UNIVERSIDAD DE CARTAGENA

INGENIERIA ECONOMICATEMASISTEMA DE CODIFICACIN DE SEALESSISTEMA DE MODULACIN DE SEALES

CIPAS: ULLYJEJESUS BABILONIA HERNANDEZLUIS F. ZAPATA MEDRANOUBEIMAR NAVARRO HERRERALINO GONZALEZ LARAYAN PEARANDA SANCHEZ

PRESENTADO A:CARLOS CUESTA

IX SEMESTRE DE INGENIERIA DE SISTEMASCARTAGENA DE INDIAS D. T y H. C 2014-03-11

INTRODUCCIN

MODULACION

Es un conjunto de tcnicas para transportar informacin sobre una onda portadora, tpicamente una onda sinusoidal. Estas tcnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicacin lo que posibilita transmitir ms informacin en forma simultnea, protegindola de posibles interferencias y ruidos.Bsicamente, la modulacin consiste en hacer que un parmetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la seal modulada, que es la informacin que queremos transmitir.

Muchas seales de entrada no pueden ser enviadas directamente hacia el canal, como vienen del transductor. Para eso se modifica una onda portadora, cuyas propiedades se adaptan mejor al medio de comunicacin en cuestin, para representar el mensaje.La modulacin es la alteracin sistemtica de una onda portadora de acuerdo con el mensaje (seal modulada) y puede ser tambin una codificacin. Las seales de banda base producidas por diferentes fuentes de informacin no son siempre adecuadas para la transmisin directa a travs de un canal dado. Estas seales son en ocasiones fuertemente modificadas para facilitar su transmisin.EJEMPLO DE MODULACION

Observar que la seal portadora es modificada basndose en la amplitud de la seal moduladora y la seal resultante es la que se muestra en el lado derecho de la figura.

Los parmetros o magnitudes fundamentales de una seal analgica son:Amplitud FrecuenciaFase

TIPOS DE MODULACIN Existen bsicamente dos tipos de modulacin: La modulacin ANALGICA, se realiza a partir de seales analgicas de informacin, por ejemplo la voz humana, audio y video en su forma elctrica y la modulacin DIGITAL, que se lleva a cabo a partir de seales generadas por fuentes digitales, por ejemplo una computadora.

ANALGICO La modulacin ANALGICA, que se realiza a partir de seales analgicas de informacin, por ejemplo la voz humana, audio y video en su forma elctrica.

CONTINUA:Modulacin en Amplitud (AM) : Es un tipo de modulacin lineal que consiste en hacer variar la amplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la seal moduladora, que es la informacin que se va a transmitir.

Modulacin en Frecuencia (FM): Es el caso de modulacin donde tanto las seales de transmisin como las seales de datos son analgicas. Es un tipo de modulacin exponencial al igual que la modulacin de frecuencia. Se caracteriza porque la fase de la onda portadora vara directamente de acuerdo con la seal modulante, resultando una seal de modulacin en fase

Modulacin en Fase (PM) : Es una modulacin angular que transmite informacin a travs de una onda portadora variando su frecuencia (contrastando esta con la amplitud modulada o modulacin de amplitud (AM), en donde la amplitud de la onda es variada mientras que su frecuencia se mantiene constante). En aplicaciones analgicas, la frecuencia instantnea de la seal modulada es proporcional al valor instantneo de la seal moduladora. Datos digitales pueden ser enviados por el desplazamiento de la onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos, una modulacin conocida como FSK

. DISCONTINUA:Modulacin por Amplitud de Pulsos (PMA): Es la ms sencilla de las modulaciones digitales. Consiste en cambiar la amplitud de una seal, de frecuencia fija, en funcin del smbolo a transmitir. Esto puede conseguirse con un amplificador de ganancia variable o seleccionando la seal de un banco de osciladores.

Modulacin por Anchura de Pulso (PWM ): De una seal o fuente de energa es una tcnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una seal peridica (por ejemplo sinusoidal o cuadrada) ya sea para transmitir informacin a travs de un canal de comunicaciones o control de la cantidad de energa que se enva a una carga.Modulacin por Posicin de Pulso (PPM ): Es un tipo de modulacin en la cual una palabra de M bits es codificada por la transmisin de un nico pulso que puede encontrarse en alguna de las 2M posiciones posibles. Si esto se repite cada T segundos, la tasa de transmisin es de M/T bits por segundo. Este tipo de modulacin se usa principalmente en sistemas de comunicacin ptica, donde tiende a haber poca o ningn tipo de interferencia por caminos mltiples.

DIGITALUn mdem comparte interfaz con la red telefnica y el DTE. La comunicacin con el DTE se hace en forma binaria, pero para poder transmitir sta informacin a travs de un medio como una lnea telefnica, se debe hacer una modulacin, ya que las seales en la lnea telefnica son de tipo analgicas.En un sistema de transmisin digital, la informacin de la fuente original puede ser en forma digital o analgica. Si est en forma analgica, tiene que convertirse a pulsos digitales, antes de la transmisin y convertirse de nuevo a la forma analgica, en el extremo de recepcin. En un sistema de radio digital, la seal de entrada modulada y la sedal de salida de modulada, son pulsos digitales.

Modulacin en amplitud (ASK): La tcnica de modulacin en amplitud utiliza variaciones de la amplitud de la onda portadora para que hacindolo segn la cadencia de la seal digital, posibilite la transmisin de informacin.En la modulacin en amplitud un 1 binario se representa por una onda sinusoidal de amplitud A dada, mientras que un 0 binario est representado por una seal con amplitud menor que A. Ntese que el resto de los parmetros que definen la onda sinusoidal frecuencia y fase permanecen inalterados en el proceso de modulacin.La modulacin en amplitud no suele emplearse aisladamente, pues presenta serios problemas de distorsin y de potencia. Normalmente, se utiliza en conjuncin con la modulacin de fase, aumentando as la eficacia del proceso.

Modulacin por Desviacin de Frecuencia (FSK): Se modifica la frecuencia, esto es se utilizan distintos valores de frecuencia de la portadora para representas los bits de la seal. Este mtodo se utiliza bastante en modems de baja velocidad (normalmente hasta 1200 BPS), dado que es sencillo y con una inmunidad al ruido relativamente buena

Modulacin por Desviacin de Fase PSK: Consiste en un procedimiento de la onda portadora en funcin de un bit de dato (0 , 1). Un bit 0 corresponde a la fase 0; en cuanto al bit 1, corresponde a la fase. Por tanto, este ngulo est asociado con un dato al ser transmitido y con una tcnica de codificacin usada para representar un bit.

CODIFICACIONLa codificacin es el ltimo de los procesos que tiene lugar durante la conversin analgica-digitalProcesos de la conversin A/D.Consiste en la traduccin de los valores de tensin elctrica analgicos que ya han sido cuantificados (ponderados) al sistema binario, mediante cdigos preestablecidos. La seal analgica va a quedar transformada en un tren de impulsos digital (sucesin de ceros y unos). La codificacin que se realiza mediante el sistema binario est basada en el lgebra de Boole.

CODIFICACION DE LAS SEALES DIGITALES Para optimizar la transmisin, la seal debe ser codificada de manera que facilite su transmisin en un medio fsico.

Codificacin Digital UnipolarLa codificacin unipolar usa una sola polaridad, codificando nicamente uno de los estados binarios, el 1, que toma una polaridad positiva o negativa. El otro estado, normalmente el 0, se representa por 0 voltios, es decir, la lnea ociosa. Esta polaridad se asigna a uno de los estados binarios, habitualmente el 1, el otro estado binario, el 0, se representa por el nivel 0 de tensin. La imagen representa esta codificacin, los 1 se codifican con valor positivo y los 0 con valor cero. Esta codificacin es muy sencilla y tiene una implementacin barata.

Componente DCLa amplitud media de una seal con codificacin unipolar no es cero, eso crea lo que se llama una componente de corriente continua (seal de frecuencia cero). Cuando una seal contiene una componente continua, no puede viajar a travs de medios que no pueden gestionar este tipo de componentes.Sincronizacin.Cuando una seal no vara, el receptor no puede determinar el principio y el final de cada bit, por tanto la codificacin unipolar puede tener problemas de sincronizacin siempre que el flujo de datos contenga una larga serie ininterrumpida de ceros o unos.

Codificacin Digital PolarLa codificacin polar utiliza dos niveles de voltaje, positivo y negativo.NRZ (No retorno a cero)RZ (Retorno a cero)Bifase (autosincronizados)La codificacin polar usa dos niveles de tensin, uno positivo y otro negativo, gracias al uso de dos niveles, en la mayora de los mtodos de codificacin polar se reduce el nivel de tensin medio de la lnea y se alivia el problema de la componente DC existente en la codificacin unipolar, e incluso anulndola completamente.De las muchas variantes existentes, las ms populares son: Sin Retorno a Cero (NRZ, Nor Return to Zero), Retorno a Cero (RZ Return to Zero) y bifsica. La codificacin NRZ incluye dos mtodos: sin retorno a cero, nivel (NRZ-L) y sn retorno a cero invertido (NRZ-I). El mtodo bifsico tambin tiene dos variantes: Manchester y Manchester diferencial.

Codificacin NRZEs el primer sistema de codificacin y tambin el ms simple. Consiste en la transformacin de 0 en -X y de 1 en +X, lo que resulta en una codificacin bipolar en la que la seal nunca es nula. Como resultado, el receptor puede determinar si la seal est presente o no. En la codificacin NRZ, el nivel de la seal es siempre positivo o negativo, los dos mtodos ms usuales son:NZR-L. En esta codificacin, el nivel de la seal depende del tipo de bit que representa, habitualmente un valor de tensin positiva indica que el bit es un 0 y un valor de tensin negativa indica que el bit es un 1 (o viceversa), por tanto el nivel de la seal depende del estado del bit. Pero cuando hay un flujo grande de ceros o unos en los datos puede surgir el problema de la sincronizacin.NZR-I. En esta codificacin, una inversin de la tensin representa un bit, es la transicin entre el valor de la tensin positiva y negativa, no la tensin en si misma, lo que representa un bit. Un bit 0 se representa sin ningn cambio. NZR-I es mejor que NZR-L debido a la sincronizacin implcita provista por el cambio de seal cada vez que se encuentra un 1. La existencia de unos en el flujo de datos permite al receptor sincronizar su temporizador con la llegada real de la transmisin.

RZ (Retorno a cero)Utiliza tres valores: positivo, negativo y cero. Un bit 1 se representa por una transicin de positivo a cero y un bit 0 se representa con la transicin de negativo a cero, con retorno de voltaje 0 en mitad del intervalo.

Bifase (autosincronizados)En este mtodo, la seal cambia en medio del intervalo del bit, pero no retorno a cero, sino que continua el resto del intervalo en el polo opuesto. Hay dos tipos de codificacin Bifase:Manchester: Una transicin de polaridad de positiva a negativa representa el valor binario 0, y una transicin de negativa a positiva representa un 1. Manchester Diferencial: Necesita dos cambios de seal para representar el bit 0, pero solo 1 para representar el bit 1. Es decir, una transicin de polaridad inversa a la del bit previo, para representar el '0' y una transicin igual para el '1'.

CODIFICACION DIGITAL BIPOLARLa Codificacin Digital Bipolar, utiliza tres valores:-Positivo-Negativo-CeroEl nivel de voltaje cero se utiliza para representar un bit "cero". Los bits "uno" se codifican como valores positivo y negativo de forma alternada. Si el primer "uno" se codifica con una amplitud positiva, el segundo lo har con una amplitud negativa, el tercero positiva y as sucesivamente. Siempre se produce una alternancia entre los valores de amplitud para representar los bits "uno", aunque estos bits no sean consecutivos.

Hay 3 tipos de codificacin Bipolar: AMI ("Alternate Mark Inversin") B8ZS (Bipolar 8-Zero Substitution) HDB3 (High Density Bipolar 3) AMI ("Alternate Mark Inversion")Dependen de un tipo de codificacin que representa a los "unos" con impulsos de polaridad alternativa, y a los "ceros" mediante ausencia de pulsos. El cdigo AMI genera seales ternarias (+V -V 0), bipolares( + - ), y del tipo RZ o NRZ ( con o sin vuelta a cero ). La seal AMI carece de componente continua y permite la deteccin de errores con base en la ley de formacin de los "unos" alternados. En efecto, la recepcin de los "unos" consecutivos con igual polaridad se deber a un error de transmisin.Tal y como muestra la figura, la seal elctrica resultante no tiene componente continua porque las marcas correspondientes al "1" lgico se representan alternativamente con amplitud positiva y negativa. Cada impulso es neutralizado por el del impulso siguiente al ser de polaridad opuesta.Codificando los "unos" con impulsos de polaridad alternativa y los "ceros" mediante ausencia de impulsos, el cdigo resultante se denomina pseudoternario.Los cdigos AMI ( inversin de marcas alternadas) se han desarrollado para paliar los inconvenientes que presentan los cdigos binarios NRZ y RZ ( el sincronismo y la corriente continua).El cdigo AMI consigue anular la componente continua de la seal elctrica. Sin embargo no resuelve la cuestin de cmo evitar la prdida de la seasl de reloj cuando se envan largas secuencias de ceros. Este problema lo solucionan los cdigos bipolares de alta densidad de orden N, HDBN ( High Density Bipolar ) que pertenecen a la familia de los cdigos AMI, y que evitan la transmisin de secuencias con ms de N "ceros" consecutivos. El HDB3 es un cdigo bipolar de orden 3.

B8ZS (Bipolar 8-Zero Substitution)B8ZS: la sustitucin bipolar de 8 ceros, tambin llamada la sustitucin binaria de 8 ceros, el canal claro, y 64 claros. Es un mtodo de codificacin usado sobre circuitos T1, que inserta dos veces sucesivas al mismo voltaje - refirindose a una violacin bipolar - en una seal donde ocho ceros consecutivos sean transmitidos. El dispositivo que recibe la seal interpreta la violacin bipolar como una seal de engranaje de distribucin, que guarda(mantiene) la transmisin y dispositivos de encubrimiento sincronizados. Generalmente, cuando sucesivos "unos" son transmitidos, uno tiene un voltaje positivo y el otro tiene un voltaje negativo.Es decir, cuando aparecen 8 "ceros" consecutivos, se introducen cambios artificiales en el patrn basados en la polaridad del ltimo bit 'uno' codificado:V: Violacin, mantiene la polaridad anterior en la secuencia.B: Transicin, invierte la polaridad anterior en la secuencia.Los ocho ceros se sustituyen por la secuencia: 000V B0VBB8ZS est basado en el antiguo mtodo de codificacin llamado Alternate Mark Inversion ( AMI).

HDB3 (High Density Bipolar 3)El cdigo HDB3 es un buen ejemplo de las propiedades que debe reunir un cdigo de lnea para codificar en banda base:-El espectro de frecuencias carece de componente de corriente continua y su ancho de banda est optimizado.-El sincronismo de bit se garantiza con la alternancia de polaridad de los "unos", e insertando impulsos de sincronizacin en las secuencias de "ceros".Los cdigos HDBN (High Density Bipolar) limitan el nmero de ceros consecutivos que se pueden transmitir: -HDB3 no admite ms de 3 ceros consecutivos. Colocan un impulso (positivo o negativo) en el lugar del 4 cero.-El receptor tiene que interpretar este impulso como un cero. Para ello es preciso diferenciarlo de los impulsos normales que representan a los "unos".-El impulso del 4 cero se genera y transmite con la misma polaridad que la del impulso precedente. Se denomina por ello V "impulso de violacin de polaridad" ( el receptor reconoce esta violacin porque detecta 2 impulsos seguidos con la misma polaridad).-Para mantener la componente de corriente continua con valor nulo, se han, de transmitir alternativamente tantas violaciones positivas como negativas ( V+ V- V+ V-... ).-Para mantener siempre alternada la polaridad de las violaciones V, es necesario en algunos casos insertar un impulso B "de relleno" ( cuando la polaridad del impulso que precede a la violacin V, no permite conseguir dicha alternancia). Si no se insertaran los impulsos B, las violaciones de polaridad V del 4 cero seran obligatoriamente del mismo signo.En HDB3 se denomina impulso a los estados elctricos positivos o negativos, distintos de "cero". (0 voltios).Cuando aparecen ms de tres ceros consecutivos, estos se agrupan de 4 en 4, y se sustituye cada grupo 0000 por una de las secuencias siguientes de impulsos: B00V 000V.-B indica un impulso con distinto signo que el impulso anterior. Por tanto, B mantiene laley de alternancia de impulsos, o ley de bipolaridad, con el resto de impulsos transmitidos.-V indica un impulso del mismo signo que el impulso que le precede, violando por tanto la ley de bipolaridad.El grupo 0000 se sustituye por B00V cuando es par el nmero de impulsos entre la violacin V anterior y la que se va a introducir.El grupo 0000 se sustituye por 000V cuando es impar el nmero de impulsos entre la violacin V anterior y la que se va a introducir.As se logra mantener la ley de bipolaridad de los impulsos correspondientes a los "unos", y tambin la bipolaridad de las "violaciones" mediante los impulsos B y los impulsos V.

La deteccin elemental de los errores de transmisin tpicos del ruido (inversin, duplicacin o prdida de impulsos), se realiza simplemente comprobando que los impulsos recibidos por el receptor cumplen las reglas de polaridad establecidas porla codificacin HDB3.Los errores se suelen detectar en el caso de que aparezcan los 4 ceros consecutivos que no permite el HDB3 o en el caso de la insercin de un "uno" y que las dos violaciones V+ queden con la misma polaridad. Sin embargo existen casos en los cuales hay errores que son imposibles de detectar y que incluso se propagan generando an ms errores.el aitor es una onda sin polaridadPor ejemplo en la imagen podemos ver una seasl HDB3 con errores que no detecta el RECEPTOR.