MODULACIÓN DIGITAL TIPOS DE MODULACIÓN Por: JAVIER ALBARRACÍN ROBINSON ROBLES LAURA MARTÍNEZ

MODULACIÓN DE SEÑALES DIGITALES Lab. TX y RX MODULACIÓN DE SEÑALES DIGITALES Definición de Modulación: Modificación de algunos parámetros que definen una onda portadora (amplitud, frecuencia, fase), por una señal moduladora que se quiere transmitir. Existen básicamente dos tipos de modulación: la modulación ANALÓGICA, que se realiza a partir de señales analógicas de información y la modulación DIGITAL, que se lleva a cabo a partir de señales generadas por fuentes digitales.

TIPOS DE MODULACIÓN Modulación Digital: Una señal modulada es la que , viajando a través de una línea de transmisión transporta de forma analógica la información que originalmente se encuentra en forma digital. Las formas básicas de modulación digital son: ASK, FSK, PSK.

MODULACIÓN POR CAMBIO DE AMPLITUD “ASK” Consiste en establecer una variación de la amplitud de la frecuencia portadora según los estados significativos de la señal de datos. Ej.:

MODULACIÓN POR CAMBIO DE FRECUENCIA “FSK” Consiste en asignar una frecuencia diferente a cada estado significativo de la señal de datos. ( “0” , “1”). Ej.:

MODULACIÓN POR CAMBIO DE FASE “ PSK” Consiste en asignar variaciones de fase de una portadora según los estados significativos de la señal de datos, cuando es “0” el desfase es 0°, cuando es “1” el desfase es 180°. Ej.:

VENTAJAS “ PSK” En modulaciones PSK la potencia es la misma, lo que simplifica el diseño de amplificadores y etapas receptoras (reduciendo costos), ya que la potencia de la fuente es constante. Las modulaciones BPSK y QPSK son óptimas desde el punto de vista de protección frente a errores.

APLICACIONES “ PSK” La modulación QPSK se usa en la transmisión de datos por satélite. La banda de 868-915MHz usa BPSK, mientras que la de 2,4GHz usa OQPSK. Los estándares: IEEE 802.11b-1999 (LAN inalámbrica) y IEEE 802.15.4 usan modulaciones PSK. La modulación BPSK es utilizada para transmisores de bajo costo y sin altas velocidades La modulación BPSK es utilizada en estándares RFID como el ISO 14443, que se ha adoptado en pasaportes biométricos o tarjetas de crédito. Bluetooth 2 usa DQPSK para su baja velocidad de 2Mbps, y 8-DPSK para la alta de 3Mbps.

MODULACIÓN POR CAMBIO DE FASE EN CUADRATURA “QPSK” Desplazamiento de fase de 4 símbolos, desplazados entre sí 90º. Normalmente se usan como valores de salto de fase 45º, 135º, 225º, y 315º. Cada símbolo aporta 2 bits. 90° Bit Desfase 00 225° 01 315° 11 45° 10 135° 180° 0° 270°

Ej.: -A0 Lab. TX y RX A0 0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315° 360° A0 -A0 0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315° 360° Ej.: A0 -A0 0,707X A0 -0,707X A0

Modulador/demodulador ASK Modulador PSK/QPSK: Modulador/demodulador FSK: Demodulador PSK/QPSK:

MODULACIÓN POR AMPLITUD EN CUADRATURA “QAM” Es una modulación digital avanzada que transporta datos cambiando la amplitud de dos ondas portadoras. Estas portadoras tienen igual frecuencia pero están desfasadas 90° entre si. En QAM, es posible transferir más bits por posición, ya que hay múltiples puntos de transferencia. La señal obtenida sumando la amplitud y la fase de modulación de una señal portadora se utiliza para la transferencia de datos. Dado que QAM es generalmente cuadrados, algunos de ellos pueden ser: 16-QAM, 64-QAM, 128-QAM y 256-QAM.

APLICACIONES “QAM” 16-QAM y 64-QAM también se utilizan actualmente en la televisión digital terrestre. Se utiliza para la transmisión de datos a alta velocidad por canales con ancho de banda restringido. Diseño de módems superiores a 2400 bps (incluidos los usados en ADSL). Diseño de diversos sistemas de transmisión de televisión, microondas, satélite, etc. 64-QAM y 256-QAM en el módem por cable digital. Es el mandato de las directivas de la modulación digital de televisión por cable.

MODULACIÓN POR AMPLITUD EN CUADRATURA 16 “QAM-16” Permite contar con 16 estados diferentes, que estarán determinados por el numero de símbolos en su diagrama de constelación. Debido a que 16=2^4, cada uno de estos símbolos se representa mediante 4 bits. Bits Desfase 0000 22.5° 0001, 0011 45° 0010 70.5° 0110 112,5° 0111, 0101 135° 0100 157,5° 1100 202,5° 1101, 1111 225° 1110 247,5° 1010 292,5° 1011, 1001 315° 1000 337,5° 1110 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1111 1101 0000 1010 1011 1001 1000 A2 A3 A1 Diagrama de Constelación

Ej.: -A0 A3 A2 A1 -A1 -A2 -A3 A0 0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315° -A0 0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315° 360° Ej.: A3 A2 A1 -A1 -A2 -A3

Convertir información a formas de Pulsos Modulación de Pulsos. Convertir información a formas de Pulsos “PWM”: Modulación por Ancho de Pulso: también llamado modulación de duración de pulso o modulación de longitud de pulso. El ancho del pulso es proporcional a la amplitud de la señal analógica. “PCM”: Modulación por Pulso Codificado: la señal analógica se prueba y se convierte a una longitud fija, numero binario serial, el cual varia de acuerdo a la amplitud de la señal analógica “PAM”: Modulación de Amplitud de Pulso : la amplitud de un pulso de posición y ancho constante varia de acuerdo a la amplitud de la señal analógica. “PPM”: Modulación de Posición de Pulso: la posición de un pulso de ancho constante varia de acuerdo a la amplitud de la señal analógica.

MODULACIÓN POR ANCHO DE PULSO “PWM” En PWM el periodo y la amplitud de los pulsos son constantes y la información entregada por la señal modulante va a variar el ancho, es decir la duración de pulso. El ancho del pulso es proporcional a la amplitud de la señal analógica.

MODULACIÓN POR AMPLITUD DE PULSO “PAM” Señal modulada en amplitud obtenida después de la técnica de muestreo. En la PAM la señal analógica modulante varia la amplitud del tren de pulsos que constituye la portadora La amplitud de cada muestreo es proporcional a la amplitud instantánea de la señal continua en el momento del muestreo. La aplicación más común de la modulación PAM es en la multiplicación por división de tiempo.(TDM)

MODULACIÓN POR AMPLITUD DE PULSO “PAM” VIN. Fs. (CLK) VPAM. 5v 2,5v 0v

MODULACIÓN POR IMPULSOS CODIFICADOS “PCM” La modulación por impulsos codificados, es un procedimiento que permite convertir una señal analógica en señal numérica, y viceversa. PCM se basa en tres grandes principios: MUESTREO, CUANTIFICACIÓN Y CODIFICACIÓN. MUESTREO Muestreo es el proceso mediante el cual se transforma una señal analógica en una serie de impulsos de distinta amplitud, llamadas muestras. La rapidez, o frecuencia, con que se toman las muestras, se llama frecuencia de muestreo (fm).

MODULACIÓN POR IMPULSOS CODIFICADOS “PCM” CUANTIFICACION Como no podemos transmitir las infinitas amplitudes continuas distintas que se pueden presentar, se dividen en un número limitado de intervalos de cuantificación, en el que a las muestras cuya amplitud cae dentro del mismo intervalo, se le asigna el mismo valor. En la cuantificación, a las muestras se introduce un error en la amplitud, ya que se sustituye su amplitud real por una aproximada. A este error se le llama error de cuantificación.

MODULACIÓN POR IMPULSOS CODIFICADOS “PCM” CODIFICACION Las muestras se codifican según un código determinado. (código binario simétrico). Mediante este código se representa la amplitud de cada muestra cuantificada con un número binario, el primer bit indica el signo de la muestra. "1" si la muestra es positiva. "0" si la muestra es negativa. El resto de los bit binarios nos dan el valor absoluto de la amplitud de la muestra. Lógicamente, cuando la señal numérica llega al terminal distante, debe ser sometida a los procesos inversos a los efectuados en el lado emisor. Estos procesos son: decodificación, reconstrucción de las muestras y obtención de la señal analógica.

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