Modulacion-QAM ED3
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Página 1 de 3 Universidad Católica de Colombia Departamento de Ingeniería Electrónica Proyecto Final Comunicaciones III PROYECTO FINAL MODULACION QAM Daniel F. Sanchez S. 701005 metalguear @hotmail.com I INTRODUCCIÓN Dura nte los últimos años las telec omuni caci ones han avanzando de una forma considerable, y hoy en día son prácticamente indispensables para nuestros que aceres cotidiano s. Lo que muc ha gente no conoce son los subprocesos que se producen para que sea esto posible, y por eso el motivo de este documento es mostrar el func ionamiento y la imple mentación de uno de esos sub pro cesos, est oy hab lando de: la mod ula ció n de amplitud por cuadratura (QAM), esta modulación es una de var ias que exi ste n. Ya sean de tipo ana lógico o digital las modulaciones son una parte indispensable en las tel eco mun ica cio nes ya que logran des pla za r las frecuencias banda base a otro rango de frecuencias más adecuado para la transmisión haciendo eficiente el uso del canal de comunicación. II OBJETIVOS • Investigar sobre la modulación QAM y conocer en qué consi ste, como fun cio na y como se implementa. • Diseñar un modulador QAM. • Implementar un Modulador QAM. III MARCO TEÓRICO La Modulación La modulación es el proceso en el que un parámetro de una onda portadora varía dependiendo del valor de una señal moduladora, esto se hace para que muchas señales de banda base, que no pueden ser transmitidas en su forma natural sean desplazadas a frecuencias adecuadas de transmisión. Existen varios tipos de modulación: Analógica, digital, en fase, en frecuencia, en amplitud etc. En este doc ume nto nos enf oca remos sol o en la modulación de amplitud por cuadratura (QAM), la cual investigue lo más posible. Modulación de Amplitud por Cuadratura QAM La Mod ula ció n QAM es tipo de Modula ción dig ita l avanza da donde los pa rá metros que va rí an en la portadora son la amplitud y fase dependiendo de la señal moduladora que contiene la información. Además se conoce que es te tip o de modulación uti li za dos portadoras con la misma frecuenc ia pero en cuadratura. Una de las características principales de la modulación QAM es que modula la mitad de los símbolos con una frecuencia y la otra mitad con la misma frecuencia, pero desfasada 90°. El resultado de las componentes después se suma, dando lugar a la señal QAM. De esta forma, QAM pe rmit e ll evar do s ca na le s en una mis ma frecuencia mediante la transmisión ortogonal de uno de ellos con relación al otro. Como ya se ha dicho, la componente "en cuadratura" de esta señal corresponderá a los símbolos modulados con una frecuencia desfasada 90°, y la componente "en fa se" corres ponde a los símbol os mod ula dos sobre una por tad ora sin fa se. Obsérvese en la Figura 1 las constelaciones para los es quemas de modula ci ón 4-QAM, 16-QAM y 64- QAM. Note que para cada uno de ellos se varían los niveles de amplitud y de fase de la señal. Figura 1. Constelaciones QAM Según lo que pude investigar La modulación QAM nos brinda una señal donde el mensaje se encuentra contenido tanto en la amplitud como en la fase de la señal trasmitida. La figura 2 muestra un modulador QAM básico, donde los datos di serie de entrada, generados a velocidad Ri bps se agrupan mediante un convertidor serie a paralelo, formando palabras de J bits que pasarán al módulo de mapeo de estas palabras. Este módulo se encarga de sele ccion ar un símbo lo de entr e los M = 2^ J posibles símbolos, ubicados sobre un espacio bidimensional. A la salida , los símbo los se pro duc en por tanto a una velocidad de fs = Rd/J símbolos por segundo o baudios. Universidad Católica de Colombia Comunicaciones III
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Universidad Católica de ColombiaDepartamento de Ingeniería Electrónica
Proyecto Final Comunicaciones III
PROYECTO FINALMODULACION QAM
Daniel F. Sanchez S. 701005 [email protected]
I INTRODUCCIÓN
Durante los últimos años las telecomunicaciones han
avanzando de una forma considerable, y hoy en día son prácticamente indispensables para nuestros que aceres
cotidianos. Lo que mucha gente no conoce son lossubprocesos que se producen para que sea esto posible,
y por eso el motivo de este documento es mostrar elfuncionamiento y la implementación de uno de esos
subprocesos, estoy hablando de: la modulación deamplitud por cuadratura (QAM), esta modulación es una
de varias que existen. Ya sean de tipo analógico o
digital las modulaciones son una parte indispensable enlas telecomunicaciones ya que logran desplazar las
frecuencias banda base a otro rango de frecuencias más
adecuado para la transmisión haciendo eficiente el usodel canal de comunicación.
II OBJETIVOS
• Investigar sobre la modulación QAM y conocer
en qué consiste, como funciona y como seimplementa.
• Diseñar un modulador QAM.
• Implementar un Modulador QAM.
III MARCO TEÓRICO
La Modulación
La modulación es el proceso en el que un parámetro de
una onda portadora varía dependiendo del valor de unaseñal moduladora, esto se hace para que muchas señalesde banda base, que no pueden ser transmitidas en su
forma natural sean desplazadas a frecuencias adecuadasde transmisión.
Existen varios tipos de modulación:Analógica, digital, en fase, en frecuencia, en amplitud
etc. En este documento nos enfocaremos solo en lamodulación de amplitud por cuadratura (QAM), la cual
investigue lo más posible.
Modulación de Amplitud por Cuadratura QAM
La Modulación QAM es tipo de Modulación digitalavanzada donde los parámetros que varían en la
portadora son la amplitud y fase dependiendo de la
señal moduladora que contiene la información. Además
se conoce que este tipo de modulación utiliza dos portadoras con la misma frecuencia pero en cuadratura.
Una de las características principales de la modulación
QAM es que modula la mitad de los símbolos con unafrecuencia y la otra mitad con la misma frecuencia, pero
desfasada 90°. El resultado de las componentes despuésse suma, dando lugar a la señal QAM. De esta forma,
QAM permite llevar dos canales en una mismafrecuencia mediante la transmisión ortogonal de uno de
ellos con relación al otro. Como ya se ha dicho, la
componente "en cuadratura" de esta señal corresponderáa los símbolos modulados con una frecuencia desfasada
90°, y la componente "en fase" corresponde a los
símbolos modulados sobre una portadora sin fase.Obsérvese en la Figura 1 las constelaciones para los
esquemas de modulación 4-QAM, 16-QAM y 64-QAM. Note que para cada uno de ellos se varían los
niveles de amplitud y de fase de la señal.
Figura 1. Constelaciones QAM
Según lo que pude investigar La modulación QAM nos
brinda una señal donde el mensaje se encuentracontenido tanto en la amplitud como en la fase de la
señal trasmitida.
La figura 2 muestra un modulador QAM básico, dondelos datos di serie de entrada, generados a velocidad Ri
bps se agrupan mediante un convertidor serie a paralelo,formando palabras de J bits que pasarán al módulo de
mapeo de estas palabras. Este módulo se encarga de
seleccionar un símbolo de entre los M = 2 ̂J posiblessímbolos, ubicados sobre un espacio bidimensional. A
la salida, los símbolos se producen por tanto a una
velocidad de fs = Rd/J símbolos por segundo o baudios.
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Figura 2. Diagrama de bloques trasmisor QAM
Los símbolos a transmitir son números complejos que
representaremos como: ck = ak + jbk . Así, el alfabeto loforman el conjunto de números complejos que
podremos transmitir. Este alfabeto se puede representar en el plano complejo, formando la constelación de la
modulación. En la siguiente gráfica se presentan
diferentes constelaciones posibles, a diferencia de lasconstelaciones anteriormente mostradas por aparte, la
que mostraremos a continuación nos muestra todas en
una sola.
Figura 3. Constelaciones QAM
Formas y materiales para realizar un moduladorQAM
Según lo consultado por diferentes fuentes, fue muy
poco lo que pude encontrar sobre materiales y diseñosde moduladores QAM.
A continuación mostrare algunas formas y diseños que puede encontrar.
El modulador 16 QAM se puede efectuar de 2 formas:
- Mediante un codificador apropiado se disponen de 4
trenes de datos en paralelo y se agrupan de a dos paraobtener dos señales analógicas con 4 estados de
amplitud cada una (-3,-1,+3,+1). A continuación seefectúa la modulación en cuadratura convencional del
tipo 4PSK.- Mediante 2 moduladores del tipo 4PSK se generan 4
estados de fase en cada uno. Uno de ellos se lo afectacon una atenuación de 6 dB antes de la suma. La
modulación 16 QAM resulta ser una modulación 4PSK por cuadrante, donde los cuadrantes se obtienen
mediante la otra modulación 4PSK.
La modulación 16QAM permite transmitir unavelocidad de 140 Mb/s (4x34 Mb/s) en un ancho de banda de 80 MHz. Como el ITU-R tiene definidas
también bandas con ancho de 60 MHz se ha introducidola modulación 64QAM. La modulación 4PSK solo se
usa en sistemas de baja y media capacidad (hasta 34
Mb/s).
Otra forma que puede encontrar fue usando un
Microcontrolador y esta forma fue la que más me llamola atención ya que por medio de programación puedo
variar las amplitudes y fases de las frecuencias a mimodo, ya que la programación es una de mis fortalezas.
También podemos usar el conversor digital a análogoDAC0808, el procedimiento que se desea implementar
es el siguiente:
Se emplea un Microcontrolador, para generar elalgoritmo de modulación de una señal digital (Estudiado
anteriormente), donde los datos de entrada sonanalizados y se calcula el valor del ángulo, los valores
del seno, se normalizan estos valores de 8 bits que seránenviados al convertidor digital análogo DAC0808 y este
genera valores pequeños de corriente negativa, por esoes necesario utilizar un operacional (LF365) para
invertir la señal y convertir estos valores de corriente avalores de voltaje y por consiguiente se genera la señal
analógica a partir de datos digitales.
De la modulación QAM existe muy poca información
además valga la redundancia, la información que es
importante se encuentra en ingles lo cual es unadebilidad de muchos de nosotros pues no tenemos muy
buenos conocimientos en este idioma tan importantehoy en día.
He podido dar cuenta que lo más ideal para realizar una
modulación QAM puede llegar a ser la utilización de un
Microcontrolador se pueden acondicionar diferentescircuitos a este como conversores, operacionales, potenciómetros, interruptores por los cuales algún
usuario puede determinar valores como amplitud de
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portadoras y moduladoras frecuencias de portadoras y
moduladoras dígitos binarios velocidad etc.El Microcontrolador puede dar pie a diferentes
algoritmos para realizar cualquier tipo de tarea por ellode su importancia.
IV BIBLIOGRAFÍA
[1]. Edward a Lee, David G. Messerchmitt, Digital
Communicaton, Second Edition, KAP, 1994. (Ch. 16. – Carrier Recovery).
[2]. W. T. Webb and L. Hanzo, Modern Quadrature
Amplitude Modulation: Principles and Applications for
Fixed and Wireless Channels. New York: IEEE
Press/Pentech, 1994, p. 557.
[3].http://html.rincondelvago.com/generador-demodulacion-analogica-y-digital.html.
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