Modulación con portadora analógicaMuestreo de señal: Modulación por pulsos
Modulación con portadora y moduladora digitalModulación en espectro expandido: CDMA
Fundamentos de Modulación
Juan Manuel Orduña Huertas
Telemática y Sistemas de Transmisión de Datos - Curso2005/2006
Juan Manuel Orduña Huertas TSTD - Tema 2
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Modulación con portadora y moduladora digitalModulación en espectro expandido: CDMA
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1 Modulación con portadora analógicaModulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
2 Muestreo de señal: Modulación por pulsosModulación PAM, PWM y PDM
3 Modulación con portadora y moduladora digital
4 Modulación en espectro expandido: CDMA
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Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
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1 Modulación con portadora analógicaModulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
2 Muestreo de señal: Modulación por pulsosModulación PAM, PWM y PDM
3 Modulación con portadora y moduladora digital
4 Modulación en espectro expandido: CDMA
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Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
Definición
UAM(t) = V0 [1 + m x(t)] cos(2πfpt) (1)
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Sobremodulación.
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Cálculo de Índice de Modulación.
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Espectro y Potencia de AM
F (UAM(t)) =V0
2[δ (f − fp) + δ (f + fp)]+
mV0
2[X (f − fp) + X (f + fp)]
(2)
δ(ω) =
{1 ω = 00 ω 6= 0
B = 2W (3)
P̄ =V 2
02
+m2V 2
02
x̄(t)2 =V 2
02
[1 + m2x̄(t)2
](4)
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Conclusiones sobre AM
Al menos el 50 % de la potencia de la señal modulada seusa para transmitir la señal portadora, que no contieneinformación.La señal transmitida contiene información redundante, yaque transmite 2 veces el espectro de la señal moduladoraEl ancho de banda de la señal modulada es el doble delancho de banda de la señal en banda base
UDBL(t) = V0 m x(t) cos(2πfpt) (5)
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2 Muestreo de señal: Modulación por pulsosModulación PAM, PWM y PDM
3 Modulación con portadora y moduladora digital
4 Modulación en espectro expandido: CDMA
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Relación entre FM y PM
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Amplitude Shift Keying
UASK(t) = A[1 ± V
A
]cos(2πfpt) = A [1 ± m] cos(2πfpt)
(6)
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3 Modulación con portadora y moduladora digital
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Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
Definición. Uso
UFSK(t) =
{A cos(2πf1t + Θp) f1 = fp + ∆fp ⇔ ”1”A cos(2πf2t + Θp) f2 = fp −∆fp ⇔ ”0”
(7)
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Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
MFSK: MFSK Múltiple
UMFSK(t) = A cos(2πfi t) 1 ≤ i ≤ M (8)fi = fc + (2i − 1−M)fdfc = la frecuencia de la portadorafd = la diferencia mínima de frecuencias entrecualquier tono y la frecuencia portadoraM = número de elementos de señalización diferentes(4, 8,16, etc.) = 2L
L = número de bits por elemento de señalización
0 1 1 1
Time
Figure 5.9 MFSK Frequency Use (M = 4)
Freq
uenc
y
0 0Data
1 1 11 0 1 10 0 0 0 0 1 1
fc Wdfc + fdfc – fd
fc + 3 fd
fc – 3 fd
Ts
T
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3 Modulación con portadora y moduladora digital
4 Modulación en espectro expandido: CDMA
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Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
BPSK: PSK Binario
UBPSK(t) =
{A cos(2πfpt + π) ⇔ ”0”A cos(2πfpt) ⇔ ”1”
(9)
B = 2wm = 2Vtrans
2= Vtrans (10)
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BPSK: Diagrama Constelación
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Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
QPSK: PSK Cuaternario
UQPSK(t) =
A cos(2πfpt + 45o) ⇔ ”11”A cos(2πfpt + 135o) ⇔ ”10”A cos(2πfpt + 225o) ⇔ ”00”A cos(2πfpt + 315o) ⇔ ”01”
(11)
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Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
Diagrama constelación QPSK
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Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
Modulación 8-BPSK
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Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
Modulación 16-BPSK
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Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
Modulación 8-QAM
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Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
Modulación 16-QAM
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Modulación PAM, PWM y PDM
Teorema de Muestreo
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Modulación PAM, PWM y PDM
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1 Modulación con portadora analógicaModulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)
2 Muestreo de señal: Modulación por pulsosModulación PAM, PWM y PDM
3 Modulación con portadora y moduladora digital
4 Modulación en espectro expandido: CDMA
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Modulación PAM, PWM y PDM
Modulación por amplitud de pulso (PAM)
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Modulación con portadora y moduladora digitalModulación en espectro expandido: CDMA
Modulación PAM, PWM y PDM
Modulación por duración de pulso (PWM)
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Modulación PAM, PWM y PDM
Modulación por posición de pulso (PPM)
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Modulación PAM, PWM y PDM
Modulación PCM
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Modulación PAM, PWM y PDM
Cuantificación
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Técnicas de recodificación
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Técnicas de inserción de bits
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Concepto de espectro expandido
Input data
Spreadingcode
Spreadingcode
Channelencoder Modulator Channel De-
modulatorChanneldecoder
Output data
Pseudonoisegenerator
Figure 9.1 General Model of Spread Spectrum Digital Communication System
Pseudonoisegenerator
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Espectro expandido por salto de frecuencias: FHSS
Figure 9.2 Frequency Hopping Example
f1
5
f2
8
f3
3
f4
7
f5
1
f6
4
f7
6
f8
2
Energy
Frequency
(a) Channel assignment
f1
f2
f3
f4
f5
f6
f7
f8
Frequency
Time
(b) Channel use
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FHSS lento
Time
Figure 9.4 Slow Frequency Hop Spread Spectrum Using MFSK (M = 4, k = 2)
Input binary data
MFSKsymbol
Ts
T
Tc
Wd
Ws
Wd
Wd
Wd
Freq
uenc
y
0 1
00 11 01 10 00 PN sequence
1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1
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FHSS rápido
Time
Figure 9.5 Fast Frequency Hop Spread Spectrum Using MFSK (M = 4, k = 2)
Ts
Tc
T
Wd
Ws
Wd
Wd
Wd
Freq
uenc
y
Input binary data
MFSKsymbol
0 1
00 11 01 10 00 10 00 11 10 00 10 11 11 01 00 01 10 11 01 10 PN sequence
1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1
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Acceso Múltiple por División de Código: CDMA
User A
Code Message "1101" Encoded
User B
User C
Figure 9.10 CDMA Example
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Table 9.1 CDMA Example
(a) User's codes
User A 1 –1 –1 1 –1 1User B 1 1 –1 –1 1 1User C 1 1 –1 1 1 –1
(b) Transmission from A
Transmit (data bit = 1) 1 –1 –1 1 –1 1Receiver codeword 1 –1 –1 1 –1 1Multiplication 1 1 1 1 1 1 = 6
Transmit (data bit = 0) –1 1 1 –1 1 –1Receiver codeword 1 –1 –1 1 –1 1Multiplication –1 –1 –1 –1 –1 –1 = –6
(c) Transmission from B, receiver attempts to recover A's transmission
Transmit (data bit = 1) 1 1 –1 –1 1 1Receiver codeword 1 –1 –1 1 –1 1Multiplication 1 –1 1 –1 –1 1 = 0
(d) Transmission from C, receiver attempts to recover B's transmission
Transmit (data bit = 1) 1 1 –1 1 1 –1Receiver codeword 1 1 –1 –1 1 1Multiplication 1 1 1 –1 1 –1 = 2
(e) Transmission from B and C, receiver attempts to recover B's transmission
B (data bit = 1) 1 1 –1 –1 1 1C (data bit = 1) 1 1 –1 1 1 –1Combined signal 2 2 –2 0 2 0Receiver codeword 1 1 –1 –1 1 1Multiplication 2 2 2 0 2 0 = 8
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