MODULACION DIGITAL Integrantes: Ñiquen Liñán Raúl André Pereyra Peláez Oscar Abel Quinto Flores Terry El Assir

Introducción Básicamente, modular consiste en convertir una señal digital en una señal analógica que irá variando su amplitud, frecuencia, fase o bien amplitud y fase conjuntamente, según los valores que vaya tomando la señal digital de información. De esta manera, aparecen distintas técnicas de modulación de señales digitales según el tipo de modulación empleado.

Modulación Digital

¿Para qué se modula digitalmente? Transmitir una señal en banda base a través de un canal paso banda.Transmitir una señal en banda base a través de un canal paso banda. Compartir varias señales en un mismo canal.Compartir varias señales en un mismo canal. Llevar la señal a una banda frecuencial más limpia de interferencias.Llevar la señal a una banda frecuencial más limpia de interferencias. Aumentar la frecuencia para hacer más efectiva la radiación de las antenas.Aumentar la frecuencia para hacer más efectiva la radiación de las antenas.

¿Para qué se modula digitalmente?

Ventajas La ventaja principal de la transmisión digital es la inmunidad al ruido.La ventaja principal de la transmisión digital es la inmunidad al ruido. Se prefieren a los pulsos digitales por su mejor procesamiento y multicanalización que las señales analógicas.Se prefieren a los pulsos digitales por su mejor procesamiento y multicanalización que las señales analógicas. Los sistemas digitales utilizan la regeneración de señales.Los sistemas digitales utilizan la regeneración de señales. Las señales digitales son más sencillas de medir y evaluar.Las señales digitales son más sencillas de medir y evaluar.

Desventajas La transmisión de las señales analógicas codificadas de manera digital requiere de más ancho de banda para transmitir que la señal analógica.La transmisión de las señales analógicas codificadas de manera digital requiere de más ancho de banda para transmitir que la señal analógica. Las señales analógicas deben convertirse en códigos digitales, antes de su transmisión y convertirse nuevamente a analógicas con el receptor.Las señales analógicas deben convertirse en códigos digitales, antes de su transmisión y convertirse nuevamente a analógicas con el receptor. La transmisión digital requiere de sincronización precisa, de tiempo, entre los relojes del transmisor y receptor.La transmisión digital requiere de sincronización precisa, de tiempo, entre los relojes del transmisor y receptor.

Técnicas de Modulación Digital Las técnicas de modulación digital se caracterizan porque la PORTADORA es una SEÑAL ANALÓGICA y la MODULANTE es una SEÑAL DIGITAL MOD PORTADORAANALÓGICA MODULANTEDIGITALSEÑALMODULADA

Cuando se detecta la presencia de un ‘1’ lógico, la portadora tiene un valor de amplitud máximo. Cuando el valor detectado es un ‘0’ lógico la amplitud de la portadora es cero. Modulación Digital de Amplitud (ASK)

Espectro de una Señal ASK Se observa que el ancho de banda práctico es 2f b, el cual es el doble del requerido en transmisión banda base. Modulación Digital de Amplitud (ASK) B

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

Moduladores Digitales Modulador ASK: Diagrama de BloquesModulador ASK: Diagrama de Bloques X Portadora b(t)ASK Modulador Balanceado Datos Digitales de Entrada Portadora Sinusoidal de Alta Frecuencia Señal Modulada ASK

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

La siguiente figura ilustra un mensaje binario y la señal CPFSK resultante de la modulación. Modulación Digital en Frecuencia (FSK) Observe la continuidad de fase en la onda modulada.

La expresión matemática para una señal CPFSK, se puede escribir como: La señal será una sinusoide de frecuencia f A si se transmite un UNO y una sinusoide de frecuencia f B cuando se transmita un CERO. La frecuencia de portadora sin modular se puede tomar como: (f A +f B )/2 = f c. Modulación Digital en Frecuencia (FSK)

Espectro de una Señal FSK Modulación Digital en Frecuencia (FSK)

Representación fasorial para FSK: Modulación Digital en Frecuencia (FSK)

Modulador FSKModulador FSK b(t) Osc1 Osc 2 X X  FSK Datos digitales de Entrada Oscilador con F = fa Oscilador con F = fb Invertimos los Datos Señal Modulada en FSK Moduladores Digitales El modulador está constituido por dos moduladores ASK cuyas salidas se suman en forma sincrónica.

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

Observe, en la siguiente figura, una señal PRK. Se destaca el cambio de fase justo cuando concluye el bit: Modulación Digital de Fase (PSK)

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 CERO lógico y  cuando su valor sea UNO lógico. Modulación Digital de Fase (PSK)

Espectro de una Señal PSK una Señal PSK Modulación Digital de Fase (PSK)

La constelación muestra que esta es la modulación que presenta la mayor distancia entre los puntos de la misma; esto la convierte en la de mayor fortaleza frente al ruido. Modulación Digital de Fase (PSK) Separación de valores

Modulador PSKModulador PSK b(t) Conv de Nivel X Osc PSK Datos digitales de Entrada Se convierten los datos unipolares en Bipolares (polaridad + y -) Modulador Balanceado Portadora Señal Modulada PSK Moduladores Digitales

Demodulador BPSKDemodulador BPSK Señal PSK X OscLocal Detector de EnvolventeSeñalDigital Demoduladores Digitales

Modulación de Amplitud en cuadratura (QAM) La modulación xQAM, modulación por amplitud en cuadratura, es una modulación por desplazamiento de fase y variación de amplitud, permaneciendo la frecuencia constante. La modulación por amplitud en cuadratura es una modulación multinivel, con 4 x n puntos de modulación, con distintas combinaciones de amplitud y fase. La modulación 16-QAM cuenta con 16 puntos de modulación, existiendo 12 ángulos de desfase, en intervalos de 22,5º y 45º, y 3 valores de amplitud, tal y como se especifica en su constelación.

Cada punto de modulación, definido por un ángulo de desfase y un valor de amplitud codifica un grupo de 4 "bits" de la señal digital moduladora.

En telecomunicaciones por cable, TLCA, la modulación usada es la 64-QAM, con 64 puntos de modulación, 16 en cada cuadrante de la constelación, lo que permite que cada uno de estos puntos codifique un grupo de 6 "bits" del flujo digital. A través de su constelación podemos observar los distintos desfases y amplitudes.

Aplicaciones TIPO DE MODULACIONAPLICACIONES MSK, GMSK GSM, CDPD BPSK Telemetría de espacio profundo, cable módem Satélite, CDMA, NADC, TETRA, PHS, PDC, LMDS, DVB-S, cable (vía de retorno), cable módem, TFTS OQPSKCDMA, satélite FSK, GFSKDECT, AMPS, CT2, ERMES, seguridad publica 8, 16 VSBTV digital norteamericana (ATV), broadcast, cable 8 PSK Satélite, aeronave, pilotos de telemetría para monitoreo de sistemas de video de banda ancha 16 QAMRadio digital de microondas, módems, DVB-C, DVB-T 32 QAMMicroondas terrestre, DVB-T 64 QAM DVB-C, módems, MMDS, decodificadores de banda ancha 256 QAMMódems, DVB-C (Europa), Video Digital (US)

Conclusiones La modulación digital es importante, ya que de esta manera se produce una transmisión más libre de interferencias. Además las técnicas de modulación digital, motivo de este estudio, resaltando una forma de clasificar las a partir de su envolvente y los aspectos más importantes de cada una de ellas como son: Plano constelacional: Permite conocer el número de bits que se envían por cada señal. Ecuaciones para representar cada señal, densidad espectral y su probabilidad de error: Son la base para la gama de Software que hay para simular las señales. Diagrama de bloques de los moduladores y demoduladores: Sirve para comprender cómo se implementan las técnicas y analizar costos de fabricación. Debido a la distinta realidad en cada uno de los servicios respecto a la relación señal ruido, a la presencia de interferencias y ancho de banda es distinta la modulación a utilizar en cada medio. Lo que se busca es maximizar la capacidad de transmisión del medio y la tasa de bits por segundo.