Modulacion Digital

MODULACION DIGITAL

Actualmente vivimos una era en la cual la creación, distribución y manipulación de la información forman parte importante de las actividades culturales, políticas y económicas de nuestra sociedad. Es por ello que las nuevas tecnologías de la información y la comunicación (TIC) son una herramienta fundamental para esta nueva sociedad en la cual el acceso a esas tecnologías se ha convertido en un derecho para la humanidad.

En estas nuevas tecnologías de la comunicación, existen ciertas técnicas que permiten la administración de distintos tipos de datos. Entre estas técnicas existe la técnica de la modulación; la cual consiste en el transporte de la información sobre una onda portadora, conocida típicamente como una onda sinusoidal. El objetivo o finalidad de la modulación es el de adaptar la señal que se va a transmitir al canal de comunicaciones que hay entre la fuente y el destinatario.

Básicamente, la modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora, que es la información que queremos transmitir, y dependiendo del parámetro sobre el que se actúe, tenemos diferentes tipos de modulación.

Modulación lineal o de onda continúa

Ya se ha visto la importancia de las señales sinusoidales en telemática, éstas poseen tres parámetros esenciales: amplitud, frecuencia y fase. Cada uno de estos tres parámetros origina una forma concreta de modulación. A estas modulaciones se les llama lineales o de onda continua

ANALISIS ESPECTRAL DE UNA SEÑAL DIGITAL PASABANDA

En sistemas de comunicación digital que emplean canales pasabanda, es conveniente modular una señal portadora con la c orriente de datos digitales (señal modulante) antes de la transmisión.

Existen gran variedad de tipos de modulación, siendo los más comunes:

QAM, utilizada actualmente en módems ADSL.

MASK y FSK, utilizada en sistemas de identificación por radiofrecuencia RFID (Radio

FrecuencyIDentification).

BPSK y DBPSK, utilizada en módems satelitales.

QPSK, utilizada en las comunicaciones móviles TDMA IS-136 y en MMDS.

Las tres formas básicas de modulación digital, que corresponden a AM, FM y PM , se conocen como conmutación de amplitud (ASK, Amplitud-ShiftKeying), conmutacion de frecuencia (FSK, Frecuency-ShiftKeying) y conmutación de fase (PSK, Phase-ShiftKeying).

La modulación de amplitud de la portadora mediante señales bandabase, desplaza el espectro de la señal bandabase por una cantidad igual a una frecuencia de corte y de esta forma coloca a la señal en la banda pasante del canal. El espectro de la señal bandabase se desplaza en frecuencia en la frecuencia de la portadora.

[pic 1]

Si la frecuencia de corte de la señal digital es pequeña en el espectro FSK se observarán solo las frecuencias f1 y f2. Conforme aumenta la frecuencia moduladora el espectro FSK tiene a una superposición de 2 espectros ASK alrededor de f1 y f2. La señal modulada FSK es en realidad una modulación FM con mensaje digital.

[pic 2]

El espectro de la señal PSK no tiene componente DC de modo que, luego de ser trasladada en frecuencia, se tendrá el mismo espectro que en ASK pero sin las líneas de portadora (wc).

[pic 3]

4.1 ASK: Modulación digital de amplitud.

Consiste en cambiar la amplitud de la sinusoide entre dos valores posibles; si uno de los valores es cero se le llama OOK (On-Off keying). La aplicación más popular de ASK son las transmisiones con fibra óptica ya que es muy fácil "prender" y "apagar" el haz de luz; además la fibra soporta las desventajas de los métodos de modulación de amplitud ya que posee poca atenuación. Otra aplicación es el cable transoceánico.

El modulador es un simple multiplicador de los datos binarios por la portadora.

[pic 4]

La Modulación Digital de Amplitud, también conocida como Modulación Binaria Sencilla y como OOK (acrónimo en inglés de On-Off Keying, Manipulación Encendido-Apagado) denota a la forma más sencilla de modulación ASK que representa datos digitales como la presencia o ausencia de una señal portadora.

Tradicionalmente, la Modulación Digital de Amplitud se ha usado para transmitir código morse sobre radiofrecuencias, técnica que también se conoce como onda continua, debido a que cuando se transmite la portadora, esta mantiene amplitud, frecuencia y fase constantes.

En la conmutación de amplitud, la amplitud de una señal portadora de alta frecuencia se conmuta entre dos o más valores. Asigna a los unos binarios (1) un tono de frecuencia de un nivel de amplitud determinado, los cuales se denominan "marcas" y a los ceros binarios (0) el mismo tono de nivel diferente, que son llamados "espacios". En el caso de que se asigne al espacio el nivel cero, tenemos una ASK llamada OOK (On-Off Keying, conmutación encendido-apagado),

MODULACION DIGITAL DE FRECUENCIA

La técnica de modulación en frecuencia modifica la frecuencia de la señal portadora, según la señal digital que se transmite.

En su forma más intuitiva, la frecuencia alta representará uno de los estados binarios posibles de la señal digital, generalmente el 1, representándose por una señal de frecuencia diferente el estado binario 0.

Consiste en variar la frecuencia de la portadora de acuerdo a los datos. Si la fase de la señal FSK es continua, es decir entre un bit y el siguiente la fase de la sinusoide no presenta discontinuidades, a la modulación se le da el nombre de CPFSK (ContinuousPhase FSK) y será la que analizaremos a continuación.

La siguiente figura ilustra un mensaje y la señal CPFSK resultante

[pic 5]

Consiste en asignar a los ‘0’s y ‘1’s dos frecuencias diferentes, f1 y f2 respectivamente, lo que se consigue con dos osciladores (ver Modulador FSK) que conmutan entre ellos en función de la señal digital de entrada (ello puede provocar discontinuidades de fase entre las frecuencias f1 y f2), obteniendo a la salida la señal modulada FSK. En general FSK tiene un gran ancho de banda y alta inmunidad al ruido de canal.

Consiste en variar la frecuencia de la portadora de acuerdo  a  los  datos.  Si  la  fase  de  la  señal  FSK  es continua, es decir entre un bit y el siguiente la fase de la sinusoide no presenta discontinuidades, a la modulación se le da el nombre de CPFSK (ContinuousPhase FSK).  La  modulación  de  fase  continua  se  produce filtrando la señal digital antes de alcanzar al modulador FSK. Cuando el filtro cumple ciertas condiciones se tiene la  modulación  MSK  (Transmisión  de  desplazamiento mínimo) que es una forma de transmitir desplazando la frecuencia de fase continua (CPFSK).

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