Tema 1 Modulacion Digital Uni Bit

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAREPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

“ “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZVICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

Departamento de Ingeniería ElectrónicaDepartamento de Ingeniería Electrónica

Especialización en Telecomunicaciones DigitalesEspecialización en Telecomunicaciones Digitales

Tema 1Modulación

DigitalUNI-Bit

Transmisión Transmisión DigitalDigital

SumarioSumario• Justificación de la Modulación DigitalJustificación de la Modulación Digital• Aspectos Preliminares: Sistemas de Aspectos Preliminares: Sistemas de

Comunicaciones Digitales, Cociente Eb/No, Bits y Comunicaciones Digitales, Cociente Eb/No, Bits y Baudios, Capacidad de Información de un Sistema Baudios, Capacidad de Información de un Sistema de Comunicaciones, Limite de Shannon.de Comunicaciones, Limite de Shannon.

• Modulación Digital de Amplitud (ASK)Modulación Digital de Amplitud (ASK)• Modulación Digital en Frecuencia (FSK)Modulación Digital en Frecuencia (FSK)• Modulación Digital en Fase (PSK)Modulación Digital en Fase (PSK)• Moduladores y Demoduladores DigitalesModuladores y Demoduladores Digitales

Justificación de la Justificación de la Modulación DigitalModulación Digital

Antes de iniciar los temas de este Antes de iniciar los temas de este curso, vamos a intentar justificar su curso, vamos a intentar justificar su “existencia”.“existencia”.

Formulemos una pregunta: Formulemos una pregunta:

¿Cuáles son los aspectos que ¿Cuáles son los aspectos que consideramos relevantes para que consideramos relevantes para que exista el entorno digital y más aun la exista el entorno digital y más aun la comunicación digital?comunicación digital?

Justificación de la Justificación de la Modulación DigitalModulación Digital

Luego de las consideración previas, Luego de las consideración previas, veamos dos aplicaciones que explotan veamos dos aplicaciones que explotan las potencialidades del mundo digital.las potencialidades del mundo digital.

Sistema de Sistema de Comunicación DigitalComunicación Digital

Un sistema de comunicación DIGITAL puede Un sistema de comunicación DIGITAL puede ser representado como se muestra.ser representado como se muestra.

Se tiene un emisor y un receptor, los cuales Se tiene un emisor y un receptor, los cuales intercambian información entre ellos en intercambian información entre ellos en formato digital (suponiendo el sistema full-formato digital (suponiendo el sistema full-duplex), a través de un medio de transmisión.duplex), a través de un medio de transmisión.

Tx/Rx Rx/TxInformaciónInformación InformaciónInformación

TransmisorTransmisor ReceptorReceptor

CanalCanal

NOTA IMPORTANTE: NOTA IMPORTANTE: En los sistemas de En los sistemas de comunicaciones digitales, la naturaleza de la comunicaciones digitales, la naturaleza de la información a transmitir es digital. información a transmitir es digital.

Sistemas de Sistemas de Comunicación DigitalComunicación Digital

0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1


Como regla general, antes de Como regla general, antes de transmitir el mensaje, se determina si el transmitir el mensaje, se determina si el sistema de comunicaciones a emplear es sistema de comunicaciones a emplear es capaz de soportar el manejo de la información capaz de soportar el manejo de la información en este formato, para así poder determinar si en este formato, para así poder determinar si se puede enviar la información a través de él.se puede enviar la información a través de él.

Veamos una simulación que considera el Veamos una simulación que considera el ancho de banda a emplear por el sistema. Se ancho de banda a emplear por el sistema. Se considera el análisis de Fourier.considera el análisis de Fourier.

Un sistema de comunicación digital puede ser Un sistema de comunicación digital puede ser utilizado para transmitir información en formato utilizado para transmitir información en formato analógico, siempre que la información analógico, siempre que la información previamente sea convertida de un formato al otro, previamente sea convertida de un formato al otro, tanto en el Tx como en el Rx. tanto en el Tx como en el Rx.

En la actualidad, resulta más conveniente el En la actualidad, resulta más conveniente el trabajo con las señales analógicas, una vez que trabajo con las señales analógicas, una vez que éstas están en formato digital. éstas están en formato digital.


En formato digital, la información puede ser En formato digital, la información puede ser guardada, modificada, regenerada, es menos guardada, modificada, regenerada, es menos susceptible a la interferencia del canal, entre susceptible a la interferencia del canal, entre otras cualidades que la hacen mucho más otras cualidades que la hacen mucho más atractiva que en su formato antagónico.atractiva que en su formato antagónico.


Es la fracción entre la energía de la Es la fracción entre la energía de la señal por bits y la densidad de potencia señal por bits y la densidad de potencia del ruido por hertzio, Eb/No.del ruido por hertzio, Eb/No.

Este es un parámetro más adecuado para Este es un parámetro más adecuado para determinar las tasas de error y la determinar las tasas de error y la velocidad de transmisión.velocidad de transmisión.

Cociente ECociente Ebb/N/Noo

Se puede determinar por:Se puede determinar por:

Donde: Eb=STb, S es la potencia de la señal y Tb Donde: Eb=STb, S es la potencia de la señal y Tb es el tiempo necesario para enviar un bit. La es el tiempo necesario para enviar un bit. La velocidad de transmisión es R=1/Tb. velocidad de transmisión es R=1/Tb. kk es la es la constante de Boltzmann y T la temperatura.constante de Boltzmann y T la temperatura.

kTR

S

RN

S

NRS

N

ST

N

E

ooo

b

o

b 1

kTR

S

RN

S

NRS

N

ST

N

E

ooo

b

o

b 1

Cálculo del Cociente Cálculo del Cociente EEbb/N/Noo

Se puede expresar en dB:Se puede expresar en dB:

TkRSN

EdBW

dBo

b log10log10log10

TkRS

N

EdBW

dBo

b log10log10log10

TdBWRSN

EdBW

dBo

b log106.228log10

TdBWRS

N

EdBW

dBo

b log106.228log10

Cálculo del Cociente Cálculo del Cociente EEbb/N/Noo

Bits y BaudioBits y Baudio

Razón de Bits: Razón de Bits: es la razón de cambio es la razón de cambio en la entrada del modulador y tiene en la entrada del modulador y tiene como unidades bits por segundos como unidades bits por segundos (bps)(bps)

Razón de Baudio: Razón de Baudio: es la razón de es la razón de cambio en la salida del modulador y es cambio en la salida del modulador y es igual al reciproco del tiempo de un igual al reciproco del tiempo de un elemento de señalización de salida.elemento de señalización de salida.

Capacidad de Capacidad de Información de un Información de un

Sistema de Sistema de ComunicaciónComunicación

La capacidad de información es una medida La capacidad de información es una medida

del número de símbolos independientes que del número de símbolos independientes que

pueden enviarse por un sistema de pueden enviarse por un sistema de

comunicaciones por unidad de tiempo.comunicaciones por unidad de tiempo.

Según la ley de HARTLEY, se tiene que la Según la ley de HARTLEY, se tiene que la capacidad de información esta dada por:capacidad de información esta dada por:

donde:donde:

I: capacidad del canal de información del I: capacidad del canal de información del sistemasistema

B: ancho de banda disponible (Hz).B: ancho de banda disponible (Hz).

T: línea de transmisión (seg).T: línea de transmisión (seg).

TxBI

Capacidad de Capacidad de Información de un Información de un

Sistema de Sistema de ComunicaciónComunicación

Limite de ShannonLimite de Shannon

Una relación mucho más útil que la Una relación mucho más útil que la que formuló Hartley, es el Limite de que formuló Hartley, es el Limite de Shannon.Shannon.

Relaciona la capacidad de información de un Relaciona la capacidad de información de un canal de comunicaciones al ancho de banda canal de comunicaciones al ancho de banda y a la relación señal – ruido que el mismo y a la relación señal – ruido que el mismo posee. posee.

Esto es, en forma de ecuación:Esto es, en forma de ecuación:

donde:donde:I: capacidad de información (bps).I: capacidad de información (bps).B: ancho de banda (Hz).B: ancho de banda (Hz).S/N: relación señal a ruido (sin unidades).S/N: relación señal a ruido (sin unidades).

I B S N log ( / )2 1

I B S N 3 32 110, log ( / )

Limite de ShannonLimite de Shannon

Técnicas de Modulación Técnicas de Modulación DigitalDigital

Las técnicas de modulación digital se Las técnicas de modulación digital se caracterizan porque la PORTADORA es una caracterizan porque la PORTADORA es una SEÑAL ANALÓGICA y la MODULANTE es SEÑAL ANALÓGICA y la MODULANTE es una SEÑAL DIGITALuna SEÑAL DIGITAL

MODMOD

PORTADORAPORTADORAANALÓGICAANALÓGICA

MODULANTEMODULANTEDIGITALDIGITAL

SEÑALSEÑALMODULADAMODULADA


Las técnicas de modulación digital se clasifican en:Las técnicas de modulación digital se clasifican en:– Técnicas de Modulación UNI-BITTécnicas de Modulación UNI-BIT: cada vez se considera un solo : cada vez se considera un solo

bit para modular la portadora.bit para modular la portadora.

– Técnicas de Modulación MULTI-BITTécnicas de Modulación MULTI-BIT: cada vez se emplea un : cada vez se emplea un arreglo de más de un bit para modular la portadoraarreglo de más de un bit para modular la portadora


Cada una, comprende varias alternativas de modulación, así:Cada una, comprende varias alternativas de modulación, así:– Técnicas de Modulación UNI-BITTécnicas de Modulación UNI-BIT: ASK, FSK, PSK.: ASK, FSK, PSK.

ASKASK: Amplitude Shift Keying, : Amplitude Shift Keying, FSKFSK: Frecuency Shift Keying, : Frecuency Shift Keying, PSKPSK: Phase Shift Keying: Phase Shift Keying

– Técnicas de Modulación MULTI-BITTécnicas de Modulación MULTI-BIT: nQAM y nPSK, n=4, 8, 16, : nQAM y nPSK, n=4, 8, 16, 32..32..

Modulación Modulación Digital de Digital de

Amplitud (ASK)Amplitud (ASK)

Modulación Digital de Modulación Digital de Amplitud (ASK)Amplitud (ASK)

En la Modulación por Conmutación de En la Modulación por Conmutación de Amplitud (ASK), la amplitud de una señal Amplitud (ASK), la amplitud de una señal portadora de alta frecuencia se conmuta portadora de alta frecuencia se conmuta entre dos valores en respuesta a un código entre dos valores en respuesta a un código binario.binario.

Si uno de los valores es cero se le llama Si uno de los valores es cero se le llama OOK (On-Off Keying).OOK (On-Off Keying).

Cuando se detecta la presencia de un ‘1’ Cuando se detecta la presencia de un ‘1’ lógico, la portadora tiene un valor de amplitud lógico, la portadora tiene un valor de amplitud máximo.máximo.

Cuando el valor detectado es un ‘0’ lógico Cuando el valor detectado es un ‘0’ lógico la amplitud de la portadora es cero. la amplitud de la portadora es cero.


Al igual que en el caso analógico, la intención de Al igual que en el caso analógico, la intención de

modular una señal de alta frecuencia por una señal modular una señal de alta frecuencia por una señal

modulante, no es otra que permitir obtener una señal con modulante, no es otra que permitir obtener una señal con

longitud de onda en el orden de un décimo o más del longitud de onda en el orden de un décimo o más del

elemento radiante (la antena) su para óptima radiación al elemento radiante (la antena) su para óptima radiación al

aire. aire.


Para realizar la modulación digital, se Para realizar la modulación digital, se requiere una portadora, cuya forma puede requiere una portadora, cuya forma puede ser definida por la ecuación ser definida por la ecuación P(t)P(t)::

2 :

22A

P

tSenPtASentP

S

cSc

doconsideran


Definamos como modulante una señal b(t) que Definamos como modulante una señal b(t) que toma el valor de 1 cuando el bit enviado es un UNO toma el valor de 1 cuando el bit enviado es un UNO y –1 cuando el bit enviado es un CERO.y –1 cuando el bit enviado es un CERO.

La señal ASK puede expresarse como:La señal ASK puede expresarse como:

tSentbP

tS cS

ASK 12


Para una entrada binaria igual a UNO Para una entrada binaria igual a UNO lógico, la salida modulada será:lógico, la salida modulada será:

tSenP

tSentbP

tS cS

cS

ASK 112

12


tSenPtSenP

tSenP

tS cScS

cS

ASK 22

4

22

tSenPtS cSASK 2

La señal modulada tiene la misma amplitud de la portadoraLa señal modulada tiene la misma amplitud de la portadora

Para una entrada binaria igual a CERO Para una entrada binaria igual a CERO lógico, la salida modulada será:lógico, la salida modulada será:

tSenP

tSentbP

tS cS

cS

ASK 112

12


0tSASK

La señal modulada tiene amplitud de la portadora igual La señal modulada tiene amplitud de la portadora igual a ceroa cero

Como se observa b(t) es una onda NRZ Como se observa b(t) es una onda NRZ polar, por lo tanto su espectro, que es infinito, polar, por lo tanto su espectro, que es infinito, quedará trasladado a fquedará trasladado a fcc. Como el espectro de . Como el espectro de b(t) es un b(t) es un SincSinc22(w(wcct) t) con cortes cada fcon cortes cada fbb=1/t=1/tbb, y , y

como siempre como siempre se elige fse elige fcc mucho mayor que f mucho mayor que fbb, , entonces el espectro de la señal ASK quedará:entonces el espectro de la señal ASK quedará:

donde tdonde tbb = tiempo de duración de un bit = tiempo de duración de un bit

cbcbccS

ASK ffSinctffSinctffffP

fG 22

8


Analizando la ecuación, se puede observar:Analizando la ecuación, se puede observar:

cbcbccS

ASK ffSinctffSinctffffP

fG 22

8


Espectro de Espectro de Señal PortadoraSeñal Portadora

Espectro de Espectro de Señal ModulanteSeñal Modulante

El espectro de la señal modulada posee la El espectro de la señal modulada posee la portadora desplazada a la frecuencia ±fportadora desplazada a la frecuencia ±fcc, más , más

la función Sincla función Sinc22(f ± f(f ± fcc))

Espectro de Espectro de una Señal una Señal

ASKASKSe observa que el Se observa que el ancho de banda ancho de banda práctico es 2fpráctico es 2fbb, el , el cual es el doble cual es el doble del requerido en del requerido en transmisión transmisión banda base.banda base.

Modulación Digital Modulación Digital de Amplitud (ASK)de Amplitud (ASK)

bbbcc fffffffffB 2

BB

Otro parámetro que será muy útil sobre Otro parámetro que será muy útil sobre todo en modulación multinivel, es la todo en modulación multinivel, es la constelación.constelación.

La constelación consiste en representar la La constelación consiste en representar la señal modulada en función de una o varias señal modulada en función de una o varias funciones ortonormales (ortogonales de energía funciones ortonormales (ortogonales de energía unitaria).unitaria).


Funciones ortogonales y ortonormalesFunciones ortogonales y ortonormales::Tomemos por ejemplo la función seno, si esta Tomemos por ejemplo la función seno, si esta función se desfasa noventa grados, hallaremos a función se desfasa noventa grados, hallaremos a la función coseno, así:la función coseno, así:

tCostSen cc º90


Si se ve desde el punto de vista polar, Si se ve desde el punto de vista polar, el seno está en la línea de cero grados el seno está en la línea de cero grados y el coseno se encontrará desfasado y el coseno se encontrará desfasado +90º con respecto a éste. +90º con respecto a éste.

tSen c

tCos c


+90º

tCostSen cc º90

Tenga presente que:Tenga presente que:

Podemos afirmar que el seno y el coseno son Podemos afirmar que el seno y el coseno son ortogonales y como el máximo valor que pueden ortogonales y como el máximo valor que pueden tener es uno (1), serán ORTONORMALES. tener es uno (1), serán ORTONORMALES.

Así que, podremos representar las Así que, podremos representar las modulaciones, usando como sistema de modulaciones, usando como sistema de coordenadas los ejes coordenadas los ejes Sen(wSen(wcct)t) y el y el CosCos(w(wcct)t)..


La gráfica de SLa gráfica de SASKASK(t) en función de (t) en función de sen(wsen(wcct) recibe el nombre de t) recibe el nombre de constelación. En este caso luciría como:constelación. En este caso luciría como:


0 sP2 tsen c

Punto para Punto para “0” lógico“0” lógico


tSentbP

tS cs

ASK 12


0 sP2 tsen c



De la grafica se puede deducir que: De la grafica se puede deducir que: mientras mayor sea la separación entre los mientras mayor sea la separación entre los puntos “0” y “1” lógicos, menor será la puntos “0” y “1” lógicos, menor será la posibilidad de que una se convierta en el otro posibilidad de que una se convierta en el otro por efectos del ruido. Esto se logra con mayor por efectos del ruido. Esto se logra con mayor amplitud de portadora.amplitud de portadora.

La distancia entre los posibles valores La distancia entre los posibles valores de la señal modulada es muy de la señal modulada es muy importante, ya que representará la importante, ya que representará la fortaleza que tiene la modulación frente fortaleza que tiene la modulación frente al ruido. al ruido.

Observe que si los símbolos están más Observe que si los símbolos están más distanciados, será más difícil que uno distanciados, será más difícil que uno se convierta en otro por efectos del se convierta en otro por efectos del ruido añadido en el sistema.ruido añadido en el sistema.


Moduladores DigitalesModuladores Digitales

• Modulador ASK: Diagrama de BloquesModulador ASK: Diagrama de Bloques

X

Portadora

b(t) ASK

1 1 1 1 0000SE¥AL

MODULADA

PORTADORA

SE¥AL

SE¥AL

MODULANTE

ASK

SENOIDAL

1 1 1 1 0000SE¥AL

MODULADA

PORTADORA

SE¥AL

SE¥AL

MODULANTE

ASK

SENOIDAL

1 1 1 1 0000SE¥AL

MODULADA

PORTADORA

SE¥AL

SE¥AL

MODULANTE

ASK

SENOIDAL

Modulador Balancead

o

Datos Digitales de

Entrada

Portadora Sinusoidal de

Alta Frecuencia

Señal Modulada ASK

Demoduladores DigitalesDemoduladores Digitales

• Demodulador ASKDemodulador ASK

Señal ASKSeñal ASKDetector deDetector deEnvolventeEnvolvente

SeñalSeñalDigitalDigital

Se detecta la presencia de una señal Se detecta la presencia de una señal portadora de amplitud mayor a un portadora de amplitud mayor a un determinado umbral, lo cual se puede realizar determinado umbral, lo cual se puede realizar con un detector de envolvente, luego se con un detector de envolvente, luego se amplifica la señal detectada para obtener el amplifica la señal detectada para obtener el nivel adecuado.nivel adecuado.Pueden existir otras etapas para recomponer Pueden existir otras etapas para recomponer la señal (duración, amplitud, etc).la señal (duración, amplitud, etc).

Modulación Modulación Digital de Digital de FrecuenciaFrecuencia

(FSK) (FSK)

Modulación Digital en Modulación Digital en Frecuencia (FSK)Frecuencia (FSK)

Consiste en variar la frecuencia de la Consiste en variar la frecuencia de la portadora de acuerdo a los datos. Para “1” lógico portadora de acuerdo a los datos. Para “1” lógico le corresponde una frecuencia F1 y para un “0” le corresponde una frecuencia F1 y para un “0” lógico, emplea una frecuencia F2.lógico, emplea una frecuencia F2.

Si la fase de la señal FSK es continua, es Si la fase de la señal FSK es continua, es decir entre un bit y el siguiente la fase de la decir entre un bit y el siguiente la fase de la sinusoide no presenta discontinuidades, a la sinusoide no presenta discontinuidades, a la modulación se le da el nombre de CPFSK (del modulación se le da el nombre de CPFSK (del inglés Continuous Phase FSK, FSK de Fase inglés Continuous Phase FSK, FSK de Fase Continua).Continua).

La siguiente figura ilustra un mensaje La siguiente figura ilustra un mensaje binario y la señal CPFSK resultante de la binario y la señal CPFSK resultante de la modulación.modulación.


Observe la continuidad de fase en la onda modulada.Observe la continuidad de fase en la onda modulada.

La expresión matemática para una señal CPFSK, se puede escribir como:La expresión matemática para una señal CPFSK, se puede escribir como:

La señal será una sinusoide de frecuencia fLa señal será una sinusoide de frecuencia fAA si se transmite un UNO y una sinusoide de frecuencia f si se transmite un UNO y una sinusoide de frecuencia fBB cuando se cuando se transmita un CERO. La frecuencia de portadora sin modular se puede tomar como: (ftransmita un CERO. La frecuencia de portadora sin modular se puede tomar como: (fAA+f+fBB)/2 = f)/2 = fcc . .

tbtCosPtS csFSK 2


La continuidad de la fase se logra cuandoLa continuidad de la fase se logra cuando

La densidad espectral de potencia de la señal FSK se determina por la expresión:La densidad espectral de potencia de la señal FSK se determina por la expresión:

frecuencia de desviación la es Ω:donde

parmmt

parnnt

bc

bc

bBbbBbbAbbAbs

BBAAs

FSK

tffSincttffSincttffSincttffSinctP

ffffffffP

fG

2222

8

8


Espectro de una Señal FSKEspectro de una Señal FSK


)( fGFSK

La desviación máxima de la frecuencia viene La desviación máxima de la frecuencia viene dada por la ecuación:dada por la ecuación:

El ancho de banda de una señal FSK será El ancho de banda de una señal FSK será calculado como:calculado como:

ffbb es la velocidad de transmisión de los bits es la velocidad de transmisión de los bits

2BA ff

f

bffB 2


El índice de modulación para la modulación El índice de modulación para la modulación FSK se denota con la letra h y se obtiene a FSK se denota con la letra h y se obtiene a través de la ecuación:través de la ecuación:

bf

fh


Otra condición que generalmente se aplica, Otra condición que generalmente se aplica, es que las dos frecuencias sean ortogonales es que las dos frecuencias sean ortogonales en un intervalo ten un intervalo tbb. Es decir:. Es decir:

b

b

bb

t

0 0

t

0

t

0

t

0

01

22

14Cos

2

1

22

12Cos

2

1

22Cos0S

bt

C

BABA

AB

dttCosdttf

dttffCostff

dttfCostfdttSt


Se ha considerado que la frecuencia portadora está Se ha considerado que la frecuencia portadora está en el punto medio de la desviación de frecuencia y en el punto medio de la desviación de frecuencia y que la desviación de frecuencia pico está en que la desviación de frecuencia pico está en radianes, es decir: radianes, es decir:

)(

2

BA

cBA

ff

y

fff


La constelación de la señal CPFSK se construye partiendo del hecho que fLa constelación de la señal CPFSK se construye partiendo del hecho que faa y f y fbb son frecuencias ortogonales. son frecuencias ortogonales.

Partiendo de nuestra señal FSK, tenemos que:Partiendo de nuestra señal FSK, tenemos que:

Esta ecuación la podemos representar en los ejes coordenados, quedando:Esta ecuación la podemos representar en los ejes coordenados, quedando:


tSentSentbPtCostCosPtS

tbtCosPtS

cscsFSK

csFSK

22

2

Representación fasorial para FSK:Representación fasorial para FSK:

tsen c

tccos

sP2

sP2

sPd 4


ttsen cc cos90

• Modulador FSKModulador FSK

b(t)

Osc1

Osc 2

X

X

FSK1 1 1 1 0000

SE¥AL

MODULADA

PORTADORA

SE¥AL

SE¥AL

MODULANTE

ASK

SENOIDAL

1 1 1 1 0000SE¥AL

MODULADA

PORTADORA

SE¥AL

SE¥AL

MODULANTE

ASK

SENOIDAL

1 1 1 1 0000SE¥AL

MODULADA

PORTADORA

SE¥AL

SE¥AL

MODULANTE

ASK

SENOIDAL

1 1 1 1 0000SE¥AL

MODULADA

PORTADORA

SE¥AL

SE¥AL

MODULANTE

FSK

SENOIDAL

è1(t) è2(t)

Datos digitales de

Entrada

Oscilador con F = fa

Oscilador con F = fb

Invertimos los Datos

Señal Modulada en FSK

1 1 1 1 0000SEÑAL

PORTADORA

SEÑAL

MODULANTE

SENOIDAL

MODULADASEÑAL

ASK1

è1(t)

MODULADASEÑAL

ASK2

è2(t)

1 1 1 1 0000SEÑAL

PORTADORA

SEÑAL

MODULANTE

SENOIDAL

MODULADASEÑAL

ASK1

è1(t)

MODULADASEÑAL

ASK2

è2(t)


El modulador está constituido por dos moduladores ASK cuyas salidas se suman en forma sincrónica.

ComparadorComparadordede

FaseFase

OsciladorOsciladorControlado Controlado Por voltajePor voltaje

Salida Salida BinariaBinaria

EntradaEntradaFSKFSK

Demoduladores FSKDemoduladores FSK

SalidaBinaria

Voltajede error

AmpComp.de fase

SalidaBinaria

EntradaFSK

0 Volt+V

-V

AmpAmp SalidaBinaria

Voltajede error

AmpComp.de fase

SalidaBinaria

EntradaFSK

0 Volt+V

-V

Para demodular una señal de FSK se puede utilizar Para demodular una señal de FSK se puede utilizar un circuito llamado PLL (Phase Locked Loop) o fase un circuito llamado PLL (Phase Locked Loop) o fase de lazo cerrado, cuyo diagrama de bloques se de lazo cerrado, cuyo diagrama de bloques se muestra en la figura.muestra en la figura.

Demoduladores FSKDemoduladores FSKFUNCIONAMIENTOFUNCIONAMIENTO::

A la entrada del PLL se tienen una señal de FSK. A la entrada del PLL se tienen una señal de FSK.

El PLL posee una frecuencia de oscilación propia o El PLL posee una frecuencia de oscilación propia o natural, establecida cuando se realiza el diseño.natural, establecida cuando se realiza el diseño.

Cuando la frecuencia de estrada no coincide con la Cuando la frecuencia de estrada no coincide con la del PLL, se produce una diferencia de fase a la salida del PLL, se produce una diferencia de fase a la salida del comparador de fase. Esta diferencia de fase es del comparador de fase. Esta diferencia de fase es convertida en un voltaje de CD proporcional por el convertida en un voltaje de CD proporcional por el amplificador, el cual es ingresado al VCO. amplificador, el cual es ingresado al VCO.

Demoduladores FSKDemoduladores FSKAl variar el voltaje de entrada al VCO varia también Al variar el voltaje de entrada al VCO varia también su frecuencia hasta que la diferencia de frecuencia es su frecuencia hasta que la diferencia de frecuencia es cero y entonces se dice que el sistema se encuentra en cero y entonces se dice que el sistema se encuentra en fase cerrada o “enganchado”. fase cerrada o “enganchado”.

El voltaje de salida es el voltaje necesario para El voltaje de salida es el voltaje necesario para producir una señal oscilante por el VCO igual a la producir una señal oscilante por el VCO igual a la frecuencia de la señal de entrada.frecuencia de la señal de entrada.

Como la señal de entrada posee dos únicas Como la señal de entrada posee dos únicas frecuencias, la salida del PLL serán dos niveles frecuencias, la salida del PLL serán dos niveles únicos de voltaje, los cuales representan los valores únicos de voltaje, los cuales representan los valores lógicos binarios.lógicos binarios.

Modulación Modulación Digital de FaseDigital de Fase

(PSK) (PSK)

Consiste en variar la fase de la sinusoide PORTADORA de Consiste en variar la fase de la sinusoide PORTADORA de acuerdo a los datos de entrada del modulador PSK. acuerdo a los datos de entrada del modulador PSK.

Para el caso binario, las fases que se seleccionan son 0 y π, Para el caso binario, las fases que se seleccionan son 0 y π, dos unicas fases, una para cada bit. dos unicas fases, una para cada bit.

En este caso la modulación de fase recibe el nombre de PRK En este caso la modulación de fase recibe el nombre de PRK (Phase Reversal Keying). (Phase Reversal Keying).

Modulación Digital de Modulación Digital de Fase (PSK)Fase (PSK)

Observe, en la siguiente figura, una señal Observe, en la siguiente figura, una señal PRK. PRK.

Se destaca el cambio de fase justo cuando Se destaca el cambio de fase justo cuando concluye el bit:concluye el bit:


La ecuación que describe su comportamiento, en el dominio del tiempo puede ser:La ecuación que describe su comportamiento, en el dominio del tiempo puede ser:

Donde b(t) tomará valores de 0 cuando el valor sea un Donde b(t) tomará valores de 0 cuando el valor sea un CEROCERO lógico y lógico y cuando su valor cuando su valor sea sea UNOUNO lógico. lógico.

tbtACostS cPSK


La densidad espectral de potencia de la La densidad espectral de potencia de la señal PRK viene dada por:señal PRK viene dada por:

bcbcbs

PSK tffSinctffSinctP

fG 22

2


Espectro deEspectro de

una Señal PSKuna Señal PSK


El espectro es parecido al de ASK, solo que El espectro es parecido al de ASK, solo que no incluye las Deltas de Dirac. no incluye las Deltas de Dirac.

Esto implica un ahorro de potencia. Esto implica un ahorro de potencia.

El ancho de banda resulta igual al de ASK o sea El ancho de banda resulta igual al de ASK o sea 2f2fbb

La constelación de la señal PRK se obtiene a La constelación de la señal PRK se obtiene a partir de la señal dada por la ecuación:partir de la señal dada por la ecuación:


tbtCosPtS csPSK 2

La constelación muestra que esta es la La constelación muestra que esta es la modulación que presenta la mayor distancia modulación que presenta la mayor distancia entre los puntos de la misma; esto la entre los puntos de la misma; esto la convierte en la de mayor fortaleza frente al convierte en la de mayor fortaleza frente al ruido.ruido.

sP2 tSen csP2


Separación de valoresSeparación de valores

tCos c

1 1 1 1 0000SE¥AL

MODULADA

PORTADORA

SE¥AL

SE¥AL

MODULANTE

PSK

SENOIDAL

FASE=0 FASE=180

• Modulador PSKModulador PSK

b(t)Conv de

NivelX

Osc

PSK

Datos digitales de

Entrada

Se convierten los datos unipolares

en Bipolares (polaridad + y -)

Modulador Balancead

o

Portadora

Señal Modulada PSK

1 1 1 1 0000SE¥AL

MODULADA

PORTADORA

SE¥AL

SE¥AL

MODULANTE

ASK

SENOIDAL


• Demodulador BPSKDemodulador BPSK

Señal PSKSeñal PSK XX

OscOscLocalLocal

Detector deDetector deEnvolventeEnvolvente

SeñalSeñalDigitalDigital

Demoduladores DigitalesDemoduladores Digitales

• Revise con detenimiento los tópicos abordados en este tema. Use la bibliografía recomendadaRevise con detenimiento los tópicos abordados en este tema. Use la bibliografía recomendada• Realice los desarrollos matemáticos obtenidos.Realice los desarrollos matemáticos obtenidos.• Retome las simulaciones abordadas en el curso introductorio.Retome las simulaciones abordadas en el curso introductorio.• Proponga simulaciones para los demoduladores de cada caso.Proponga simulaciones para los demoduladores de cada caso.

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Tema 1 Modulacion Digital Uni Bit