Universidad Nacional de Loja rea de la Energa, las Industrias y los Recursos

Naturales no Renovables

Carrera de Ing. en Electrnica y Telecomunicaciones

MATERIA: Prcticas de comunicaciones

analgicas

TEMA: Modulacin PAM

Integrantes:

Morocho Darwin

Poma Vicente

Ramrez Marcelo

Torres Alexis

FECHA: 20/06/2013

LOJA-ECUADOR

2013

VIII A

1. ANTECEDENTES

La modulacin engloba el conjunto de tcnicas para transportar informacin sobre

una onda portadora, estas tcnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de

comunicacin lo que permitir transmitir ms informacin simultnea o proteger la

informacin 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 moduladora, que es la informacin que queremos transmitir.

En modulacin PAM lo que se vara es alguno de los parmetros de un tren de pulsos

uniformes, bien sea su amplitud, duracin o posicin. En este tipo de modulacin se

distinguen dos clases: modulacin analgica de pulsos, en que la informacin se

transmite bsicamente en forma analgica, pero la transmisin tiene lugar a intervalos

discretos de tiempo y modulacin digital de pulsos en que la seal de informacin es

discreta, tanto en amplitud como en tiempo, permitiendo la transmisin digital como

una secuencia de pulsos codificados, todos de la misma amplitud.

El primer paso en la codificacin analgica - digital se llama PAM. Esta tcnica recoge

informacin anloga, la muestra y genera una serie de pulsos basados en los

resultados de la prueba En PAM, la seal original se muestra a intervalos iguales PAM

usa una tcnica llamada probada y tomada. En un momento dado el nivel de la seal es

ledo y retenido brevemente. PAM sea ineficaz en comunicaciones es porque aunque

traduzca la forma actual de la onda a una serie de pulsos, siguen teniendo amplitud

todava seal analgica y no digital.

Para hacerlos digitales, se deben de modificar usando modulacin de cdigo de pulso

(PCM) Modulacin PCM PCM modifica los pulsos creados por PAM para crear una

seal completamente digital. Para hacerlo, PCM, en primer lugar, cuantifica los pulsos

de PAM. La cuantificacin es un mtodo de asignacin de los valores ntegros a un

rango los dgitos binarios son transformados en un seal digital usando una de las

tcnicas de codage digital-digital.

2. DATOS DE LA PRCTICA

TEMA:

MODULACION PAM

OBJETIVOS

Objetivo general:

El objetivo de esta prctica es, investigar la teora necesaria, para construir seales moduladas por amplitud de pulso; repasar y consolidar las nociones obtenidas en clase y adems utilizar algunas de las funciones que Matlab ofrece para el anlisis y simulacin de seales PAM que se presentan en los sistemas de comunicaciones. Objetivos Especficos: Analizar el concepto de modulacin de pulso.

Encontrar Modelos de circuitos que generen PAM.

Obtener seales PAM de una Onda Continua.

Desarrollar un software en Matlab para la generacin de seales PAM. Investigar las terminologas de seales determinsticas y aleatorias, que son los

tipos de seales que se van a procesar. Analizar las grficas obtenidas y dar interpretacin de los resultados. Respaldar lo aprendido en clases, sobre modulacin de amplitud de pulso, con el

desarrollo realizado en este documento.

3. MARCO TEORICO

Modulacin de amplitud de pulso (PAM)

Es una de las modulaciones digitales. Esta tcnica recoge informacin analgica, (la

muestra la prueba), y genera una serie de pulsos basados en los resultados de la

prueba. El trmino prueba se refiere a la medida de la amplitud de la seal a intervalos

iguales.

El mtodo de prueba usado en PAM es ms eficaz en otras reas de ingeniera que en la

comunicacin de datos (informtica). Aunque PAM est en la base de un importante

mtodo de codificacin analgica - digital llamado modulacin de cdigo de pulso

(PCM).

En PAM, la seal original se muestrea a intervalos iguales, PAM usa una tcnica llamada

probada y tomada. En un momento dado el nivel de la seal es ledo y retenido

brevemente. El valor mostrado sucede solamente de modo instantneo a la forma

actual de la onda, pero es generalizada por un periodo todava corto pero medible en el

resultado de PAM.

La modulacin por amplitud de pulso modifica una seal de banda base, al tomar un

conjunto de muestras de una seal que contiene la informacin tal como se ve en las

fig.1 y fig.2, en la cual la seal que se muestra en color rojo representa la seal mensaje

y el tren de pulsos es la seal generadora de las muestras PAM. 4

Fig. 1. Principio de la modulacin por amplitud de pulsos (PAM); (1) Seal original, (2)

Seal-PAM, (a) Amplitud de la seal, (b) Tiempo

Fig 2. Seal PAM resultante

La idea bsica de la modulacin por pulsos se fundamenta en el concepto de que es posible recuperar completamente una seal analgica desde algunas muestras de ella. Esto sucede siempre y cuando la cantidad de muestras sea la suficiente para la cantidad de informacin que se desea recuperar. Estos conceptos se fundamentan en el Teorema del Muestreo de Nyquist que permite determinar la cantidad de muestras o velocidad de muestreo para cualquier seal que se pretenda recuperar. Transmitir muestras en lugar de seales analgicas completas nos lleva a una gran

ventaja, la informacin est contenida en la amplitud del impulso sin que la duracin

del impulso tenga importancia. Del prrafo anterior se desprende que la relacin seal

/ ruido tiende a mejorar debido a que, en trminos estadsticos, el ruido afectara menos

al tren de pulsos que a la seal completa.

Otra de las ventajas importantes de la transmisin de Impulsos, es que entre pulso y

pulso de una misma seal analgica existe tiempo ocioso del canal de transmisin; esto

indica que por un mismo canal fsico podrn enviarse varias seales diferentes.

Fig. 3. Recuperacin de una seal de las muestras tomadas de la original

4. MATERIALES:

Hardware: Computador Software: Matlab

5. PROCEDIMIENTO Y GENERACION DE UNA SEAL PAM

El objeto bsico usado en MATLAB es una matriz numrica con la posibilidad de almacenar nmeros complejos. Los datos encontrados en el estudio de seales y sistemas son siempre, muy bien representados en forma de matrices. En esta seccin se usar MATLAB para la generacin de seales elementales como lo son las seales exponenciales, sinodales, etc. En MATLAB una seal discreta en el tiempo se representa exactamente, porque los valores de la seal son representados como los elementos de un vector. Sin embargo las seales de tiempo continuo en MATLAB son tan solo aproximaciones. La aproximacin consiste de un vector cuyos elementos son muestras de la verdadera seal de tiempo continuo. Cuando se usa esta tcnica para la representacin de seales continuas es importante escoger el intervalo de muestreo lo suficientemente pequeo para asegurar que las muestras capturan todos los detalles de la seal.

Cdigo Fuente del SCRIP PAM

%================UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA================= %--------INGENIERIA EN ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES------ % GRUPO 5 %INTEGRANTES: DARWIN MOROCHO % VICENTE POMA % MARCELO RAMIREZ % ALEXIS TORRES

%DOCENTE: ING. KEVER CARRION

%============MODULACIN POR AMPLITUD DE PULSOS============== clear; close all; L_medio=500; fs=1000;

treq=2*L_medio/fs; f=((2*L_medio-1)/treq); n=0:.5/f:treq;

%Seal de Entrada Am=10; wm=4*pi; fc=fs/2; ym=Am*cos(wm*n);

%Nivel DC ymdc=ym+max(abs(ym));

%Tren de pulsos pulsos=(square(2*pi*30*n,25)+1)/2;

%Resultados. figure subplot(2,2,1); h=plot(n,ym, 'r-'); title('Seal a Modular'); xlabel('Tiempo (segundos)'); ylabel('m(t)'); grid on;

subplot(2,2,2); i=plot(n,pulsos, 'b-'); title('Tren de Pulsos o Cuantificador'); xlabel('Tiempo (segundos)'); ylabel('g(t)'); grid on;

subplot(2,2,3:4) ym1=10+Am*cos(wm*n); spam=ymdc.*pulsos; g=plot(n,spam, 'b-',n,ym1, 'g-' ); title('Seal Modulada Empleando Modulacin PAM'); xlabel('Tiempo (segundos)'); ylabel('s(t)'); txt=strcat('fmuestreo= ',num2str(fs),' Hz'); legend(txt); grid on;

set(h,'LineWidth',2) set(i,'LineWidth',1.5) set(g,'LineWidth',1.5)

Figura de modulacin PAM

Cdigo Fuente del Programa Simulink Los resultados de la simulacin de un sistema de transmisin PAM con una seal fuente de 1 KHz y frecuencia de muestreo 10 KHz se muestran a continuacin.

Parmetros de Simulacin:

Seal de informacin: 1KHz y 5Vp

Frecuencia de muestreo 10KHz

Ancho de pulso 50% del periodo de muestreo

Tiempo de simulacin 25 ms

LPF butterworth orden 8 a 2 KHz

0 0.5 1-10

-5

0

5

10Seal a Modular

Tiempo (segundos)

m(t

)

0 0.5 10

0.5

1Tren de Pulsos o Cuantificador

Tiempo (segundos)

g(t

)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

5

10

15

20Seal Modulada Empleando Modulacin PAM

Tiempo (segundos)

s(t

)

fmuestreo=1000 Hz

Seal PAM y Recuperada

Seal Informacin y PAM

Seal de Portadora

En ella se puede apreciar cada una de las respectivas seales que se deben obtener

al implementar el circuito en un laboratorio, as como los respectivos parmetros de

la seal transmitida, como lo son: frecuencia de la seal fuente, frecuencia de

repeticin del tren pulsado, ciclo de dureza del tren pulsado, nmero de muestras

por periodo de seal informacin, amplitud de la seal fuente y de la seal

recuperada, entre otros.

6. APLICACIONES

En aplicaciones de telecomunicaciones, la modulacin de amplitud de pulso es una tecnologa de uso poco frecuente, habiendo sido sustituida por otras tcnicas como la modulacin de posicin de pulso y modulacin de cdigo de impulsos. Adems, una tecnologa llamada modulacin de amplitud en cuadratura es ampliamente utilizada en mdems telefnicos con una velocidad de transferencia de datos de ms de 300 kbps. Mientras que las nuevas tecnologas estn haciendo rpido conocer su presencia, hay que sealar que la modulacin de amplitud de pulso es todava til en el popular estndar de comunicacin Ethernet. Por ejemplo:

100BASE-T2, que funciona a 100 Mb / s - Ethernet medio se utiliza 5 nivel modulaciones PAM funcionan a 25 mega-pulsos / s ms de cuatro cables

100BASE-T medio, que levant la barra a 4 pares de hilos, funcionando cada uno a 125 mega - pulsos / seg, a fin de lograr 1,000 Mbps de velocidad de transferencia de datos, pero todava con la misma PAM5 para cada par.

Ms recientemente, PAM12 y PAM8 han ganado consideracin en la nueva norma propuesta por la IEEE 802.3an para 10GBASE-T - diez gigabyte Ethernet sobre cable de cobre.

7. CIRCUITO PAM USANDO UN CI 555

El CI555 se puede utilizar para generar PAM con un transistor NPN conectado en la salida. El chip est configurado en modo astable para generar tren de pulsos para obtener muestras de informacin (audio) de la seal. Su frecuencia debe ser al menos dos veces la de la seal de audio. Por lo general, es de 8 KHz (porque la seal de audio es de hasta 3,4 KHz), pero para una mejor calidad se ha usado 32 KHz. Esta salida de tren de pulsos se alimenta a la base del transistor NPN. El colector del transistor se acopla con el audio de baja frecuencia (informacin) a travs de la seal abrazadera positiva formado por el condensador C1 y el diodo D1. La abrazadera positiva desplazar el nivel de seal de audio por encima de 0 V. La salida en el colector del transistor es una onda PAM. La amplitud de los impulsos generados por CI555 vara de acuerdo con la amplitud instantnea de la seal de informacin.

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Ahora que hemos concluido con la prctica sobre la modulacin PAM, se han llegado

a varias conclusiones y recomendaciones que se basan en los resultados,

experiencias y conocimientos obtenidos durante todo el proceso que llev en la

elaboracin de la misma:

Conclusiones:

El primer paso en la codificacin analgica - digital se llama PAM. Esta

tcnica recoge informacin anloga, la muestra ( la prueba), y genera una serie de pulsos basados en los resultados de la prueba.

El mtodo de prueba usado en PAM es ms eficaz en otras reas de ingeniera que en la comunicacin de datos (informtica).

En PAM, la seal original se muestra a intervalos iguales. PAM usa una tcnica llamada probada y tomada. En un momento dado el nivel de la seal es ledo y retenido brevemente.

El motivo por el que PAM sea ineficaz en comunicaciones es porque aunque traduzca la forma actual de la onda a una serie de pulsos, siguen teniendo amplitud (pulsos)(todava seal analgica y no digital).

La seal PAM es una seal discreta, no necesariamente digital.

Recomendaciones:

Se recomienda tomar muy en cuenta los circuitos y cdigos de generacin de seales PAM ya que cada uno producir una seal PAM con caractersticas y parmetros diferentes.

Tener bien claro los conceptos de modulacin PAM y las frmulas utilizadas para el anlisis de la misma, debido a la gran importancia que tiene esta modulacin en la generacin de seales PCM.

9. BIBLIOGRAFA:

-http://www.gts.tsc.uvigo.es/ssd/. Prcticas de la asignatura Seales y Sistemas Discretos, impartida por el Departamento de Teora de la Seal y Comunicaciones de la Universidad de Vigo. - Sistemas de comunicaciones. Disponible en lnea: - Comunicaciones: una introduccin a la teora de la comunicacin elctrica. Disponible en lnea: - Sistemas de comunicaciones electrnicas, 4ta edicin, TOMASI. Pearson Prentice Hall.

-http://www.mathworks.com

-http://www.engineersgarage.com/contribution/pwm-pam-ppm-ic555-circuit