Comunicaciones

Multiplicar una señal por una portadora desliza su espectro hacia arriba en el eje de frecuencia con la forma intacta. Comprueba tú mismo por qué las antenas se encogen y muchas señales se apilan sin solaparse.

Monta el mensaje sobre la amplitud de la portadora y la envolvente de la onda se vuelve el mensaje. Sube tú mismo el índice de modulación m y observa cómo una envolvente fiel con m ≤ 1 se pliega y distorsiona en sobremodulación al pasar m > 1.

Monta el mensaje sobre la frecuencia instantánea de la portadora y esta se apiña y se espacia mientras su amplitud queda plana. Sube tú mismo la desviación Δf para pasar de FM de banda estrecha a banda ancha, y observa por qué la información en la frecuencia hace que FM resista el ruido.

Muestrea una señal continua en puntos y, si fs > 2 fmax, el original vuelve perfectamente. Barre la tasa cruzando el límite de Nyquist para ver el aliasing, y sigue la ruta de cuantizar y codificar de PCM que convierte la señal en bits.

Una portadora sinusoidal solo tiene tres perillas — amplitud, frecuencia, fase — y conmutar una con los bits da ASK, FSK o PSK. Alterna el mismo flujo de bits por las tres y observa por qué PSK, usando la fase, resiste mejor el ruido.

El ancho de banda B topa la tasa de símbolo — Rs ≤ 2B (Nyquist). Sube tú mismo la tasa hasta el límite donde los pulsos se solapan en ISI, y observa por qué añadir bits en la misma banda implica hacer cada símbolo más pesado (M mayor).

Un receptor añade ruido aleatorio a toda señal, y que se lea no depende de la fuerza bruta sino de la relación señal-ruido SNR. Baja tú mismo el SNR para ver los niveles recibidos cruzar el umbral de decisión e invertir bits, y conoce el ruido térmico N = k T B.

Una sola muestra de ruido no puede conocerse de antemano, pero reúne muchas y el histograma siempre converge a la misma distribución normal en forma de campana. Sube tú mismo el número de muestras para verlo encajar en la curva, y observa que la distribución queda fijada por solo dos números, media y varianza.

Hay un techo en la tasa de bits sin error, fijado solo por ancho de banda y SNR en C = B log₂(1 + SNR). Sube tú mismo el SNR para ver la curva de capacidad cruzar la tasa objetivo, y observa cómo se canjean ancho de banda y potencia.

Añade bits de control redundantes calculados de los datos y podrás detectar y corregir los bits que el ruido invierte. Alterna sin código, paridad y Hamming para ver cómo la distancia mínima se fortalece de la detección a la corrección.