Modulacion Digital

TECNICAS DE MODULACINDIGITAL

1Tcnicas de Modulacin DigitalLas tcnicas de modulacin digital se caracterizan porque la PORTADORA es una SEAL ANALGICA y la MODULANTE es una SEAL DIGITALMODPORTADORAANALGICAMODULANTEDIGITALMODULADA2Tcnicas de Modulacin DigitalLas tcnicas de modulacin digital se clasifican en:Tcnicas de Modulacin UNI-BIT: cada vez se considera un solo bit para modular la portadora.Tcnicas de Modulacin MULTI-BIT: se emplea un arreglo de ms de un bit para modular la portadora

3Tcnicas de Modulacin DigitalCada una, comprende varias alternativas de modulacin, as:Tcnicas de Modulacin UNI-BIT: ASK, FSK, PSK.ASK: Amplitude Shift Keying, FSK: Frecuency Shift Keying, PSK: Phase Shift KeyingTcnicas de Modulacin MULTI-BIT: nQAM y nPSK, n=4, 8, 16, 32..

4Modulacin Digital de Amplitud (ASK)En la Modulacin por Conmutacin de Amplitud (ASK), la amplitud de una seal portadora de alta frecuencia se conmuta entre dos o ms valores en respuesta a un cdigo binario.

Si uno de los valores es cero se le llama OOK (On-Off Keying).5Cuando se detecta la presencia de un 1 lgico, la portadora tiene un valor de amplitud mximo.Cuando el valor detectado es un 0 lgico la amplitud de la portadora es cero.

Modulacin Digital de Amplitud (ASK)6Al igual que en el caso analgico, la intencin de la modulacin de una seal de alta frecuencia por una seal modulante, no es otra que permitir obtener una seal con longitud de onda en el orden de un dcimo o ms del elemento radiante (la antena) para ptima radiacin al aire. Modulacin Digital de Amplitud (ASK)7Para realizar la modulacin digital, tambin se requiere una portadora, cuya forma puede ser definida como:

Modulacin Digital de Amplitud (ASK)8Definamos como modulante una seal b(t) que toma el valor de 1 cuando el bit enviado es un UNO y 1 cuando el bit enviado es un CERO.

La seal ASK puede expresarse como:

Modulacin Digital de Amplitud (ASK)9Como se observa b(t) es una onda NRZ polar, por lo tanto su espectro, que es infinito, quedar trasladado a fc. Como el espectro de b(t) es un Sinc2(wct) con cortes cada fb=1/tb, y como siempre se elige fc mucho mayor que fb, entonces el espectro de la seal ASK quedar:

tb = tiempo de duracin de un bit

Modulacin Digital de Amplitud (ASK)10Espectro de una Seal ASK

Se observa que el ancho de banda prctico es 2fb el cual es el doble del requerido en transmisin banda base.Modulacin Digital de Amplitud (ASK)

B11Otro parmetro que ser muy til, sobre todo en modulacin multinivel, es la constelacin.

La constelacin consiste en representar la seal modulada en funcin de una o varias funciones ortonormales (ortogonales de energa unitaria).Modulacin Digital de Amplitud (ASK)12Funciones ortogonales y ortonormales:

Tomemos por ejemplo la funcin seno, si esta funcin se desfasa noventa grados, hallaremos a la funcin coseno, as:

Modulacin Digital de Amplitud (ASK)13Si se ve desde el punto de vista polar, el seno est en el eje de 0 grados y el coseno se encontrar desfasado +90 grados con respecto a ste.

090Modulacin Digital de Amplitud (ASK)+9014Podemos afirmar que: el seno y el coseno son ortogonales y como el mximo valor que pueden tener es uno (1), sern ORTONORMALES.

As que, podremos representar las modulaciones, usando como sistema de coordenadas los ejes Sen(wct) y el Cos(wct) (anlogo a los ejes cartesianos).Modulacin Digital de Amplitud (ASK)15La grfica de GASK(t) en funcin de sen(t) recibe el nombre de constelacin. En este caso lucira como:Modulacin Digital de Amplitud (ASK)

Punto para 0 lgicoPunto para 1 lgico16De la grafica se puede deducir que: mientras mayor sea la separacin entre los puntos 0 y 1 lgicos, menor ser la posibilidad de que uno se convierta en el otro por efectos del ruido. Esto se logra con mayor amplitud de portadora.

Modulacin Digital de Amplitud (ASK)0 Lgico1 Lgico17La distancia entre los posibles valores de la seal es muy importante, ya que representar la fortaleza que tiene la modulacin frente al ruido.

Observe que si los smbolos estn ms distanciados, ser ms difcil que uno se convierta en otro por efectos del ruido aadido en el sistema.Modulacin Digital de Amplitud (ASK)18Modulacin Digital en Frecuencia (FSK)Consiste en variar la frecuencia de la portadora de acuerdo a los datos. Para 1 lgico le corresponde una frecuencia F1 y para un 0 lgico emplea una frecuencia F2.

Si la fase de la seal FSK es continua, es decir entre un bit y el siguiente la fase de la sinusoide no presenta discontinuidades, a la modulacin se le da el nombre de CPFSK (Continuous Phase FSK)19La siguiente figura ilustra un mensaje binario y la seal CPFSK resultante de la modulacin.

Observe la continuidad de fase en la onda modulada.Modulacin Digital en Frecuencia (FSK)20La expresin matemtica para una seal CPFSK, se puede escribir como:

La seal ser una sinusoide de frecuencia fA si se transmite un UNO y una sinusoide de frecuencia fB cuando se transmita un CERO. La frecuencia de portadora sin modular es (fA+fB)/2 = fc .

Modulacin Digital en Frecuencia (FSK)21Espectro de una Seal FSK

Modulacin Digital en Frecuencia (FSK)22La desviacin mxima de la frecuencia viene dada por la ecuacin:

El ancho de banda de una seal FSK ser calculado como:

fb es la velocidad de transmisin de los bits

Modulacin Digital en Frecuencia (FSK)23En este caso seria como:

Modulacin Digital en Frecuencia (FSK)24Modulacin Digital de Fase (PSK)Consiste en variar la fase de la sinusoide de acuerdo a los datos. Para el caso binario, las fases que se seleccionan son 0 y . En este caso la modulacin de fase recibe el nombre de PRK (Phase Reversal Keying). Observe, en la siguiente figura, una seal PRK:

25Espectro de una Seal PSK

Modulacin Digital de Fase (PSK)26El espectro es parecido al de ASK solo que no incluye las Deltas de Dirac. Esto implica un ahorro de potencia. El ancho de banda resulta igual al de ASK o sea 2fb

La constelacin de la seal PRK se obtiene definiendo la sealModulacin Digital de Fase (PSK)27La constelacin muestra que esta es la modulacin que presenta la mayor distancia entre los puntos de la misma; esto la convierte en la de mayor fortaleza frente al ruido.

Modulacin Digital de Fase (PSK)Separacin de valores28Moduladores DigitalesModulador ASKXPortadorab(t)ASK

Modulador BalanceadoDatos digitales de EntradaPortadora sinusoidal de mayor FrecuenciaSeal Modulada en ASK29Modulador FSKb(t)Osc1Osc 2XXSFSK

Datos digitales de EntradaOscilador con F = faOscilador con F = fbInvertimos los DatosSeal Modulada en FSK

Moduladores Digitales30

Modulador PSKb(t)Conv de NivelXOscPSKDatos digitales de EntradaSe convierte los datos unipolares en BipolaresModulador BalanceadoPortadoraSeal Modulada en PSK

Moduladores Digitales31Demoduladores DigitalesDemodulador ASKSeal ASKDetector deEnvolventeSealDigital32Demodulador FSKComparadordeFaseOsciladorControlado Por voltajeSalida BinariaEntradaFSKDemoduladores Digitales33Demodulador BPSKSeal PSKXOscLocalDetector deEnvolventeSealDigitalDemoduladores Digitales34Muchas Gracias

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