El término comunicaciones digitales abarca un área extensa de técnicas de comunicaciones, incluyendo transmisión digital y radio digital. La transmisión digital es la transmisión de pulsos digitales, entre dos o más puntos, de un sistema de comunicación. El radio digital es la transmisión de portadoras analógicas moduladas, en forma digital, entre dos o más puntos de un sistema de comunicación. Los sistemas de transmisión digital requieren de un elemento físico, entre el transmisor y el receptor, como un par de cables metálicos, un cable coaxial, o un cable de fibra óptica. En los sistemas de radio digital, el medio de transmisión es el espacio libre o la atmósfera de la Tierra.
Ente los tipos de modulación Digital más utilizados se encuentran los siguientes:
Modulación de Frecuencia (FSK, Frequency Shift Keying)
La transmisión por desplazamiento de frecuencia es una forma simple, en alguna medida, de modelación digital de bajo rendimiento. EL FSK es una forma de modulación angular de amplitud contante, similar a la modulación en frecuencia convencional, excepto que la señal modulante es un flujo e pulsos binarios que varía, entre dos niveles e voltaje discreto, en lugar de una forma de onda analógica que cambia de manera continua. Este tipo de modulación se utiliza en los módems de baja velocidad. Se emplea separando el ancho de banda total en dos bandas, los módems pueden trasmitir y recibir datos por el mismo canal simultáneamente. El modem que llama se pone en modo de llamada y el modem que responde pasa al modo respuesta gracias a un conmutador que hay en cada módem.
Generalmente f1 y f2 corresponden a desplazamientos de igual magnitud pero en sentidos opuestos de la frecuencia de la señal portadora.
El índice de modulación tiene gran incidencia en la señal modulada y determina los dos tipos fundamentales de FSK.
FSK de banda reducida o banda angosta
Si el índice de modulación es pequeño,
(esto significa que la variación de frecuencia de la señal modulada produce una diferencia de fase menor que 
), se tiene modulación de frecuencia en banda angosta y su espectro de frecuencias es similar al de ASK. La única diferencia es que en este caso, la amplitud de las armónicas se ve afectada por la frecuencia o sea, se tiene una pequeña modulación de amplitud, superpuesta a la FSK.
El ancho de banda necesario para FSK de banda angosta es igual al necesario para ASK.
FSK de banda ancha
Las ventajas de FSK sobre ASK se hacen notables cuando el índice de modulación es grande es decir 
.
Con esta condición se aumenta la protección contra el ruido y las interferencias, obteniendo un comportamiento más eficiente respecto a ASK, puesto que en este caso la pequeña modulación de amplitud mencionada en el caso de FSK de banda angosta, se hace despreciable.
La desventaja es que es necesario un mayor ancho de banda, debido a la mayor cantidad de bandas laterales (un par por cada armónica).
Modulación de Amplitud (ASK, Amplitude Shift Keying)
En este tipo de modulación la amplitud de la portadora es conmutada en varios niveles. La modulación OOK es un caso especial de la modulación ASK en donde no hay presencia de portadora durante la transmisión de un 0. Este tipo de modulacion es muy popular en las aplicaciones de control en done el bajo consumo de engía es requerido.
Mientras que el valor de la señal de transmisión (señal portadora) es dado por
vp(t) = Vp sen(2π fp t)
Donde Vp es el valor pico de la señal portadora y fp es la frecuencia de la señal portadora.
Como es una modulación de amplitud, la señal modulada tiene la siguiente expresión
v(t) = Vp vm(t)sen(2π fp t)
como ya vimos la en señal moduladora vm(t) al ser una señal digital toma únicamente los valores 0 y 1, con lo cual la señal modulada resulta
La señal modulada puede representarse gráficamente de la siguiente manera
Debido a que la señal moduladora es una secuencia periódica de pulsos, su espectro de frecuencias obtenido por medio del desarrollo en serie compleja de Fourier tiene la característica de la función sen x/x.
Este caso es similar a la modulación de amplitud para señales analógicas, o sea que se produce un desplazamiento de frecuencias, que en este caso traslada todo el espectro de frecuencias representativo de la secuencia de pulsos periódicos.
Por lo tanto concluimos que el ancho de banda necesario para esta transmisión es mayor que el requerido para modulación de amplitud, debido a que la cantidad de señales de frecuencias significativas (las del primer tramo) que contiene el espectro, dependiendo dicha cantidad de la relación entre el período y el tiempo de duración de los pulsos.
ASK es sensible a cambios repentinos de la ganancia, además es una técnica de modulación ineficaz.
La técnica ASK se utiliza para la transmisión de datos digitales en fibras ópticas, en los transmisores con LED, la expresión de la señal modulada sigue siendo válida. Es decir, un elemento de señal se representa mediante un pulso de luz, mientras que el otro se representa mediante la ausencia de luz. Los transmisores láser tienen normalmente un valor de desplazamiento, "bias", que hace que el dispositivo emita una señal de alta intensidad para representar un elemento y una señal de menor amplitud para representar al otro.
Modulación de Fase (PSK, Phase Shift Keying)
La modulación por desplazamiento e fase es otra forma de modulación angular, modulación digital de amplitud constante. EL PSK es similar a la modulación e fase convencional excepto que con PSK la señal de entrada es una señal digital binario y son posibles un número limitado de fases de salida. Se codifican los valores binarios como cambios de fase de la señal portadora.
Existen dos alternativas de modulación PSK: PSK convencional, donde se tienen en cuenta los desplazamientos de fase y PSK diferencial, en la cual se consideran las transiciones.
Las consideraciones que siguen a continuación son válidas para ambos casos.
En PSK el valor de la señal moduladora está dado por
mientras que la señal portadora vale:
vp(t) = Vp cos(2π fp t)
En donde Vp es el valor pico de la señal portadora y fp es la frecuencia de la señal portadora.
La modulación PSK está caracterizada por
v(t) = vp(t) . vm(t)
o sea
v(t) = Vp . Vm cos(2π fp t)
Luego para Vm = 1
v(t) = Vp cos(2π fp t)
y para Vm = -1
v(t) = -Vpcos(2π fp t) = Vpcos(2π fp t + π)
Entre las dos últimas expresiones de v(t), existe una diferencia de fase de 180º, y la señal varia entre dos fases, es por ello que se denomina 2PSK.
Al sistema modulador de 2PSK se lo suele comparar con una llave electrónica controlada por la señal moduladora, la cual conmuta entre la señal portadora y su versión desfasada 180º.
Esquema para 2 PSKEl radio de la circunferencia es igual a 1 y representa la amplitud normalizada de la portadora.
En el sistema PSK convencional es necesario tener una portadora en el receptor para sincronización, o usar un código autosincronizante, por esta razón surge la necesidad de un sistema PSK diferencial. Es diferencial puesto que la información no esta contenida en la fase absoluta, sino en las transiciones. La referencia de fase se toma del intervalo inmediato anterior, con lo que el detector decodifica la información digital basándose en diferencias relativas de fase.
Modulación MPSK (Multi-PSK)
En este sistema la fase de la señal portadora puede tomar secuencialmente N valores posibles separados entre sí por un ángulo definido por
Este es un caso de transmisión multinivel, donde la portadora tomará los N valores posibles de acuerdo a los niveles de amplitud de la señal moduladora.
Dado que la cadencia de una transmisión de datos binarios está dada por la cantidad de veces que una señal cambia de nivel, observaremos como podemos enviar dos unidades de información (dos bits), mediante un solo cambo de nivel.
Tengamos la siguiente secuencia de bits
Si a los bits de la cadena de información los tomamos de a dos, tendremos
10 | 11 | 01 | 00 | 10 | 01
O sea que al tomar los bits de a dos de una señal binaria unipolar, hay solo cuatro combinaciones a la cuales se las denomina dibits.
Si a cada par de bits, le asignamos diferentes niveles o amplitudes de señal, se obtiene la siguiente tabla.
Los cuales se pueden representar de la siguiente manera
A los pulsos de las señales multinivel se los denomina dibits, puesto que en cada uno de ellos se envían dos bits. En forma similar se pueden obtener tribits, cuadribits, etc.
Este tipo de señales son las que se emplean en MPSK. Para el caso particular de N = 4, se tiene 4PSK o QPSK.
Como la señal portadora toma 4 valores posibles, se deberán producir 4 desplazamientos de fase que nos proveerán 4 fases distintas, correspondiendo cada uno de ellos a un dibit diferente. Para este caso, gráficamente tendremos los siguientes desplazamientos de fase:
Si recordamos que la velocidad de transmisión Vt está dada por
Al aumentar N estamos incrementando la velocidad de transmisión para el mismo ancho de banda, puesto que no hemos aumentado la velocidad de modulación.
Por otra parte el periodo de un dibit será el doble del periodo de un bit, o sea
Tdibit = 2 Tbit
De donde se deduce que el ancho de banda para cada caso será
En consecuencia para la misma velocidad de transmisión Vt cuando se transmiten dibits, se requerirá la mitad del ancho de banda que para la transmisión de los bitts individuales.
En el sistema 4PSK las señales son más sensibles a los efectos de interferencias y ello provoca un aumento en la tasa d error. Si se desea transmitir 4PSK con la misma tasa de error que en 2PSK, se debe aumentar en 3dB la relación señal ruido.
Otra variantes de las modulaciones
Modulación Diferencial de Fase (DPSK, Differential Phase Shift Keying)
Es una forma alterna e modulación digital en donde la información de entada binaria está contenida en la diferencia, entre dos elementos sucesivos de señalización, en lugar de la fase absoluta. Con DPSK no es necesario recuperar una portadora coherente en fase. En lugar de eso se retarda un elemento de señalización por una ranura de tiempo y luego se comprara al siguiente elemento recibido de la señal.
Modulación de Amplitud de cuadratura (QAM, Quadrature Amplitude Modulation)
La modulación de amplitud en cuadratura es una forma de modulación digital en donde la información esta contenida, tanto en amplitud como en fase de la portadora transmitida. Se emplea en los módems mas rápidos. Consiste en una combinación de PSK y ASK, es decir, se vana combinar las variaciones de amplitud en referencia al momento de fase en que ocurren con lo cual se pueden incluir más bits en los mismos Hertz.
Modulación por Desplazamiento de Fase Binaria (Binary Phase Shift Keying Modulation)
Con este tipo de modulación son posibles dos fases de salida para una sola frecuencia de portadora. Una fase de salida representa un 1 lógico y la otra un 0 lógico. Conforma la señal digital cambia de estado, la fase de la portadora de salida se desplaza entre dos ángulos que están a 180grados fuera de fase.