espectro

En ingeniería de radiofrecuencia, el espectro se refiere a la porción del rango electromagnético asignada para un propósito particular. Un transmisor ocupa una banda de frecuencias centrada en una frecuencia portadora, y el ancho de esa banda se llama ancho de banda. La Comisión Federal de Comunicaciones en los Estados Unidos, la UIT a nivel internacional y organismos comparables en cada país dividen el espectro radioeléctrico utilizable en segmentos y los asignan a emisoras, operadores celulares, usuarios militares y aplicaciones industriales. Una red de telefonía móvil, por ejemplo, podría operar en las bandas de 700 MHz, 850 MHz, 1.9 GHz o 2.4 GHz, cada banda dividida además en canales más estrechos.

El espectro no es necesariamente contiguo. Una emisora podría tener licencias para bloques de frecuencia no adyacentes, o una empresa podría operar en múltiples bandas separadas. El término "espectro" puede significar las frecuencias en sí mismas, el derecho a usarlas (una licencia) o la energía electromagnética real presente en un rango de frecuencia dado. En la práctica, cuando un ingeniero dice que una señal ocupa 20 MHz de espectro, quiere decir que la energía de la señal se extiende a lo largo de una banda de 20 MHz de ancho, no que llena cada frecuencia de manera perfectamente uniforme.

Compartición e interferencia del espectro

Debido a que el espectro es finito y valioso, los reguladores controlan quién puede transmitir en qué frecuencias y con cuánta potencia. Dos transmisores que operan en la misma frecuencia en la misma área interferirán entre sí, distorsionando ambas señales. El espectro licenciado otorga derechos exclusivos a una banda; el espectro no licenciado (como la banda industrial, científica y médica de 2.4 GHz) está abierto a cualquiera, pero los usuarios deben tolerar la interferencia de otros dispositivos. Los sistemas modernos utilizan técnicas como el salto de frecuencia, la modulación de espectro ensanchado y la dirección de haz para compartir el espectro de manera más eficiente o reducir el impacto de la interferencia.

La eficiencia del espectro se mide en bits por segundo por hercio (bit/s/Hz). A medida que la demanda de datos inalámbricos se ha disparado, los ingenieros han desarrollado esquemas de modulación y codificación más sofisticados para extraer un mayor rendimiento de la misma cantidad de espectro. Un canal celular de 20 MHz que utiliza tecnología antigua podría transportar 5 Mbps; el mismo canal con modulación avanzada puede transportar 100 Mbps o más.

El espectro radioeléctrico se extiende desde frecuencias extremadamente bajas (ELF, por debajo de 3 kHz) a través de microondas, ondas milimétricas y hasta la región de terahercios. Diferentes partes del espectro se comportan de manera diferente: las frecuencias más bajas se propagan más lejos y penetran mejor los obstáculos, pero requieren antenas más grandes; las frecuencias más altas permiten antenas más pequeñas y mayores velocidades de datos, pero son absorbidas por la lluvia, la vegetación y las paredes. Los ingenieros seleccionan las bandas de frecuencia en función de las compensaciones requeridas por su aplicación.