSK tiene la tasa de error de bit más baja de las diferentes técnicas de modulación para la misma tasa de baudios. Esto significa que para la misma tasa de error de bit permitida, tienes la mayor velocidad de enlace con PSK.

Espero que la imagen le permita comprender lo que ocurre entre bastidores. Hágame saber si puedo publicar más para ayudar a que esto sea comprensible.

¿Qué hardware hace esto?

Esta sección es corta porque hay muchas maneras diferentes de abordar esto con el hardware. El circuito que permite a la mayoría de los CIs hacer TX o RX interno viene del célula gilbert .

¿Cuándo hacerlo?

Si modulas a la frecuencia correcta directamente antes de radiar y demodulas directamente antes de recibir la señal con la que trata tu circuito todo lo demás va a ser una señal de menor velocidad que es digital y con la que tu circuito puede tratar.

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Timbo Puntos 14117

100 MHz es la frecuencia de la portadora, no la velocidad de transmisión de datos. La modulación de la frecuencia portadora es lo que transporta los datos. La radio AM varía la amplitud de la señal para modularla. La FM varía ligeramente la frecuencia de la portadora. PSK es el cambio de fase. Cambia la fase de la señal portadora.

Un modulador se encarga de los datos y aplica la modulación a la portadora para enviarlos. Un demodulador recibe la portadora y separa la modulación de la misma extrayendo los datos.

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BWW Puntos 302

Aunque voy a esquivar la cuestión de la modulación, conozco bastante bien la parte del CI.

"¿Cómo puede un CI comunicarse a velocidades superiores a 100MHz?"

Empezaré con un caso sencillo. Intel ha diseñado un procesador que funciona a una frecuencia de reloj de 3,8 GHz. Este realiza múltiples operaciones lógicas y almacena los resultados en cada ciclo. Por lo tanto, no sólo se pueden procesar señales a más de 2,4 GHz, sino que su ordenador probablemente ya lo hace.

La razón es que los transistores de un circuito integrado son rápidos. En un proceso SiGe BiCMOS de 130nm, la frecuencia de ganancia unitaria es 230GHz. Me imagino que podría hacer un circuito que funcione al menos a un 5-10% de ese valor, y esto ni siquiera es un proceso de vanguardia.

Si quieres maximizar la velocidad de reloj en serie, puedes utilizar un circuito llamado De-Serializer, que es básicamente un registro de desplazamiento de alta frecuencia. Necesitarías el circuito de muy alta frecuencia para la entrada, y luego convertirlo en un formato paralelo a una velocidad de datos más baja. Esto se utiliza comúnmente en los protocolos de alta velocidad como HDMI.

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Andrew Walker Puntos 9038

Aunque hay algunas excepciones especiales, la mayoría de las comunicaciones por radio se consiguen normalmente con la ayuda de la conversión ascendente y descendente.

Básicamente, un transmisor comienza con un circuito para modular la información (ya sea voz o datos) en una señal de frecuencia convenientemente baja con la que sea fácil trabajar: unas decenas o cientos de kilohercios para aplicaciones de banda estrecha, a menudo entre 10 y 45 MHz para las de banda ancha. A estas frecuencias, los circuitos analógicos funcionan bien, o se puede utilizar un convertidor D/A a la salida de un DSP que realice la modulación matemáticamente. (Para velocidades de datos superiores a las que puede manejar un "chip DSP", se utiliza lógica paralela en un ASIC o FPGA, de modo que cada ruta individual sólo tiene que calcular cada 8ª o 32ª o cualquier otra muestra que necesite el DA).

El transmisor también contiene un oscilador o sintetizador para generar una señal más cercana a la frecuencia de transmisión deseada, y un mezclador que multiplica las dos señales entre sí, provocando la generación de frecuencias de suma y diferencia. La suma o la diferencia será la frecuencia de transmisión deseada, y es seleccionada por un filtro, amplificada y enviada a la antena. (A veces se necesitan varias etapas de conversión)

El receptor funciona de la misma manera, sólo que a la inversa. La señal del oscilador local se resta de la señal amplificada de la antena (o al revés), creando una frecuencia intermedia de diferencia que vuelve a estar en el rango más conveniente para trabajar (en los receptores de radiodifusión AM, normalmente 455 KHz - para FM, tradicionalmente 10,7 KHz y luego se convierte de nuevo a 455 KHz, aunque hoy en día quedarse en 10,7 MHz también funciona). Esta frecuencia intermedia puede ser procesada por un circuito demodulador, o digitalizada en un convertidor A/D rápido y alimentada en un DSP potencialmente paralelo para completar el proceso.

Si el ancho de banda de los datos que se desea transmitir es inferior a unos 10 KHz, se puede utilizar una tarjeta de sonido de ordenador para hacer un receptor o transmisor de alto rendimiento, situando la frecuencia intermedia en, digamos, 10 KHz y utilizando un software para procesar un ancho de banda que abarque entre 5 y 15 KHz.

Hoy en día, una técnica común es explotar algunas propiedades de los números complejos, y hacer la modulación/demodulación equilibrada en torno a una frecuencia central de 0, de forma que contenga frecuencias positivas y negativas. Utilizando dos fases del oscilador y algo llamado mezclador de rechazo de imagen, una de las dos frecuencias resultantes se cancela y la otra se refuerza. Sin embargo, se necesitan dos convertidores D/A o A/D: uno para la fase "I" y otro para la "Q". Esto se puede hacer más o menos con una tarjeta de sonido estéreo, aunque las tapas de bloqueo de CC crearán un agujero en la banda de paso justo en el centro, en lo que se convierte en frecuencia 0.

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