DETECCION DE PSK DIFERENCIAL El nombre de PSK diferencial (DPSK) algunas veces necesita clarificación, debido a dos aspectos separados del formato de.

Presentación del tema: "DETECCION DE PSK DIFERENCIAL El nombre de PSK diferencial (DPSK) algunas veces necesita clarificación, debido a dos aspectos separados del formato de."— Transcripción de la presentación:

1

2 DETECCION DE PSK DIFERENCIAL El nombre de PSK diferencial (DPSK) algunas veces necesita clarificación, debido a dos aspectos separados del formato de modulación/demodulación y que se refieren a: el procedimiento de codificación y el procedimiento de detección. El término codificación diferencial se refiere al procedimiento de codificar los datos diferencialmente, es decir, la presencia de un cero ó uno binario es manifiestada mediante la similaridad o diferencia de los símbolos cuando son comparados con el símbolo precedente.

3 El término detección coherente diferencial de PSK codificado diferencialmente (DPSK), se refiere a un esquema de detección que se clasifica a menudo como no coherente, debido a que este no requiere una referencia en fase con la portadora recibida. Ocasionalmente, PSK codificado diferencialmente se detecta en forma coherente. En los sistemas no coherentes, no se intenta determinar el valor actual de la fase de la señal entrante. Por lo tanto, si la forma de la onda transmitida es:

4 la señal recibida puede caracterizarse mediante: Donde es una constante arbitraria y se asume con valores que oscilan en forma uniforme entre cero y, es un proceso AWGN. Para la detección coherente se usan los filtros acoplados; para la detección no coherente esto no es posible debido a que la salida del filtro acoplado es una función de un ángulo desconocido.

5 Sin embargo, si asumimos que varía de una forma relativamente lenta, con respecto a dos períodos de tiempo (2T), la diferencia de fase entre dos formas de onda sucesivas, y serán independientes de, es decir; La fase de la portadora del intervalo de señalización previo puede ser usada como una referencia de fase para la demodulación. Esto requiere la codificación diferencial de la secuencia del mensaje en el transmisor, ya que la información es transportada en la diferencia de fase entre dos formas de onda sucesiva.

6 Para enviar el i-esimo mensaje, la forma de onda presente debe tener un avance en fase de respecto a la forma de onda previa. El detector calcula las coordenadas de la señal entrante correlacionándola con formas de onda generadas localmente, tales como y. El detector mide el ángulo entre el vector de la señal recibida y el vector de la señal recibida previamente:

7 En general, el desempeño de la señalización DPSK es menos eficiente que la señalización PSK, debido a que los errores en DPSK tienden a propagarse a los tiempos de símbolo adyacentes debido a la correlación entre las formas de onda de señalización. Una forma de mirar la diferencia entre PSK y DPSK es que la primera compara la señal recibida con una referencia limpia, mientras que en la otra hay una comparación entre dos señales ruidosas. Se puede decir entonces que hay dos veces más ruido con la señalización DPSK que con PSK. En consecuencia, como un primer cálculo, se puede estimar que la probabilidad de error para DPSK es aproximadamente dos veces (3 dB) peor que en PSK.

8 Esta degradación se reduce rápidamente a medida que se incrementa la relación señal a ruido. El beneficio de esta pérdida de desempeño es una reducción en la complejidad del sistema. PSK Binaria Diferencial La esencia de la detección coherente diferencial en DPSK es que la identidad de los datos se infiere a partir de los cambios de fase entre símbolo y símbolo. Por lo tanto, debido a que los datos son detectados en forma diferencial, la forma de onda debe ser primero codificada a una forma diferencial.

9 La figura superior muestra una codificación diferencial para un flujo de datos, donde es el índice temporal de la muestra. La codificación diferencial inicia (tercera fila) con el primer bit de la secuencia codificada, escogido arbitrariamente. La secuencia de bits codificados puede, en general, ser codificada de dos formas:

10 El símbolo representa suma módulo-2 y la barra superior indica complemento. En la figura 2, el mensaje codificado diferencialmente se obtuvo mediante la ecuación de complemento. El código de bit es uno si el bit de mensaje y el bit codificado anteriormente son iguales, de lo contrario es cero. La cuarta fila convierte la la secuencia de bits codificados en la secuencia de corrimiento de fase, donde un uno se caracteriza por un corrimiento de fase de 180° y un cero se caracteriza por un corrimiento de fase de 0°.

11 La figura superior muestra el esquema de detección DPSK binario en diagrama de bloques. El integrador de producto de la figura es la esencia del demodulador; al igual que en PSK coherente, se intenta correlacionar la señal recibida con una referencia. La diferencia radica en que la señal de referencia es una versión retrasada de la señal recibida. Es decir, durante cada tiempo de símbolo se compara el símbolo recibido con el símbolo previo y se mira si hay correlación ó anticorrelación.

12 La fase es comparada con ; tienen el mismo valor, ; por lo tanto el primer bit de la salida detectada es uno;. Luego es comparado con ; de nuevo tienen el mismo valor, y. A continuación se compara con ; son diferentes, de tal forma que y así sucesivamente.

13 Este detector no es óptimo en el sentido del desempeño del error. El detector diferencial óptimo para DPSK requiere una referencia de portadora en frecuencia pero no necesariamente en fase con la portadora recibida. La figura superior muestra un detector diferencial óptimo. La señal de referencia se muestra en forma compleja para indicar que se requiere una implementación en cuadratura, usando tanto I como Q.

14 Detección no coherente de FSK Un detector para la detección no coherente de una forma de onda FSK se puede implementar mediante correlatores. Sin embargo el hardware debe ser configurado como detector de energía, sin sacar provecho de las medidas de fase. Por esta razón, el detector no coherente requiere el doble de ramas que el detector coherente. La figura siguiente muestra los canales en fase (I) y en cuadratura (Q) que se usan para detectar una señal FSK binaria (BFSK) en forma no coherente.

15

16 Las dos ramas de la parte superior están configuradas para detectar la señal con frecuencia. Las señales referencia son para la rama I y para la rama Q. De la misma forma las dos ramas inferiores se configuran para para detectar la señal con frecuencia ; Las señales referencia son para la rama I y para la rama Q.

17 Supongamos que la señal recibida, es de la forma ; es decir, la fase es exactamente cero y la componente de señal de la onda recibida coincide exactamente con la señal de referencia de la rama superior. En este caso, el integrador de producto de la rama superior debería producir la máxima salida. La segunda rama debe producir una salida cercana a cero, ya que su señal de referencia es ortogonal con la componente de señal de.

18 Para señalización ortogonal, las ramas tres y cuatro deben tener también una salida cercana a cero, ya que sus señales de referencia,, son ortogonales a la componente de señal de r(t).

19 Espaciamiento de tono para FSK no coherente ortogonal FSK usualmente se implementa como señalización ortogonal, per0 no toda la señalización FSK es ortogonal. Como podemos saber si los tonos de un sistema de señalización forman un conjunto ortogonal? Si tenemos dos tonos: y como saber si son ortogonales el uno al otro? Dos tonos y manifiestan ortogonalidad si; para un tono transmitido en, la envolvente muestreada a la salida del filtro de recepción, sintonizado en, es cero.

20 Una propiedad que asegura la ortogonalidad entre tonos en un conjunto de señalización FSK señala que, para cualquier par de tonos en el conjunto, debe existir una separación en frecuencia que es un múltiplo de Herz. Un tono con frecuencia que es activado durante una duración de símbolo de segundos y luego es desactivado, puede ser descrito en forma analítica como:

21 La transformada de Fourier de es: El espectro de dos tonos adyacentes (tono 1 con frecuencia y tono 2 con frecuencia ) se pueden ver en la figura de la derecha.

22 cero en los filtros vecinos (Fig superior), el pico del espectro del tono 1 debe coincidir con uno de los cruces por cero del espectro del tono 2, y de la misma manera, el pico del espectro del tono 2 debe coincidir con uno de los cruces por cero del espectro del tono 1. Ancho de banda y espaciamiento de tono mínimos Para que un tono detectado en forma no coherente manifieste una señal de salida máxima en su filtro de recepción asociado y

23 La diferencia en frecuencia entre el centro del lóbulo espectral principal y el primer cruce por cero representa el espaciamiento mínimo requerido. Con detección no coherente, esto corresponde a una separación de tono mínima de Herz. Cuando se habla de ancho de banda de la señal nos referimos a la cantidad de espectro necesaria para el rango completo de tonos del conjunto M-ario. Por lo tanto las necesidades del ancho de banda están relacionadas con el espaciamiento espectral entre los tonos.

24