UNTECSIET 2014-ITELECOMUNICACIONES IIILABORATORIO 04

MODULACION Y DEMODULACION BPSK

Los experimentos previos mostraron que los esquemas de modulacin AM y FM se pueden usar para transmitir seales digitales. Cuando AM y FM se emplean con datos digitales se les denomina ASK y FSK, respectivamente. Recuerde que ASK emplea datos digitales compuestos por 1s y 0s para conmutar una portadora entre dos amplitudes. FSK emplea los 1s y 0s para conmutar una portadora entre dos frecuencias. Otra alternativa a estos dos mtodos es el empleo de los 1s y 0s para conmutar entre dos valores la fase de una portadora.

Esta tcnica se denomina BPSK (Binary Phase Shift Keying). La Figura 01 muestra que la seal BPSK vara su fase en el tiempo de acuerdo a las variaciones de la seal digital usada para generarla.

Figura 01 Formas de onda: rfaga de datos digitales (BIT STREAM) como banda base y seal modulada BPSK

El cambio en el nivel lgico del mensaje provoca el cambio de fase de la seal BPSK en 180. Cuando la banda base es 1, la portadora tiene fase de 0. Cuando la banda base es 0, la portadora tiene fase de 180, equivalente a una inversin de la forma de onda respecto al eje del tiempo.

Puede ser, tal vez, dificultoso notar que la envolvente de la seal BPSK tiene la misma forma que el mensaje. Esto indica que BPSK es en realidad una modulacin DBL-PS (doble banda lateral con portadora suprimida). Siendo este el caso, la generacin y recuperacin de datos BPSK pueden ser realizadas con las tcnicas de modulacin y demodulacin de DBL-PS (explicadas en experimentos de cursos previos).

Si se tratara de seleccionar entre ASK, FSK y BPSK, la pregunta es qu sistema elegir. BPSK es el sistema de mejor rendimiento en trminos de su habilidad para ignorar el ruido y minimizarlo en el lado receptor. Le sigue FM, AM es el peor. Sobre esta base, podra esperarse que BPSK sea el sistema preferido. No obstante, no es necesariamente el ms fcil de implementar y, por eso, en muchas situaciones se usan FSK y ASK por ser ms econmicos. De hecho, FSK se emplea para mdems dial-up de tipo econmicos.

Preguntas 01

01.-Realmente la envolvente de BPSK tiene la forma del mensaje. SustentePodemos ver que la envolvente de la seal bpsk tiene la misma forma q la del mensaje, esto se debe a la modulacin DBL-PS(doble banda lateral con portadora suprimida).

02.-Qu significa DIAL-UP?

Una conexin por lnea conmutada, es una forma barata de acceso a internet, esta conexin es factible en mayor parte del planeta. Es til para la gente que viaja con su computador porttil.

03.-Una seal con fase de 180 equivale a multiplicarla por cero04.-Grafique las modulaciones DBL-PS y AM. Diferencie entre ambas.

DBL-PSAM

Banda base la banda lateral inferior transmtela misma informacin que la superior por la que podemos suprimir una de las bandas sin que se pierda la informacin reduciendo el ancho de banda a la mitad

La banda base ocupa un ancho de banda de 0 a un f mximo.

Portadora

Se necesita un oscilador local para que genere la componente de corriente requerida.La portadora es una senoidal modificada en algunos de sus parmetros y esta onda es mucho ms alta q la sea.

05.-Defina:

Bps.- bits por segundo.

Baudios.-Unidad de medida de la velocidad de transmisin de seales que se expresa por smbolo por segundo.

Smbolo.- En un medio de transmisin digital , un smbolo puede codificar uno o mas bits, dependiendo del esquema de modulacin.

El experimentoEn este experimento emplear el EMONA TELECOMS-TRAINER 101 para generar una seal BPSK usando el mdulo MULTIPLIER para implementar su modelo matemtico. Los datos digitales del mensaje son modelados con el mdulo SEQUENCE GENERATOR. Luego recuperar los datos usando otro mdulo MULTIPLIER y observar la distorsin. Finalmente, usar un comparador para restaurar los datos.

Equipamiento 01 EMONA TELECOMS-TRAINER 101 con adaptador de poder y tres terminales para osciloscopio. 01 osciloscopio de doble canalcon cable de poder y dos terminales. 20 cables de conexin para EMONA TELECOMS-TRAINER 101.

PROCEDIMIENTOPARTE A GENERANDO UNA SEAL BPSKSe generar una seal BPSK implementando su modelo matemtico.

01.- Consiga todo el equipamiento requerido.02.- Configure el osciloscopio.03.- Fije el control TRIGGER SOURCE del osciloscopio a la posicin EXT.04.- Fije del control TRIGGER SOURCE COUPLING del osciloscopio a la posicin HF REJ.05.- Fije los controles INPUT COUPLING de los canales 1 y 2 del osciloscopio a la posicin DC.06.- Fije el control TIMEBASE del osciloscopio a la posicin 0.1ms/DIV o prxima.07.- Ubique el mdulo SEQUENCE GENERATOR y fije sus dip-switchs a 00 (ambos hacia arriba).08.- Realice las conexiones mostradas en la Figura 02.

NOTA: Inserte los plugs negros de los terminales del osciloscopio en los sockets de tierra (GND).

Figura 02 Conexiones para el diagrama de bloques de la Figura 03

Las conexiones mostradas en la Figura 02 pueden ser representadas por el diagrama de bloques de la Figura 03. El mdulo SEQUENCE GENERATOR se usa para modelar una seal digital y su salida SYNC se usa para disparar el osciloscopio y proveer una seal estable en la pantalla. El mdulo MULTIPLIER se emplea para generar la seal BPSK por implementacin de su modelo matemtico.

Explicacin:

La seal que vemos en el osciloscopio es una seal , modulada bpsk, el cual confirma de cuando el valor del mensaje es 1 la seal de salida no presenta un desfase 0 Y cuando es 0 la seal de salida presenta un desfase de 180

09.- Fije el control MODE del osciloscopio a la posicin DUAL para ver la salida del mdulo SEQUENCE GENERATOR y la seal BPSK generada por el mdulo MULTIPLIER.

Figura 03 Generacin de la seal BPSK

10.- Grade adecuadamente la escala de amplitud.11.- Compare las seales12.- Si fuera necesario, use el control HORIZONTAL POSITION del osciloscopio para ver al menos una transicin de la seal digital.13.- Grade adecuadamente la escala de amplitud.14.- Use el control VERTICAL POSITION del canal 1 del osciloscopio para superponer la seal digital con la envolvente de la seal BPSK y comprelos.

Preguntas 02

01.-Qu ocurre con la portadora en las transiciones lgicas del mensaje?

El cambio en el nivel lgico del mensaje provoca el cambio de fase de la seal de bpsk en 180.Cuando la banda base es 1, la portadora tiene fase de cero grados.Cuando la banda base es 0, la portadora tiene una fase de 180 grados, equivalente a una inversin de la forma de onda respecto al eje del tiempo.

02.-La velocidad en baudios es la misma que la velocidad en bps? Por qu?

No son iguales ya q los baudios es una medida de cuantas veces por segundo cambia una seal y bps es una medida de cuantos bits por segundo son transmitidos.

03.-Tal como est implementado, halle la relacin entre baudios y bps.La seales binarias tienen una tasa de bits igual a la tasa de smbolos. rb=rs, con lo cual la duracin de smbolos y la duracin de bits son tambin iguales a ts = tb, n= rb7rs

04.-Qu caracterstica de la seal BPSK le sugiere que es una seal DBL-PS?

La envolvente de la seal BPSK tiene la misma forma que el mensaje.

05.-Dibuje las seales banda base, portadora sin modular y portadora modulada.Indique amplitudes y tiempos.

BANDA BASEPORTADORABPSK

PARTE B DEMODULACION DE UNA SEAL BPSK CON DETECTOR DE PRODUCTOYa que BPSK es en realidad una seal DBL-PS (con un mensaje digital en lugar de voz o msica analgica), la recuperacin de la banda base puede realizarse empleando cualquier esquema de demodulacin para DBL-PS. En esta parte del experimento realizar la demodulacin usando un detector de producto.

15.- Ubique el mdulo TUNEABLE LPF y gire su control CUT-OFF FREQUENCY ADJUST totalmente en sentido horario.16.- Fije el control GAIN del mdulo TUNEABLE LPF aproximadamente a la mitad de su recorrido.17.- Modifique las conexiones tal como se muestra en la Figura 04.

Figura 04 Conexiones para el diagrama de bloques de la Figura 05

Las partes de generacin y demodulacin BPSK pueden ser representadas por el diagrama de bloques de la Figura 05 siguiente. El mdulo TUNEABLE LOW-PASS FILTER y el segundo mdulo MULTIPLIER se usan para implementar un detector de producto que recupere los datos digitales contenidos en la seal BPSK.

Figura 05 Demodulacin BPSK por detector de producto

Explicacin:

En la imagen se aprecia que la seal de color azul presenta un desafe de la seal original

18.- Compare la seal digital original con la seal digital recuperada.Preguntas03

01.-Por qu la seal digital recuperada no es una copia perfecta de la original?

Porque esta es producto del filtrado, el filtro solo elimina las frecuencias altas pero no posee todos los armnicos para eso se aplica un comparador.02.-Qu puede emplear para limpiar la seal digital recuperada?

Usamos un comparador para poder limpiar la seal digital recuperado.

03.-Dibuje los espectros de frecuencia de las siguientes seales.

BANDA BASEPORTADORA

BPSKSalida del segundo multiplicador

Salida del filtro

PARTE C RESTAURANDO LOS DATOS RECUPERADOS USANDO UN COMPARADOREn experimentosprevios se vio la utilidad de los comparadores para restaurar seales digitales distorsionadas. Lo usar ahora para limpiar la seal BPSK demodulada.

19.- Modifique las conexiones tal como se muestran en la Figura 06.

Figura 06 Conexiones para el diagrama de bloques de la Figura 07Las partes de generacin y demodulacin BPSK y restauracin de la seal digital de la Figura 06 pueden ser representadas por el diagrama de bloques de la Figura 07.

Figura 07 Uso de comparador para restaurar los datos del mensaje

20.- Fije el control VARIABLE DC del mdulo VARIABLE DCV aproximadamente a la mitad de su recorrido.21.- Compare las seales banda base original y demodulada. Si no son las mismas vare el control VARIABLE DC del mdulo VARIABLE DCV hasta que sean parecidas (ignore el desfase).

Figura:

Explicacin : La seal de salida es la resultante a la salida del comparador , el cual elimina el nivel de voltaje determinado por limite programado en el comparador , para que solamente deje pasar la seal deseada.

Preguntas04

01.-Qu rangos de niveles de voltajes DC logran recuperar la banda base correctamente?

recuperas todo los rangos, solamente presenta un desfase con respecto al mensaje original.

RUIDOEs comn que los sistemas de comunicacin de radiofrecuencia sean alterados por radiaciones electromagnticas indeseadas llamadas RUIDO (noise). Parte de esta radiacin ocurre de forma natural y es generada por el Sol y la actividad atmosfrica. Otras radiaciones son producidas por el hombre, ya sea sin intencin (la radiacin electromagntica emitida por mquinas elctricas y equipos electrnicos) o intencionalmente.La mayor parte del ruido se aade a las seales mientras viajan por el canal provocando el cambio de la forma de onda de la seal y afectando a la seal cuando es demodulada por el receptor. Si el ruido es suficientemente grande (con respecto al tamao de la seal), la seal puede ser tan alterada que no pueda ser demodulada.Es posible modelar el ruido en una seal que viaja por un canal de un sistema de comunicacin usando el EMONA TELECOMS-TRAINER 101.

22.- Conecte el esquema de la Figura 08 siguiente, NO desconecte ninguna conexin anterior.

Figura 08 Conexiones para el diagrama de bloques de la Figura 09Este esquema puede ser representado por el diagrama de bloques de la Figura 09. Esto modela el comportamiento de un canal real aadiendo ruido a las seales de comunicacin tal como BPSK.Usualmente, la cantidad de ruido puede variarse seleccionado ya sea la salida -20dB (el ruido es aproximadamente 1/10 del tamao de la seal), la salida -6dB (el ruido es aproximadamente la mitad del tamao de la seal) o la salida 0dB (en este caso el ruido es de la misma magnitud que la seal).

23.- Sume ruido a la seal BPSK y proceda con la demodulacin. Conecte la salida BPSK a la entrada Channel input. La salida Channel output conectelo a la entrada del demodulador.

Figura 09 Adicin de ruido al canal

24.- Compare los datos original y recuperado. Si no son los mismos, vare el control VARIABLE DC del mdulo VARIABLE DCV hasta que sean similares.25.- Desconecte la entrada del canal 2 del osciloscopio de la salida del comparador y conctelo a la salida del mdulo ADDER para observar la seal BPSK con ruido.26.- Conecte la entrada NOISE del mdulo ADDER a la salida -6dB del mdulo NOISE GENERATOR para incrementar el ruido sobre el canal.27.- Observe los efectos que esto tiene sobre la seal BPSK.28.- Reconecte la entrada del canal 2 del osciloscopio a la salida del comparador.29.- Compare los datos original y recuperado. Si no son los mismos, vare el control VARIABLE DC del mdulo VARIABLE DCV hasta que sean similares.30.- Repita usando la salida 0dB del mdulo NOISE GENERATOR.

Preguntas 05

01.-Cul es el rango de frecuencia del CHANNEL BPF y para qu se emplea? El rango de frecuencia es 18khz a 140 khz. Se emplea para permitir el paso de un rango de frecuencia (filtro pasa banda )

02.-Compruebe por qu con -20dB el ruido es 1/10 de la seal.

De acuerdo a las especificaciones del manual, del modulo emona , se tienen los siguientes valores : Ancho de banda10 Hz a menos de 500 KHz, ruido blnaco Nivel mximoAproximadamente 4.8 V RMS Pasos de atenuacin0 dB, aproximadamente 4.8 V RMS

-6 dB, aproximadamente 2.4 V RMS -20 dB, aproximadamente 0.48 V RMS

03.-Qu tipo de ruido genera el mdulo usado para tal propsito y cul es su rango de frecuencia?

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04.-Variar VARIABLE DC puede reducir los efectos del ruido?

No reduce , lo que haces es controlar el ancho de pulso.

Explicacin:

LA SEAL DE SALIDA ES LA MISMA A LA SEAL DEL MENSAJE ORIGINAL, ESTO DEBIDO A QUE UTILIZAMOS UN FILTRO PASA BANDA .

GRUPO 4 :Integrantes: FLORES SANTIAGO, LESLY JESUS FERNANDEZ INCA, ARDILES MEZA ESCOBAR, YOSELIN PICHARDI LLAMOCA , JORGE LUIS MANCHAY HUACAC , ROCIO ALVAREZ CRUZ ,FRITZ STUART

Gua de laboratorioPg. 1