Parte 3: Modulación Digital

Unidad N°5:

Modulación Analógica,

de Pulso y Digital

IC 323 -Comunicación de Datos

Modulación en los Sistemas de Comunicación

• Para poder realizar una transmisión de una señal por un medio físico es necesaria una transformación
• Motivos:
• Frecuencia a la cual se puede irradiar una onda electromagnética
• Es necesario mejorar las características de transmisión
• Se necesita compartir el medio con otras señales de información

En los sistemas de comunicación las transformaciones son: modulación y codificación

Modulación en los Sistemas de Comunicación

Señal en banda base

Modulación en los Sistemas de Comunicación

Multiplexación en frecuencia

Modulación en los Sistemas de Comunicación

Multiplexación en frecuencia: Modulación y demodulación

El Proceso de Modulación

• Consiste en modificar las características de una señal analógica (generalmente una senoide), conocida como portadora, empleando para ello la señal de información, conocida como señal moduladora. El resultado es la señal modulada, que es adecuada para ser transmitida en los medios físicos y acarrea la información

Clasificación de Modulaciones

• Los esquemas de modulación se pueden clasificar en dos grandes grupos dependiendo del tipo de señal de información (modulante):
• Modulaciones Analógicas
• Modulaciones Digitales

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Modulaciones Analógicas

• La señal de información es analógica. A su vez se clasifica en:
• Modulación en amplitud (AM)
• Modulaciones angulares:
• Modulación en fase (PM)
• Modulación en frecuencia (FM)

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Modulaciones Digitales

• La señal de información es digital pero la portadora es analógica. A su vez se clasifica en:
• Modulación en amplitud (ASK)
• Modulación en fase (PSK)
• Modulación en frecuencia (FSK)

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Modulaciones Digitales

Modulación ASK

• Modulación por desplazamiento en amplitud (Amplitude-Shift Keying – ASK): Los datos de información digital modifican la amplitud de una señal portadora analógica

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Modulación ASK

• Matemáticamente:

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• De esta manera, la señal modulada adquiere los siguientes valores:

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Modulación on – off, ON-OFF Keying (OOK)

Modulación ASK

• Detección por filtros casados (matched filter):

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Modulación ASK

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el receptor debe tomar una decisión en t =T, basado en dos posibilidades:

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Modulación ASK

• Algunas características:
• Sensibilidad al ruido
• Excesivo ancho de banda
• Excesiva potencia
• Los procesos de modulación y demodulación son sencillos y por lo tanto económicos.
• También es conocida como modulación CW (continuous wave). Ya que cuando está encendida, la portadora mantiene amplitud, frecuencia y fase.

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Modulación ASK: Señales reales

Modulación FSK

En la modulación FSK (frequency shift keying), la señal digital de información modula la frecuencia de la portadora por cada símbolo.

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Modulación PSK

En la modulación PSK (phase shift keying), la señal digital de información modula la fase de la portadora por cada símbolo.

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Modulación por Desplazamiento de Frecuencia (FSK)

En la modulación por desplazamiento de frecuencia FSK (frequency shift keying), la modulante es una señal cuadrada o rectangular, correspondiente a datos digitales

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Es ampliamente utilizado en: auriculares Bluetooth, parlantes wireless, y otras formas de Comunicaciones inalámbricas en la industria.

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Representación de las modulaciones digitales

• Las modulaciones digitales ASK, FSK y PSK vistas también son llamadas BASK, BFSK y BPSK respectivamente. La B corresponde a binario
• Suelen representarse en modo de constelación:

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Modulación digital

• Cada uno de los métodos vistos es evaluado en función de la probabilidad de error y eficiencia en el ancho de banda
• os

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Comparación entre las modulaciones digitales

• Tasas de error para los sistemas en operación típicos

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Comparación entre las modulaciones digitales

• PSK coherente requiere de la menor cantidad de potencia que cualquier otro método de modulación digital binaria.
• Los transmisores/receptores ASK son fáciles de construir y no existe potencia transmitida cuando no se envían datos
• Los transmisores/receptores de FSK no aumentan mucho su complejidad y no requieren de umbrales de detección
• PSK son más complejos y caros

(los esquemas coherentes incorporan la transmisión de una señal de referencia para sincronismo)

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Otras modulaciones digitales

• Existen otros sistemas de modulación digital más complejos que nos permiten aumentar la capacidad de transmitir información sin que el ancho de banda necesario se vea aumentado.
• Se pueden destacar dos:
• Sistema de modulación con codificación multinivel
• Sistema de modulación en cuadratura

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Modulación con codificación multinivel (PAM)

• La señal de información se codifica con 2ⁿ niveles (n>1). Por ejemplo, cuatro o más niveles

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• Con 2 bits la velocidad de transmisión se duplica
• Pero el receptor se encarece al aumentar la complejidad
• Aumenta la probabilidad de error

Modulación con codificación multinivel

• Ejemplo de constelación para modulación multinivel con cuatro niveles

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Modulación en cuadratura

• ¿Es posible transmitir dos señales utilizando la misma frecuencia portadora?

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Modulación en cuadratura

Modulación en cuadratura

• En los sistemas de modulación en cuadratura se utilizan las funciones seno y coseno como portadoras de forma simultánea, dado que resulta muy sencillo separar la información que contiene cada una de ellas.
• Es posible duplicar la velocidad de transmisión sin afectar el ancho de banda ni la probabilidad de error.
• Es posible aplicarla a cualquier modulación vista, así tenemos QASK (ASK en cuadratura), QFSK (FSK en cuadratura), QPSK, etc.

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Modulación en cuadratura multinivel

• Del mismo modo, las modulación en cuadratura puede ser multinivel
• Ejemplo: 16QAM

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Complejidad relativa de los Esquemas de Modulación