Modulación ASK, PSK Y FSK

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad Nacional de Ingeniería

Lima, Perú

I. OBJETIVO

-Consolidar la comprensión de los principios de modulación de desplazamiento de frecuencia, amplitud y fase estudiados en clase.

- Comparar los resultados entre la señal entrante y la modulada en el tiempo y en el espectro de frecuencia.

II. TEORÍA

A. SISTEMA DE COMUNICACIÓN DIGITAL

Un sistema de comunicación digital puede ser como el

mostrado:

Se tiene un receptor y un emisor, los cuales

intercambian información en formato digital (Sistema Full-

Duplex), a través de un medio de trasmisión (Canal).

B. MODULACION POR DESPLAZAMIENTO DE

AMPLITUD (ASK)

Es una modulación de amplitud donde la señal moduladora

(datos) es digital. Los dos valores binarios se representan

con dos amplitudes diferentes y es usual que una de las dos

amplitudes sea cero; es decir uno de los dígitos binarios se

representa mediante la presencia de la portadora a amplitud

constante, y el otro dígito se representa mediante la

ausencia de la señal portadora. Como se observa en la

siguiente figura:

ANÁLISIS ESPECTRAL DE LA MODULACIÓN ASK

El ancho de banda de una señal PSK es:

B=2 ( f d )

C. MODULACIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE

FRECUENCIA (FSK)

En esta forma de modulación la portadora sinusoidal toma dos valores de frecuencia, determinados directamente por la señal de datos binaria (figura 1). El modulador puede realizarse en varios modos; entre los más difundidos podemos mencionar:

Un oscilador controlado por tensión (VCO). Un sistema que transmite una de las dos

frecuencias, en función de la señal de datos. Un divisor gobernado por la señal de datos

Canal

ReceptorTransmisor

InformaciónInformaciónRx/TxTx/Rx

ESPECTRO DE POTENCIA

La desviación máxima de la frecuencia viene dada por la ecuación:

Δf =f A−f B

2

El ancho de banda de una señal FSK es:

B=2 ( Δf + f b)*donde

f b es la velocidad de transmisión

D. MODULACIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE

FASE (PSK)

La modulación por desplazamiento de fase o PSK (Phase Shift Keying) es una forma de modulación angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos. Para el caso de dos únicas fases estamos hablando de BPSK (Binary Phase Shift Keying). Sólo emplea 2 símbolos, con 1 bit de información cada uno. Es también la que presenta mayor inmunidad al ruido, puesto que la diferencia entre símbolos es máxima (180º). En cambio, su velocidad de transmisión es la más baja de las modulaciones de fase.

ANÁLISIS ESPECTRAL DE LA MODULACIÓN PSK

La densidad espectral de potencia DEP de la señal PRK viene dada por:

El ancho de banda de una señal PSK es:

B=2 ( f d )

E. SIMULACIONES1 .MODULACIÓN ASKX=[ 1 0 1 1 0 1 0 1]; % SEÑAL EN BANDA BASE (ENTRADA BINARIO)T=.0125E-3:.0125E-3:4E-3; T1=.0125E-3:.0125E-3:.5E-3; S1=5*SIN(2*PI*6E3*T1); % FRECUENCIA DE LA PORTADORA FC=6*10^(3) S2=[S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1]; FOR=1:(LENGTH(X)); S(I*40-39:I*40)=X(I)*S1; D(I*40-39:I*40)=X(I)*ONES(1,40);END

SUBPLOT(3,1,1) PLOT(T,D,0,-0.1,0,1.1) GRID TITLE('SEÑAL MODULADORA') SUBPLOT(3,1,2) PLOT(T,S2) GRID TITLE('SEÑAL DE LA PORTADORA')SUBPLOT(3,1,3) PLOT(T,S) GRID TITLE('SEÑAL ASK') H=0:1E3/40:319*(1E3/40);

W=FFT(D); CN=FFTSHIFT(W); MAGCN=ABS(CN); SUBPLOT(2,1,1) PLOT(H,MAGCN); GRID; TITLE('ESPECTRO DE LA SEÑAL MODULADORA')XLABEL('FRECUENCIA'); YLABEL('MAGNITUD DEL ESPECTRO'); W=FFT(S); CN=FFTSHIFT(W); MAGCN=ABS(CN); SUBPLOT(2,1,2)

PLOT(H,MAGCN);

GRID;

TITLE('ESPECTRO DE LA SEÑAL ASK')

XLABEL('FRECUENCIA');

YLABEL('MAGNITUD DEL ESPECTRO');

SIMULACION DELA MODULACION

SIMULACION DELOS ESPECTROS

2. SIMULACIÓN FSK

X=[ 1 0 1 1 0 1 0 1]; % SEÑAL EN BANDA BASE (ENTRADA BINARIO) T=.0125E-3:.0125E-3:4E-3; T1=.0125E-3:.0125E-3:.5E-3; S1=5*SIN(2*PI*6E3*T1); % FRECUENCIA DE LA PORTADORA FC=6*10^(3) S2=[S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1]; FOR I=1:(LENGTH(X)); S(I*40-39:I*40)=X(I)*S1; D(I*40-39:I*40)=X(I)*ONES(1,40);END

SUBPLOT(3,1,1) PLOT(T,D,0,-0.1,0,1.1) GRID TITLE('SEÑAL MODULADORA') SUBPLOT(3,1,2) PLOT(T,S2) GRID TITLE('SEÑAL DE LA PORTADORA')SUBPLOT(3,1,3) PLOT(T,S) GRID TITLE('SEÑAL ASK') H=0:1E3/40:319*(1E3/40);W=FFT(D); CN=FFTSHIFT(W); MAGCN=ABS(CN); SUBPLOT(2,1,1) PLOT(H,MAGCN); GRID; TITLE('ESPECTRO DE LA SEÑAL MODULADORA')XLABEL('FRECUENCIA'); YLABEL('MAGNITUD DEL ESPECTRO'); W=FFT(S); CN=FFTSHIFT(W); MAGCN=ABS(CN); SUBPLOT(2,1,2) PLOT(H,MAGCN);

GRID; TITLE('ESPECTRO DE LA SEÑAL ASK') XLABEL('FRECUENCIA'); YLABEL('MAGNITUD DEL ESPECTRO');

SIMULACION DELA MODULACION

SIMULACION DELESPECTRO

3. MODULACIÓN PSK

X=[ 1 0 1 1 0 1 0 1]; % SEÑAL EN BANDA BASE (ENTRADA BINARIO)

T=0.5E-3/40:0.5E-3/40:4E-3;T1=0.5E-3/40:0.5E-3/40:0.5E-3;S1=SIN(2*PI*4E3*T1);S2=SIN(2*PI*4E3*T1+PI);S3=[S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1];FOR I=1:LENGTH(X);IF (X(I)==1)S(I*40-39:I*40)=S1ELSEIF (X(I)==0)S(I*40-39:I*40)=S2END

D(I*40-39:I*40)=X(I)*ONES(1,40)END

SUBPLOT(3,1,1)PLOT(T,D,0,-0.1,0,1.1)GRID

TITLE('MODULACION POR CONMUTACION DE FASE(PSK)')SUBPLOT(3,1,2)PLOT(T,S3)GRID

TITLE('SEÑAL PORTADORA')SUBPLOT(3,1,3)PLOT(T,S)GRID

TITLE('SEÑAL MODULADA')H=0:10^3/40:319*(10^3/40)W=FFT(D);CN=FFTSHIFT(W);MAGCN=ABS(CN);SUBPLOT(2,1,1)PLOT(H,MAGCN);GRID;TITLE('ESPECTRO DE LA SEÑAL DE ENTRADA PSK');XLABEL('HERTZ----------->');YLABEL('MAGNITUD DEL ESPECTRO');W=FFT(S);CN=FFTSHIFT(W);MAGCN=ABS(CN);SUBPLOT(2,1,2)PLOT(H,MAGCN);

GRID;TITLE('ESPECTRO DE LA SEÑAL DE ENTRADA PSK')XLABEL('HERTZ----------->');YLABEL('MAGNITUD DEL ESPECTRO');

SIMULACION DELA MODULACION

SIMULACION DELESPECTRO

V. CONCLUCIONES

VI. BIBLIOGRAFÍA

1. Principios de las Comunicaciones. José E. Briceño Márquez. Facultad de Ingeniería ULA. Abril 2005.

2. Guía de Laboratorio de telecomunicaciones II. Ing. Virginia Romero. Ciclo 2014-I.

3. Material de clase de Telecomuncaciones I. Ing. César Narvaja. Ciclo 2013-II.