v
MODULACION
POR DEZPALAZAMIENTO DE AMPLITUD
La modulación por desplazamiento de amplitud, en
inglés Amplitude-shiftkeying (ASK), es una forma
de modulación en la cual se representan
los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda portadora en función de los datos a enviar.
La amplitud de una señal
portadora análoga varía conforme a la corriente de bit(modulando la señal),
manteniendo la frecuencia y la fase constante. El nivel de amplitud puede ser
usado para representar los valores binarios 0s y 1s. Podemos pensar en la señal
portadora como un interruptor ON/OFF. En la señal modulada, el valor lógico 0
es representado por la ausencia de una portadora, así que da ON/OFF la
operación de pulsación y de ahí el nombre dado.
Como la modulación AM, ASK es
también lineal y sensible al ruido atmosférico, distorsiones, condiciones de
propagación en rutas diferentes en laPSTN, entre
otros factores. Esto requiere una amplitud de banda excesiva y es por lo tanto
un gasto de energía. Tanto los procesos de modulación ASK como los procesos de
demodulación son relativamente baratos. La técnica ASK también es usada
comúnmente para transmitir datos digitales sobre la fibra óptica. Para los transmisores
LED, el valor binario 1 es representado por un pulso corto de luz y el valor
binario 0 por la ausencia de luz. Los transmisores de láser normalmente tienen
una corriente "de tendencia" fija que hace que el dispositivo emita
un nivel bajo de luz. Este nivel bajo representa el valor 0, mientras una onda
luminosa de amplitud más alta representa el valor binario
v
MODULACION
POR DEZPALAZAMIENTO DE FRECUENCIA
La Modulación por desplazamiento de frecuencia o FSK, (Frequency Shift Keying)
es una técnica de transmisión digital de información binaria (ceros y unos)
utilizando dos frecuencias diferentes. La señal moduladora solo varía entre dos
valores de tensión discretos formando un tren
de pulsos donde un cero representa un "1" o "marca" y el
otro representa el "0" o "espacio".
En la modulación digital, a la relación de cambio a
la entrada del modulador se le llama bit-rate y
tiene como unidad el bit por segundo (bps).
A la relación de cambio a la salida del modulador
se le llama baud-rate. En esencia el baud-rate es
la velocidad o cantidad de símbolos por segundo.
En FSK,
el bit rate = baudrate. Así, por ejemplo, un 0 binario
se puede representar con una frecuencia f1, y el 1 binario
se representa con una frecuencia distinta f2.
Índice modulación general para una ![Descripción: M-FSK n=(2 fd) / [(M-1)Rsymb]](file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.png)
Siendo: fd: máxima desviación en
frecuencia; Rsymb: Velocidad de símbolo por segundo
v
MODULACION
POR DEZPALAZAMIENTO DE FASE
La modulación
por desplazamiento de fase o PSK (PhaseShiftKeying ) es una forma de modulación angular que consiste en hacer variar la
fase de la portadora entre un número de valores discretos. La
diferencia con la modulación
de fase convencional
(PM) es que mientras en ésta la variación de fase es continua, en función de la
señal moduladora, en la PSK la señal moduladora es una señal digital y, por tanto, con un número de estados
limitado.
La modulación PSK se caracteriza
porque la fase de la señal portadora representa cada símbolo
de información de la señal moduladora, con un valor angular que el modulador
elige entre un conjunto discreto de "n" valores posibles.
Un modulador PSK representa
directamente la información mediante el valor absoluto de la fase de la señal
modulada, valor que el demodulador obtiene al comparar la fase de esta con la
fase de la portadora sin modular.
Diagrama
de las formas de onda en PSK
La señal modulada resultante,
responde a la expresión:
![Descripción: A_p \cdot cos[2\pi ft + \theta]](file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.png){kind=small}
Donde:
·
=representa
cada uno de los valores posibles de la fase, tantos como estados tenga la señal
codificada en banda base multinivel.
=representa
cada uno de los valores posibles de la fase, tantos como estados tenga la señal
codificada en banda base multinivel.
Dependiendo del número de
posibles fases a tomar, recibe diferentes denominaciones. Dado que lo más común
es codificar un número entero de bits por cada símbolo, el número de fases a
tomar es una potencia de dos. Así tendremos BPSK con 2 fases (equivalente aPAM), QPSK
con 4 fases (equivalente a QAM), 8-PSK
con 8 fases y así sucesivamente. A mayor número de posibles fases, mayor es la
cantidad de información que se puede transmitir utilizando el mismo ancho de
banda, pero mayor es también su sensibilidad frente a ruidos e interferencias.
Las modulaciones BPSK y QPSK,
derivadas de la modulación por desplazamiento de fase, son óptimas desde el
punto de vista de protección frente a errores. En esencia, la diferencia entre
distintos símbolos asociados a cada fase es máxima para la potencia y ancho de
banda utilizados. No pasa lo mismo con otras variantes tales como la PSK de 8
niveles (8-PSK), la de 16 (16-PSK) o superiores, para las cuales existen otros
esquemas de modulación digital más eficientes.
La gran ventaja de las
modulaciones PSK es que la potencia de todos los símbolos es la misma, por lo
que se simplifica el diseño de los amplificadores y etapas receptoras lo que
significa reducción de costos, dado que la potencia de la fuente es constante.
Existen 2 alternativas de
modulación PSK: PSK convencional, donde se tienen en cuenta los desplazamientos
de fase, y PSK diferencial (DPSK), en la cual se consideran las diferencias
entre un salto de fase y el anterior.
MODULACIÓN
DIGITAL : FSK – PSK – QAM
El término comunicaciones digitales abarca un área extensa de
técnicas de comunicaciones, incluyendo transmisión digital y radio digital. La
transmisión digital es la transmisión de pulsos digitales, entre dos o más
puntos, de un sistema de comunicación. El radio digital es la transmisión de
portadoras analógicas moduladas, en forma digital, entre dos o más puntos de un
sistema de comunicación. Los sistemas de transmisión digital requieren de un
elemento físico, entre el transmisor y el receptor, como un par de cables
metálicos, un cable coaxial, o un cable de fibra óptica. En los sistemas de
radio digital, el medio de transmisión es el espacio libre o la atmósfera de la
Tierra.
En un sistema de transmisión digital, la información de la fuente
original puede ser en forma digital o analógica. Si está en forma analógica,
tiene que convertirse a pulsos digitales, antes de la transmisión y convertirse
de nuevo a la forma analógica, en el extremo de recepción. En un sistema de
radio digital, la señal de entrada modulada y la sedal de salida demodulada,
son pulsos digitales.
Radio digital
Los elementos que distinguen un sistema de radio digital de un
sistema de radio AM, FM, o PM, es que en un sistema de radio digital, las
señales de modulación y demodulación son pulsos digitales, en lugar de formas
de ondas analógicas. E1 radio digital utiliza portadoras analógicas, al igual
que los sistemas convencionales. En esencia, hay tres técnicas de modulación
digital que se suelen utilizar en sistemas de radio digital: transmisión
(modulación) por desplazamiento de frecuencia (FSK), transmisión por
desplazamiento de fase (PSK), y modulación de amplitud en cuadratura (QAM).
TRANSMISIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE
FRECUENCIA (FSK)
El FSK binario es una Forma de modulación angular de amplitud
constante, similar a la modulación en frecuencia convencional, excepto que la
señal modulante es un flujo de pulsos binarios que varía, entre dos niveles de
voltaje discreto, en lugar de una forma de onda analógica que cambia de manera
continua. La expresión general para una señal FSK binaria es
v(t) = V
c cos [ ( w c + v m(t) D w / 2 )t ] (1)
donde v(t) = forma de onda FSK binaria
V c = amplitud pico de la portadora no modulada
w c = frecuencia de la portadora en radianes
v m(t) = señal modulante digital binaria
D w = cambio en frecuencia de salida en radianes
De la ecuación 1 puede verse que con el FSK binario, la amplitud
de la portadora V c se mantiene constante con la modulación. Sin embargo, la
frecuencia en radianes de la portadora de salida ( w c) cambia por una cantidad
igual a ± D w/2. El cambio de frecuencia ( D w/2) es proporcional a la amplitud
y polaridad de la señal de entrada binaria. Por ejemplo, un uno binario podría
ser +1 volt y un cero binario -1 volt, produciendo cambios de frecuencia de + D
w/2 y - D w/2, respectivamente. Además, la rapidez a la que cambia la
frecuencia de la portadora es igual a la rapidez de cambio de la señal de
entrada binaria v m(t). Por tanto, la frecuencia de la portadora de salida se
desvía entre ( w c + D w/2) y ( w c - D w/2) a una velocidad igual a f m (la
frecuencia de marca).
Transmisor de FSK
La salida de un modulador de FSK binario, es una función escalón
en el dominio del tiempo. Conforme cambia la señal de entrada binaria de 0
lógico a 1 lógico, y viceversa, la salida del FSK se desplaza entre dos
frecuencias: una frecuencia de marca o de 1 lógico y una frecuencia de espacio
o de 0 lógico. Con el FSK binario, hay un cambio en la frecuencia de salida,
cada vez que la condición lógica de la señal de entrada binaria cambia. Un
transmisor de FSK binario sencillo se muestra en la figura l.
FIGURA 1
Consideraciones de ancho de banda
del FSK
FIGURA 2
La figura 2 muestra un modulador de FSK binario que a menudo son
osciladores de voltaje controlado (VCO). El más rápido cambio de entrada
ocurre, cuando la entrada binaria es una onda cuadrada. En consecuencia, si se
considera sólo la frecuencia fundamental de entrada, la frecuencia modulante
más alta es igual a la mitad de la razón de bit de entrada.
La frecuencia de reposo del VCO se selecciona de tal forma que,
cae a medio camino, entre las frecuencias de marca y espacio. Una condición de
1 lógico, en la entrada, cambia el VCO de su frecuencia de reposo a la
frecuencia de marca; una condición de 0 lógico, en la entrada, cambia cl VCO de
su frecuencia de reposo a la frecuencia de espacio. El índice de modulación en
FSK es
MI = Df / f a (2)
donde MI = índice de modulación (sin unidades)
Df = desviación de frecuencia (Hz)
f a = frecuencia modulante (Hz)
El peor caso, o el ancho de banda más amplio, ocurre cuando tanto
la desviación de frecuencia y la frecuencia modulante están en sus valores
máximos. En un modulador de FSK binario, Df es la desviación de frecuencia pico
de la portadora y es igual a la diferencia entre la frecuencia de reposo y la
frecuencia de marca o espacio. La desviación de frecuencia es constante y,
siempre, en su valor máximo. f a es igual a la frecuencia fundamental de
entrada binaria que bajo la condición del peor caso es igual a la mitad de la
razón de bit (f b). En consecuencia, para el FSK binario,
FIGURA 3
donde ï f m - f s ï/ 2 = desviación de frecuencia
f b = razón de bit de entrada
f b /2 = frecuencia fundamental de la señal de entrada binaria
En un FSK binario el índice de modulación, por lo general, se
mantiene bajo 1.0, produciendo así un espectro de salida de FM de banda
relativamente angosta. Debido a que el FSK binario es una forma de modulación
en frecuencia de banda angosta, el mínimo ancho de banda depende del índice de
modulación. Para un índice de modulación entre 0.5 y 1, se generan dos o tres
conjuntos de frecuencias laterales significativas. Por tanto, el mínimo ancho
de banda es dos o tres veces la razón de bit de entrada.
Receptor de FSK
El circuito que más se utiliza para demodular las señales de FSK
binarias es el circuito de fase cerrada (PLL), que se muestra en forma de
diagrama a bloques en la figura 3. Conforme cambia la entrada de PLL entre las
frecuencias de marca y espacio, el voltaje de error de cc a la salida del
comparador de fase sigue el desplazamiento de frecuencia. Debido a que sólo hay
dos frecuencias de entrada (marea y espacio), también hay sólo dos voltajes de
error de salida. Uno representa un 1 lógico y el otro un 0 lógico. En
consecuencia, la salida es una representación de dos niveles (binaria) de la entrada
de FSK. Por lo regular, la frecuencia natural del PLL se hace igual a la
frecuencia central del modulador de FSK. Como resultado, los cambios en el
voltaje de error cc, siguen a los cambios en la frecuencia de entrada analógica
y son simétricos alrededor de 0 V.
Transmisión de desplazamiento
mínimo del FSK
La transmisión de desplazamiento mínimo del FSK (MSK), es una
forma de transmitir desplazando la frecuencia de fase continua (CPFSK). En
esencia, el MSK es un FSK binario, excepto que las frecuencias de marca y
espacio están sincronizadas con la razón de bit de entrada binario. Con MSK,
las frecuencias de marca y espacio están seleccionadas, de tal forma que están
separadas de la frecuencia central, por exactamente, un múltiplo impar de la
mitad de la razón de bit [f m y f s = n( f b / 2 ), con n = entero impar]. Esto
asegura que haya una transición de fase fluida, en la señal de salida
analógica, cuando cambia de una frecuencia de marca a una frecuencia de
espacio, o viceversa.
TRANSMISIÓN DE DESPLAZAMIENTO DE
FASE (PSK)
Transmitir por desplazamiento en fase (PSK) es otra forma de
modulación angular, modulación digital de amplitud constante. El PSK es similar
a la modulación en fase convencional, excepto que con PSK la señal de entrada
es una señal digital binaria y son posibles un número limitado de fases de
salida.
TRANSMISIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE
FASE BINARIA (BPSK)
Con la transmisión por desplazamiento de fase binaria (BPSK), son
posibles dos fases de salida para una sola frecuencia de portadora. Una fase de
salida representa un 1 lógico y la otra un 0 lógico. Conforme la señal digital
de entrada cambia de estado, la fase de la portadora de salida se desplaza
entre dos ángulos que están 180° fuera de fase. El BPSK es una forma de
modulación de onda cuadrada de portadora suprimida de una señal de onda continua.
Transmisor de BPSK
La figura 4 muestra un diagrama a bloques simplificado de un
modulador de BPSK. El modulador balanceado actúa como un conmutador para
invertir la fase. Dependiendo de la condición lógica de la entrada digital, la
portadora se transfiere a la salida, ya sea en fase o 180° fuera de fase, con
el oscilador de la portadora de referencia.
FIGURA 4
La figura 5 muestra la tabla de verdad, diagrama fasorial, y
diagrama de constelación para un modulador de BPSK. Un diagrama de constelación
que, a veces, se denomina diagrama de espacio de estado de señal, es similar a
un diagrama fasorial, excepto que el fasor completo no está dibujado. En un
diagrama de constelación, sólo se muestran las posiciones relativas de los
picos de los fasores.
FIGURA 5
Consideraciones del ancho de
banda del BPSK
Para BPSK, la razón de cambio de salida, es igual a la razón de
cambio de entrada, y el ancho de banda de salida, más amplio, ocurre cuando los
datos binarios de entrada son una secuencia alterativa l/0. La frecuencia
fundamental (f a) de una secuencia alterativa de bits 1/0 es igual a la mitad
de la razón de bit (f b/2). Matemáticamente, la fase de salida de un modulador
de BPSK es
(salida) = (frecuencia fundamental de la señal modulante binaria)
x (portadora no modulada)
= (sen w
a t) x (sen w c t)
= ½cos( w c – w a) – ½cos( w c + w a) (4)
En consecuencia, el mínimo ancho de banda de Nyquist de doble lado
(f N) es
2 pf N =
( w c + w a) – ( w c – w a) = 2 w a
y como f a = f b/2, se tiene
f N = 2 w a / 2 p = 2f a = f b (5)
La figura 6 muestra la fase de salida contra la relación de tiempo
para una forma de onda BPSK. El espectro de salida de un modulador de BPSK es,
sólo una señal de doble banda lateral con portadora suprimida, donde las
frecuencias laterales superiores e inferiores están separadas de la frecuencia
de la portadora por un valor igual a la mitad de la razón de bit. En
consecuencia, el mínimo ancho de banda (f N) requerido, para permitir el peor
caso de la señal de salida del BPSK es igual a la razón de bit de entrada.
FIGURA 6
Receptor de BPSK
La figura 7 muestra el diagrama a bloques de un receptor de BPSK.
La señal de entrada puede ser +sen w ctósen w ct. El circuito de recuperación
de portadora coherente detecta y regenera una señal de portadora que es
coherente, tanto en frecuencia como en fase, con la portadora del transmisor
original. El modulador balanceado es un detector de producto; la salida es el
producto de las dos entradas (la señal de BPSK y la portadora recuperada). El
filtro pasa-bajas (LPF) separa los datos binarios recuperados de la señal
demodulada compleja.
FIGURA 7
Codificación en M-ario
M-ario es un término derivado de la palabra “binario”. La M es
sólo un dígito que representa el número de condiciones posibles. Las dos técnicas
para modulación digital que se han analizado hasta ahora (FSK binario y BPSK),
son sistemas binarios; sólo hay dos condiciones posibles de salida. Una
representa un 1 lógico y la otra un 0 lógico; por tanto, son sistemas M-ario
donde M = 2. Con la modulación digital, con frecuencia es ventajoso codificar a
un nivel más alto que el binario. Por ejemplo, un sistema de PSK, con cuatro
posibles fases de salida, es un sistema M-ario en donde M = 4. Si hubiera ocho
posibles fases de salida, M= 8, etcétera. Matemáticamente,
N = Iog 2 M (6)
en donde N = número de bits
M = número de condiciones de salida posibles con N bits
TRANSMISIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE
FASE CUATERNARIA (QPSK)
La transmisión por desplazamiento de fase cuaternaria (QPSK) o, en
cuadratura PSK, como a veces se le llama, es otra forma de modulación digital
de modulación angular de amplitud constante. La QPSK es una técnica de
codificación M-ario, en donde M=4 (de ahí el nombre de “cuaternaria”, que
significa “4”). Con QPSK son posibles cuatro fases de salida, para una sola
frecuencia de la portadora. Debido a que hay cuatro fases de salida diferentes,
tiene que haber cuatro condiciones de entrada diferentes. Ya que la entrada
digital a un modulador de QPSK es una señal binaria (base 2), para producir
cuatro condiciones diferentes de entrada, se necesita más de un solo bit de
entrada. Con 2 bits, hay cuatro posibles condiciones: 00, 01, 10 y 11. En
consecuencia, con QPSK, los datos de entrada binarios se combinan en grupos de
2 bits llamados dibits. Cada código dibit genera una de las cuatro fases de
entrada posibles. Por tanto, para cada dibit de 2 bits introducidos al
modulador, ocurre un sola cambio de salida. Así que, la razón de cambio en la
salida es la mitad de la razón de bit de entrada.
Transmisor de QPSK
En la figura 8 se muestra un diagrama a bloques de un modulador de
QPSK. Dos bits (un dibit) se introducen al derivador de bits. Después que ambos
bits han sido introducidos, en forma serial, salen simultáneamente en forma
paralela. Un bit se dirige al canal I y el otro al canal Q. El bit I modula una
portadora que está en fase con el oscilador de referencia (de ahí el nombre de
“I” para el canal “en fase”), y el bit Q modula una portadora que está 90°
fuera de fase o en cuadratura con la portadora de referencia (de ahí el nombre
de “Q” para el canal de “cuadratura”).
FIGURA 8
Puede verse que una vez que un dibit ha sido derivado en los
canales I y Q, la operación es igual que en el modulador de BPSK. En esencia,
un modulador de QPSK son dos moduladores, de BPSK, combinados en paralelo.
En la figura 9 puede verse que, con QPSK, cada una de las cuatro
posibles fases de salida tiene, exactamente, la misma amplitud. En
consecuencia, la información binaria tiene que ser codificada por completo en
la fase de la señal de salida.
FIGURA 9
Consideraciones de ancho de banda
para el QPSK
Con QPSK, ya que los datos de entrada se dividen en dos canales,
la tasa de bits en el canal I, o en el canal Q, es igual a la mitad de la tasa
de datos de entrada (f b/2). En consecuencia, la frecuencia fundamental, más
alta, presente en la entrada de datos al modulador balanceado, I o Q, es igual
a un cuarto de la tasa de datos de entrada (la mitad de f b/2: f b/4). Como
resultado, la salida de los moduladores balanceados, I y Q, requiere de un
mínimo ancho de banda de Nyquist de doble lado, igual a la mitad de la tasa de
bits que están entrando.
f N = 2(f b/4) = f b/2 (7)
Por tanto con QPSK, se realiza una compresión de ancho de banda
(el ancho de banda mínimo es menor a la tasa de bits que están entrando).
Receptor de QPSK
El diagrama a bloques de un receptor QPSK se muestra en la figura
10. El derivador de potencia dirige la señal QPSK de entrada a los detectores
de producto, I y Q, y al circuito de recuperación de la portadora. El circuito
de recuperación de la portadora reproduce la señal original del modulador de la
portadora de transmisión. La portadora recuperada tiene que ser coherente, en
frecuencia y fase, con la portadora de referencia transmisora. La señal QPSK se
demodula en los detectores de producto, I y Q, que generan los bits de datos, I
y Q, originales. Las salidas de los detectores de productos alimentan al
circuito para combinar bits, donde se convierten de canales de datos, I y Q,
paralelos a un solo flujo de datos de salida binarios.
FIGURA 10
PSK DE OCHO FASES (8-PSK)
Un PSK de ocho fases (8-PSK), es una técnica para codificar M-ario
en donde M= 8. Con un modulador de 8-PSK, hay ocho posibles fases de salida.
Para codificar ocho fases diferentes, los bits que están entrando se consideran
en grupos de 3 bits, llamados tribits (2 3 = 8).
Transmisor PSK de ocho fases
Un diagrama a bloques de un modulador de 8-PSK se muestra en la
figura 11. El flujo de bits seriales que están entrando se introduce al
desplazador de bits, en donde se convierte a una salida paralela de tres
canales (el canal I, o en fase; el canal Q, o en cuadratura y el canal C, o de
control). En consecuencia, la tasa de bits, en cada uno de los tres canales, es
f b/3. Los bits en los canales I y C’ (C negado), entran al convertidor de los
niveles 2 a 4 del canal I, y los bits en los canales Q y C’ entran el
convertidor de los niveles 2 a 4, del canal Q. En esencia, los convertidores de
los niveles 2 a 4 son convertidores digital a análogo (DAC) de entrada
paralela. Con 2 bits de entrada, son posibles cuatro voltajes de salida. El
algoritmo para los DAC es bastante sencillo. El bit I o Q determina la
polaridad de la señal analógica de salida (1 lógico = +V y 0 lógico = –V),
mientras que la C o el bit C’ determina la magnitud (1 lógico = 1.307V y 0
lógico = 0.541V). En consecuencia, con dos magnitudes y dos polaridades, son
posibles cuatro condiciones de salida diferentes.
FIGURA 11
En la figura 12 puede verse que la separación angular, entre
cualquiera de dos fasores adyacentes, es de 45°, la mitad de lo que es con
QPSK. Por tanto, una señal 8-PSK puede experimentar un cambio de fase de casi
±22.5°, durante la transmisión, y todavía tener su integridad. Además, cada
fasor es de igual magnitud; la condición tribit (información actual) se
contiene, de nuevo, sólo en la fase de la señal.
Consideraciones del ancho de
banda para el 8-PSK
Con el 8-PSK ya que los datos se dividen en tres canales, la tasa
de bits en el canal I, Q, o C, es igual a un tercio de la tasa de datos de
entrada binarios (f b/3), (El derivador de bits estira los bits I, Q y C a tres
veces su longitud de bit de entrada). Debido a que los bits I, Q y C tienen una
salida simultánea y en paralelo, los convertidores de nivela de 2 a 4, también
ven un cambio en sus entradas (y en consecuencia sus salidas) a una tasa igual
a f b/3.
FIGURA 12
Receptor 8-PSK
La figura 13 muestra un diagrama a bloques de un receptor de
8-PSK. El derivador de potencia dirige la señal de 8-PSK de entrada, a los
detectores de producto I y Q, y al circuito de recuperación de la portadora. El
circuito de recuperación de la portadora reproduce la señal original del
oscilador de referencia. La señal de 8-PSK que está entrando se mezcla con la
portadora recuperada, en el detector de productos I y con un portadora de
cuadratura en el detector de producto Q. Las salidas de los detectores de
producto son señales PAM, de nivel 4, que alimentan a los convertidores
análogos a digital (ADC), del nivel 4 a 2. Las salidas del convertidor de nivel
4 a 2, canal I, son los bits I y C, mientras que las salidas del convertidor de
nivel 4 a 2, canal Q, son los bits Q y C’. El circuito lógico de paralelo a
serial conviene los pares de bit, I/C y Q/C’, a flujos de datos de salida
serial I, Q y C.
FIGURA 13
PSK DE DIECISÉIS FASES (16-PSK)
El PSK de dieciséis fases (16-PSK) es una técnica de codificación
M-ario, en donde M = 16; hay 16 diferentes fases de salida posibles. Un
modulador de 16-PSK actúa en los datos que están entrando en grupos de 4 bits
(2 4 = 16), llamados quadbits (bits en cuadratura). La fase de salida no
cambia, hasta que 4 bits han sido introducidos al modulador. Por tanto, la
razón de cambio de salida y el mínimo ancho de banda son iguales a un cuarto de
la tasa de bits que están entrando (f b/4). La tabla de verdad y el diagrama de
constelación para un transmisor de 16-PSK se muestran en la figura 14.
FIGURA 14
MODULACIÓN DE AMPLITUD EN
CUADRATURA (QAM)
La modulación de amplitud en cuadratura (QAM), es una forma de
modulación digital en donde la información digital está contenida, tanto en la
amplitud como en la fase de la portadora trasmitida.
QAM DE OCHO (8-QAM)
El QAM de ocho (8-QAM), es una técnica de codificación M-ario, en
donde M = 8. A diferencia del 8-PSK, la señal de salida de un modulador de
8-QAM no es una señal de amplitud constante.
Transmisor de QAM de ocho
La figura 15 muestra el diagrama a bloques de un transmisor de
8-QAM. Como pueda verse, la única diferencia, entre el transmisor de 8-QAM y el
transmisor de 8-PSK es la omisión del inversor entre el canal C y el modulador
da producto Q.
FIGURA 15
Consideraciones del ancho de
banda para el QAM de ocho
En el 8-QAM, la tasa de bits, en los canales I y Q, es un tercio
de la tasa binaria de entrada, al igual que con el 8-PSK. Como resultado, la
frecuencia de modulación fundamental más alta y la razón de cambio de salida
más rápida en 8-QAM, son iguales que para el 8-PSK. Por tanto, el mínimo ancho
de banda requerido para 8-QAM es f b/3, al igual que en el 8-PSK.
Receptor de QAM de ocho
Un receptor de 8-QAM es casi idéntico al receptor de 8-PSK. Las
diferencias son los niveles PAM, en la salida de los detectores de producto, y
las señales binarias a la salida de los convertidores análogo a digital. Debido
a que hay dos amplitudes de transmisión posibles, con 8-QAM, que son diferentes
de aquellas factibles con el 8-PSK, los cuatro niveles PAM demodulados son
diferentes de aquellos en 8-PSK. En consecuencia, el factor de conversión para
los convertidores analógico a digital, también tienen que ser diferentes.
Además, con el 8-QAM las señales de salida binarias del convertidor analógico a
digital, del canal I, son los bits I y C, y las señales de salida binarias del
convertidor analógico a digital, del canal Q, son los bits Q y C.
QAM DE DIECISÉIS (16-QAM)
Así como en 16-PSK, el 16-QAM es un sistema M-ario, en donde M=
16. Actúa sobre los datos de entrada en grupos de cuatro (2 4 = l6). Como con
el 8-QAM, tanto la fase y la amplitud de la portadora transmisora son variados.
Transmisor QAM de dieciséis
El diagrama a bloques para un transmisor de 16-QAM se muestra en
la figura 16. Los datos de entrada binaria se dividen en cuatro canales: El I,
I’, Q y Q’. La tasa de bits de rada canal es igual a un cuarto de la tasa de
bits de entrada (f b/4).
FIGURA 16
Consideraciones del ancho de
banda para el QAM de dieciséis
Con el l6-QAM, ya que los datos de entrada se dividen en cuatro
canales, la tasa de bits en el canal I, I’, Q o Q’ es igual a un cuarto de la
tasa de datos de entrada binarios (f b/4). (El derivador de bits estira los
bits I, I’, Q y Q’, a cuatro veces su longitud de bits de entrada). Además,
debido a que estos bits tienen salidas de manera simultánea y en paralelo, los
convertidores de nivel 2 a 4 ven un cambio en sus entradas y salidas a una fase
igual a un cuarto de la tasa de datos de entrada.
RESUMEN DE FSK, PSK Y QAM
Las distintas formas de FSK, PSK y QAM se resumen en la tabla 1
|
Modulación
|
Codificación
|
BW (Hz)
|
Baudio
|
Eficiencia BW (bps/Hz)
|
|
FSK
|
Bit
|
á f b
|
f b
|
[1
|
|
BPSK
|
Bit
|
f b
|
f b
|
1
|
|
QPSK
|
Dibit
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f b / 2
|
f b / 2
|
2
|
|
8-QPSK
|
Tribit
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f b / 3
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f b / 3
|
3
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8-QAM
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Tribit
|
f b / 3
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f b / 3
|
3
|
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16-QPSK
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Quadbit
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f b / 4
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f b / 4
|
4
|
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16-QAM
|
Quadbit
|
f b / 4
|
f b / 4
|
4
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TABLA 1:
RESUMEN DE LA MODULACIÓN DIGITAL
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