Modulazione

La modulazione è un processo che prende un segnale semplice (come un'onda sinusoidale) e codifica al suo interno un altro segnale per trasmettere informazioni. Permette ai dati analogici e digitali di viaggiare attraverso onde radio, cavi telefonici e linee in cavo coassiale. I dispositivi che modulano e demodulano i segnali per trasmettere dati su Internet sono chiamati modem.

Per prima cosa, un circuito chiamato modulatore riceve un segnale in ingresso, noto come segnale modulante, che contiene alcuni dati da trasmettere. Questo segnale modulante può essere costituito da dati analogici, come un segnale audio proveniente da un microfono, oppure da un segnale digitale chiamato flusso di bit. Il modulatore unisce il segnale modulante a un segnale a frequenza più alta, chiamato segnale portante o onda portante, alterandone l'ampiezza, la frequenza o la fase. L'onda portante viaggia attraverso un mezzo di trasmissione, come le onde radio o un cavo di trasmissione. Un demodulatore all'altra estremità riceve il segnale e applica un processo inverso per separare il segnale modulante dal segnale portante.

Modulazione analogica

L'uso più comune della modulazione analogica è la trasmissione di segnali radio su lunghe distanze. In passato era il metodo principale per trasmettere altri segnali, come quelli televisivi e delle comunicazioni vocali, ma oggi questi segnali usano invece la modulazione digitale.

Esistono tre metodi principali usati per modulare i segnali analogici:

• Modulazione di ampiezza (AM) modula un segnale rendendo l'ampiezza dell'onda portante più forte o più debole per trasportare il segnale modulante, mentre la frequenza dell'onda portante rimane costante.
• Modulazione di frequenza (FM) modula un segnale mantenendo costante l'ampiezza, ma modificando la frequenza dell'onda portante in base al segnale modulante. La FM è meno soggetta alle interferenze rispetto all'AM.
• Modulazione di fase (PM) modula un segnale modificando la fase dell'onda portante in base all'ampiezza del segnale modulante. Sia l'ampiezza sia la frequenza dell'onda portante rimangono costanti.

Modulazione digitale

La modulazione digitale può trasmettere un flusso di dati digitali attraverso segnali analogici, ad esempio su linee telefoniche o via cavo (usando i modem), oppure attraverso segnali radio digitali (Wi-Fi, Bluetooth o reti cellulari).

Invece di modulare un'onda portante per trasportare un altro segnale, la modulazione digitale modula l'onda portante per trasmettere un flusso di bit. La forma più semplice di modulazione digitale invia un bit alla volta alternando il segnale tra due stati: acceso (1) e spento (0). Il numero di volte al secondo in cui un segnale modulato può cambiare è noto come velocità in baud.

I metodi più avanzati usano un alfabeto di modulazione per trasmettere i dati in modo più efficiente. Un alfabeto di modulazione può codificare più bit in un singolo tono. Per esempio, un metodo può codificare gruppi di 2 bit usando quattro toni distinti: un tono per 00, un altro per 01, un terzo per 10 e il quarto per 11. Un metodo che codifica 4 bit alla volta userebbe invece 16 toni diversi.

Esistono molti tipi di modulazione digitale, ma i più comuni sono i seguenti:

• Modulazione a spostamento di fase (PSK) modula un segnale modificando la fase dell'onda portante tra un insieme finito di valori.
• Modulazione a spostamento di frequenza (FSK) modula un segnale modificando la frequenza dell'onda portante tra un insieme finito di frequenze. La modulazione a spostamento di frequenza audio (AFSK) è un metodo di modulazione digitale usato nei primi modem per computer.
• Modulazione a spostamento di ampiezza (ASK) modula un segnale modificando l'ampiezza dell'onda portante tra un insieme finito di ampiezze. La modulazione ASK trasmette dati digitali su linee in fibra ottica modificando l'ampiezza della luce inviata attraverso i cavi.
• Modulazione di ampiezza in quadratura (QAM) modula un segnale modificando l'ampiezza di due onde portanti separate che sono sfasate tra loro. La QAM fa parte delle specifiche di comunicazione Wi-Fi.