Para transmitir información digital por un canal físico —aire, cable, fibra— hay que montar los bits sobre una portadora sinusoidal, variando su amplitud, su fase o ambas. Cada combinación posible de amplitud y fase es un símbolo, y el conjunto de todos los símbolos, dibujado en el plano complejo (eje real "en fase" I, eje imaginario "en cuadratura" Q), forma la constelación de la modulación.
La clave de todo el diseño es cuántos bits transporta cada símbolo. Si la constelación tiene M puntos, cada símbolo codifica:
b=log2(M) bits por sıˊmbolo
Las modulaciones clásicas
Las familias más usadas escalan este principio:
BPSK (M=2): dos puntos opuestos en fase (0° y 180°). Transporta log22=1 bit por símbolo. Es la más robusta frente al ruido, pero la más lenta.
QPSK (M=4): cuatro puntos separados 90°. Transporta log24=2 bits por símbolo, duplicando la eficiencia de BPSK con la misma potencia por símbolo.
16-QAM (M=16): rejilla de 4×4 puntos que combina 4 amplitudes y varias fases. Transporta log216=4 bits por símbolo.
64-QAM (M=64): rejilla de 8×8, con log264=6 bits por símbolo, típica de Wi-Fi y LTE en buenas condiciones.
La relación entre la tasa de bits y la tasa de símbolos es directa:
Rb=Rs⋅log2(M)
Por ejemplo, un sistema 16-QAM que transmite Rs=1 Msímbolo/s alcanza Rb=1×106⋅4=4 Mbit/s por el mismo ancho de banda que una BPSK daría solo 1 Mbit/s. Aquí está el compromiso central de las comunicaciones digitales: subir el orden de la constelación multiplica la tasa de datos, pero acerca los puntos entre sí, de modo que un ruido menor basta para confundir un símbolo con su vecino. Por eso los sistemas modernos usan modulación adaptativa: 64-QAM cuando la señal es fuerte y limpia, y descienden a QPSK o BPSK cuando el canal se degrada.
Medir la calidad: EVM y distancia mínima
La robustez de una constelación depende de la distancia mínima entre sus puntos: cuanto mayor sea, más ruido tolera antes de que el receptor decida mal. En el receptor, cada símbolo recibido cae cerca —pero no exactamente encima— del punto ideal; la dispersión de esa nube se cuantifica con el EVM (Error Vector Magnitude), la distancia media entre el símbolo recibido y el ideal, normalizada. Un EVM bajo indica un canal limpio; un EVM alto anticipa errores de bit. La energía media por bit frente a la densidad de ruido, Eb/N0, es el parámetro universal que fija la probabilidad de error para cada modulación.
Repasa los conceptos de modulación:
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En el laboratorio Constelación y modulación elegirás el esquema (BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM), añadirás ruido al canal y verás cómo la nube de símbolos recibidos se dispersa hasta que los puntos empiezan a solaparse y aparecen errores de bit. Es la síntesis práctica de todo el curso: señales, espectro, filtrado y ruido puestos a trabajar en un enlace de comunicaciones real.
Laboratorio: Constelación y modulación: BPSK, QPSK y QAM