tei sesion 02 señales y modulación

8/7/2019 TEI sesion 02 Seales y Modulacin

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Modulacin de datos digitales


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Introduccin a las tcnicas de modulacin

Cuando queremos enviar seales a la distancia, la sealizacin banda base no es suficiente.Debemos modular la seal en una portadora RF. Cuando transmitimos el flujo digital de bits,

convertimos este flujo de bits en la seal anloga a(t) = Ao* sen(2ft + ).

Los parmetros caractersticos de la seal anloga portadora son amplitud, frecuencia y fase y,cambiando cualquiera de estas tres caractersticas determinamos el mtodo de modulacin.

*

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Tambin se puede escribir:

a(t) = Ao* cos(2f t + )


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Modulacin de datos digitales

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La forma bsica de los tres mtodos de modulacin empleados paratransmitir seales digitales son:

Amplitud Shift Keying (ASK), modulacin por desplazamientode amplitudFrequency Shift Keying (FSK), modulacin por desplazamientode frecuenciaPhase Shift Keying (PSK), modulacin por desplazamiento de

fase


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Modulacin por desplazamiento de amplitud ASK

Los valores binarios se representan mediante dos amplitudesdiferentes de la portadora

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Es normal que una de las amplitudes sea cero (ASK pura) Sensible a cambios repentinos de la ganancia

No es mejor que la seal banda base en cuanto a tasas de error outilizacin de ancho de banda

Se usa tpicamente hasta 1.200 bps, en lneas de calidad telefnica

Se usa en fibras pticas


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Modulacin por desplazamiento de fase PSK

La amplitud o la frecuencia de una seal puede ser cambiada en slouna dimensin ya que son objetos uni-dimensionales.

La fase de una portadora representa un objeto bi-dimensional. Debido aesto, con PSK se tiene la oportunidad de establecer una solucin de

equilibrio entre ancho de banda y tasa de errores. Existe una multiplicidad de mtodos de modulacin que emplean PSK

En PSK binaria, se tiene:

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Para PSK M-ario se requiere M fases diferentes y cada n ( M = 2 n) bitsdel flujo binario de bits se codifican como una seal transmitida de la

forma A sen (2ft + j), j = 1M. En PSK diferencial el desplazamiento en fase es relativo a la fasecorrespondiente al ltimo smbolo transmitido, en lugar de ser relativo aalgn valor constante de referencia


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Modulacin por desplazamiento de fase binaria BPSK

Si se emplean dos seales que tiene fases 0 y 180 grados, se tieneBinary Phase Shift Keying BPSK.

As, para 0 t T (T: intervalo de un bit) se tiene:

= -

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y

s1 (t) = V cos (2ft)

BPSK tiene la misma tasa de error que la sealizacin banda base (sepuede entender observando que BPSK es ASK con amplitudes V y V).


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Modulacin por desplazamiento de fase en cuadraturaQPSK (I)

Si definimos cuatro seales, cada una con un desplazamiento de fase quedifiere en 90, entonces tenemos Quadrature Phase Shift Keying, QPSK.

El flujo binario de bits {bk}, b

k= 0,1; k = 0,1,2, ... llega a la entrada del

modulador a una velocidad de 1/T bps y es separado en dos flujos dedatos, aI(t) y aQ(t), conteniendo bit pares e impares, respectivamente.

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s(t) = (1/2) aI(t) cos (2ft + /4) + (1/2) aQ(t) cos (2ft + /4)

s(t) = A cos (2ft + /4 + (t))

donde A = ((1/2)*(aI2 + aQ2 )) y (t) = - atan (aQ(t)/ aI(t))


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Modulacin por desplazamiento de fase en cuadraturaQPSK (II)

Los valores (t) = 0, - (/2), /2, representan los cuatro valores de aI(t) yaQ(t).

En el plano I/Q, QPSK representa cuatro puntos igualmente espaciados

separados por

/2 radianes. Cada una de las cuatro posibles fases de portadoras representa dos bits de

datos. Hay, por tanto, dos bits por smbolo.

Como la tasa de smbolos para QPSK es la mitad de la velocidad de bits, se

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banda de canal, comparado con BPSK.

En QPSK la fase de la portadora puede cambiar slo una vez cada 2Tsegundos. Si de un intervalo 2T a otro ninguno de los cambian, la fase de la

portadora se mantiene. Si un componente aI(t) o aQ(t) cambia de signo,

ocurre un desplazamiento de fase en /2. Si ambos componentes cambian,el desplazamiento de fase es de 180 grados (radianes). Cuando transmisor y receptor filtran un desplazamiento en 180 grados, se

genera un cambio de amplitud en la seal detectada, causando errores

adicionales.


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Moduladores QPSK and OQPSK

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Ejemplos deformas de onda QPSK and OQPSK

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(p = )


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Constelacin de seal para QPSK (4-PSK y 4-QAM)

Q

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I


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Modulacin por desplazamiento de fase encuadratura /4-diferencial (/4-DQPSK)

En este sistema la fase estrestringida a variar entre /4 y 3/4.

Una constelacin de seal QPSK /4-desplazada consiste de smboloscorrespondientes a ocho fases. Estosocho puntos de fase se pueden

Q

I

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constelaciones de seal, desplazadas45 una de otra.

Durante cada perodo de smbolo se

transmite slo un ngulo de fase deuna de de las dos constelacionesQPSK. Las dos constelaciones seemplean de manera alternada paratransmitir cada par de bits (di-bits).

Smbolo

Transicionesde fase /4DQPSK

00 45

01 135

10 -45

11 -135


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Modulador QAM

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Modulacin de Amplitud en Quadratura QAM

Quadrature Amplitud Modulation QAM puede ser visto como una combinacinde ASK y PSK multifase donde las dos seales banda base son generadasindependientemente una de otra. Se establecen dos canales independientes, encuadratura, incluyendo los procesos de codificacin banda base y de deteccin.Es la extensin lgica de QPSK.

En el caso especial de dos niveles (0,1) en cada canal, el sistema es idntico a4-PSK. Para sistemas QAM mayores, en cambio, ambos sistemas son muy

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.

QAM se emplea en ADSL (asymmetric digital subscriber line) y algunastecnologas inalmbricas.

Enva dos seales diferentes de manera simultnea sobre la misma frecuenciaportadora.

Use dos copias de portadora, una desplazada 90

Cada portadora es modulada en ASKDos seales independientes sobre el mismo medio

Se demodulan y combinan para tener tener la salida binaria original


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Modulacin en Quadratura de Amplitud QAM

16-QAMQ

01

b1b0

00

Q

b2b1b0

011

010

000

001

17

11 010010 b3b2

11

10

Constelacin de seal de 16-QAM

I I


101

100

110

111

b2b1b0

111 101110 100 001 000 010 011


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Comparacin 16-QAM con 16-PSK

16-QAMQ

01

b1b0

00

Q

0101

0100

01110110

0010

0011

0001

18

11 010010

b3b2

11

10


I

1111

10111010

1110

1101

1100

1001

1000

Constelacin de seal de 16-PSK


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Mapa Gray para Constelacin 256-QAM

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