¿Por qué no funcionan a la vez el mando de la tele y del TDT?

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Todos intuimos que la señal que se envía desde un mando a distancia debe ser algo parecido a la que transmite las imágenes de televisión o los datos en una red de fibra óptica. Pero, ¿qué diferencia hay con las transmisiones de TV o de WiFi, donde se emiten muchos canales a la vez sin problemas? ¿Qué tiene de especial la técnica usada en los mandos a distancia?

Dos mandos de PlayStation3 (Fuente)

Esto último se puede comprobar fácilmente si intentas subir el volumen de tu TV mientras, a la vez, estás cambiando el volumen del receptor TDT, del DVD, videoconsola o lo que sea. Por separado, ambos mandos funcionan perfectamente pero usados a la vez no tienen efecto ni uno ni otro.

La clave es la modulación de las señales, que es el nombre que damos a las distintas técnicas de manipulación de señales (normalmente, electromagnéticas) para “empotrarles” una información en un emisor para luego poder extraerla en uno o varios receptores.

Veamos un ejemplo con los mandos a distancia. Cada tecla que se pulsa tiene asociado una cadena única de ceros y unos que la identifica. Por ejemplo, dos teclas de dos mandos distintos pueden tener asignados los códigos “0 1 1 0 1 0 1 0 0 1” y “1 0 0 1 1 1 0 1 1 0”, respectivamente. El objetivo es hacer llegar esa cadena de ceros y unos desde el mando hasta la TV para que ejecute el comando deseado. Las señales digitales correspondientes a esas dos teclas se verían así a lo largo del tiempo:

señales

Las señales digitales no se pueden mandar volando por el aire así como así, de un empujón. Como medio de envío en mandos por control remoto se suele emplear una señal de luz infrarroja. La luz es una onda electromagnética y, para infrarrojos en concreto, se puede imaginar como una señal sinusoidal de frecuencia altísima. Tanto, que las distancias entre dos picos consecutivos (la longitud de onda) es de tan sólo ~940 nm (nanómetros), menos de una milésima parte de un milímetro.

La luz la genera un diodo LED, pero no lo hace de manera constante: se emplea lo que se llama modulación ASK (Amplitude Shift Keying), que consiste en “parpadear” a una frecuencia fija (el estándar es 38kHz) cuando se quiere transmitir un “1”, y no emitir nada cuando se quiere enviar un “0”. Es esa señal de 38kHz a la que se le llama señal portadora.

Por tanto, la intensidad de luz que realmente sale de cada uno de los mandos al pulsar las dos teclas de arriba seguiría patrones como estos:

señales_ASK

donde los pulsos cuadrados son los que tienen una frecuencia de 38kHz.

Ahora nos ponemos en el papel del receptor. Esperamos recibir algo por infrarrojos, así que empleamos un filtro de cristal que solamente deja pasar el color esperado. Aún así, si nos envían dos señales al mismo tiempo, no tenemos manera de distinguirlas y la intensidad recibida es simplemente la suma de las dos. Algo así:

señales_ASK_mezcladas

Incluso si mirásemos el espectro (la potencia enviada en cada frecuencia) de esa señal recibida, veríamos que ambas señales se han mezclado, ya que caen una justo encima de la otra (en el pico cerca de 38kHz):

señales_ASK_mezcladas_espectro
El pico principal (38kHz) representa las dos señales sumadas. El otro pico a la derecha, sobre 114kHz, es un efecto secundario. Pregunta de nota para telecos: ¿por qué precisamente en 114kHz? 😉

Y ya no hay manera de separarlas. Por eso al pulsar dos teclas en dos mandos ni se recibe una ni la otra. Estrictamente hablando, lo que no hay es manera fácil de separarlas. Existen técnicas avanzadas (parecidas a las que se usan en señales de GPS o de telefonía 3G) que permitirían diseñar mandos a distancia sin interferencias, pero evidentemente no merece la pena complicarse tanto la vida cuando casi nunca querremos usar dos mandos simultáneamente, ¿verdad?

Y ahora: ¿por qué no pasa esto mismo con los distintos canales de radio, TV o de WiFi, que también parecen “mezclarse” en el aire?. Todos los tipos de comunicaciones emplean una versión u otra de un esquema parecido al que hemos visto arriba: una señal portadora, modulada con alguna técnica usando la señal del mensaje deseado.

La diferencia estriba en que podemos separar señales que usen distintas frecuencias de la onda portadora. Volviendo al ejemplo de los mandos a distancia, esto se traduciría tanto en usar dos frecuencias de pulsos distintas (p.ej. 38kHz y 48kHz) como en usar señales infrarrojas de longitudes de onda ligeramente distintos (distintos “colores”).

Comparémoslo con dos hipotéticas señales de radio, en 100MHz y en 110MHz, cada una transmitiendo los mismos dos pulsos digitales que vimos arriba. Las señales ya moduladas serían:

señales_AM

A primera vista parece que las frecuencias son iguales, pero la de abajo “oscila” a un 10% más rápido. Es poco, pero veréis cómo luego es la clave que permitirá separarlas. Si ahora emitimos las dos simultáneamente, un receptor las recibirá de nuevo mezcladas (sumadas):

señales_AM_mezcladas

Al contrario de los mandos, las señales aquí ¡están juntas pero no revueltas!. Si observamos el espectro de la señal, se pueden distinguir claramente los picos de las dos señales por separado (sobre 100MHz y 110MHz):

señales_AM_mezcladas_espectro

Siendo así, existen múltiples formas de rescatarlas y aislarlas: filtros paso banda, mezcladores de frecuencia, etc.

Y es por esto que el ancho de banda electromagnético es un “recurso natural” tan escaso y tan preciado. Tanto, que las telecos pagan millones de euros por licencias de uso en las subastas que los distintos gobiernos ofertan.


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