Tecnología Electrónica

Cómo funciona un módem: Modulación, demodulación y el puente digital-analógico

Módem = MOdulador / DEModulador. Traduce entre datos digitales (bits) y señales analógicas adecuadas para un medio de transmisión (línea telefónica, coaxial, fibra, radio).

Ruta de transmisión (Digital → Analógico)

  1. Enmarcado: Capa de enlace de datos (PPP, Ethernet) enmarca paquetes → flujo de bits.
  2. Aleatorizado: Aleatoriza bits (evita largas secuencias de 0/1 → recuperación de reloj, equilibrio de CC).
  3. Codificación/Modulación: Mapea grupos de bits a símbolos en una portadora:
    • Marcado telefónico (V.90/V.92): Códigos PCM → niveles μ-law/A-law en canal de 3.1 kHz.
    • DSL (DMT/OFDM): 256–4096 subportadoras (4.3125 kHz cada una). QAM (2–15 bits/símbolo) por tono. La carga de bits se adapta al SNR por tono.
    • Cable (DOCSIS): OFDMA (subida) / OFDM (bajada), 4096/8192-QAM.
    • Inalámbrico (LTE/5G/Wi-Fi): OFDMA + MIMO, QAM adaptable (BPSK → 1024-QAM).
  4. Modelado de pulso / Filtrado: Coseno elevado raíz → limita ancho de banda, previene ISI.
  5. DAC + Frente analógico: Muestras digitales → voltaje analógico → controlador de línea / amplificador RF → medio.

Ruta de recepción (Analógico → Digital)

  1. Frente analógico: LNA / híbrido (separar Tx/Rx) → filtro antialiasing → ADC.
  2. Recuperación de tiempo/portadora: PLL bloquea reloj de símbolo y fase de portadora.
  3. Ecualización: FFE/DFE (cableado) o ecualizador MIMO (inalámbrico) — cancela ISI, multitrayecto.
  4. Demodulación: Cortador de símbolos → bits suaves/duros.
  5. Decodificación: FEC (LDPC, Turbo, Polar, Viterbi) corrige errores.
  6. Desaleatorizado + Desenmarcado: Recupera paquetes originales → entrega a la pila IP.

Conceptos clave

  • Tasa de símbolos (baudios) ≠ tasa de bits. QAM-256 = 8 bits/símbolo.
  • Margen de SNR determina el orden de modulación máximo.
  • Carga de bits adaptable (DSL, Wi-Fi, 5G) maximiza el rendimiento según las condiciones del canal.
  • Dúplex completo: FDD (frecuencia separada) o TDD (ranuras de tiempo) o cancelación de eco (marcado telefónico, DSL).

De 300 bps en acoplador acústico a 10 Gbps XGS-PON — mismo diagrama de bloques, matemáticas exponencialmente mejores.

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