Modulación En Fase

ÍNDICE

Introducción 3

Modulación FSK 5

Rendimiento de errores del FSK 6

Modulación Multisimbólica 6

Modulación PSK 7

Modulación Multifase 8

Por desplazamiento Cuaternaria 8

Transmisor de QPSK 9

Receptor QPSK 10

8PSK 11

Receptor 8PSK 12

16PSK 12

Rendimiento de error de PSK 13

Modulación M-QAM 14

Separador de Bits 14

Código Gray 15

Cuantificación 15

Demodulador M-QAM 16

Fase y Cuadratura 16

Aplicaciones comunes de una M-QAM 17

Ejemplo de un código en MATLAB de una señal M-QAM 17

Representación gráfica en MATLAB 18

Conclusiones 20

Bibliografía 21

Anexo (Práctica) 22

INTRODUCCIÓN

Durante todo el transcurso de la vida y la historia del ser humano, hay un aspecto que nos diferencia de cualquier otro ser vivo, y que nos ha permitido una evolución constante para llegar hasta el día de hoy tal y como lo conocemos: la comunicación. Desde el principio de la comunicación el hombre ha ido evolucionando en cuanto a esto, recordando desde el habla, las palomas mensajeras los mensajeros reales a caballo, y así sucesivamente muchos mas medios de comunicación hasta llegar a los satélites artificiales de hoy día. Este término se ha convertido en un aspecto básico para la sociedad. Lo podemos palpar en nuestra vida cotidiana con los aparatos que normalmente usamos como son: televisión, telefonía móvil, Internet, etc. A grandes rasgos, se puede establecer un vínculo común entre todas las variantes de comunicación.

Hay tres elementos básicos: emisor, canal y receptor, como lo podemos observar en la Figura1.

El emisor se puede catalogar como el encargado de crear un mensaje de interés así como su codificación y transmisión. En segundo lugar tenemos el canal como el medio de transmisión por el que la información ofrecida por el emisor va a viajar. Por último, es necesario un destinatario al que le interese el mensaje del emisor y sea capaz de descodificarlo: este es el receptor.

Este proyecto estudia todos estos ámbitos concretos referidos a la comunicación digital, entre los cuales cabe destacar la importancia de la modulación. Situándolo en el contexto del esquema de comunicación estaría referido al código utilizado, y que tanto receptor (demodulador) como emisor (modulador) deben conocer para poder entenderse. Para tener un esquema claro y conciso de un sistema de comunicaciones digitales es preferible centrarse en los aspectos técnicos (ver Figura. 2).

En este contexto es muy importante el canal por el que se transmite, ya que no todas las formas de comunicación son válidas para un mismo canal y hay que discernir entre un tipo de comunicación u otro.

MODULACIÓN FSK

La modulación FSK asigna una frecuencia distinta a la portadora, según el estado de la señal de datos. Un ejemplo de este tipo de modulación digital sería la conocida como RTTY.

Si la modulación FSK se hace sobre una portadora de audio, se conoce como modulación AFSK. Un ejemplo podría ser el radiopacket en VHF a 1200 baudios; donde la portadora toma el valor de frecuencia de 1200 Hz. para transmitir un 1 lógico y el de 2200 Hz. para el 0 lógico.

Si la modulación FSK tiene un desplazamiento mínimo de frecuencia, se conoce como MSK. Un ejemplo de este tipo de modulación sería la de los radiofaros para corrección GPS diferencial, conocida como DGPS.

Modulaciones M-FSK

4-FSK 8-FSK 16-FSK 32-FSK 64-FSK

Vectores 4 8 16 32 64

Amplitud 1 1 1 1 1

Fases 4T 8T 16T 32T 64T

Bits símbolo 2 3 4 5 6

Ventajas Cuanto mayor es el número de M, mayor es suinmunidad al ruido, justo al contrario que M-PSK y M-QAM.

Buena inmunidad a efectos ionosféricos, como Doppler, multidireccionalidad, desvanecimientos, etc.

Inconvenientes Es necesaria una sintonía precisa y control AFC a las velocidades más bajas de transmisión.

Necesita transmisores y receptores de radio muy estables en frecuencia.

La diferencia de frecuencia entre transmisor y receptor debe ser muy pequeña, (Menor de 5 Hz.).

Utiliza mayor anchura de banda para un mismo valor de M que las modulaciones M-PSK o M-QAM.

Usos Se usa únicamente para transmisiones a baja velocidad con señales débiles y muchas interferencias, cuando los demás modos han fallado. En bandas de HF con malas señales.

Modos Olivia, MFSK, JT65, etc.

(Fig 1: Muestra la modulación de M-FSK)

Símbolos M-FSK 4-FSK fb/2 0,5 10E-7 a 12dB WSJT

8-FSK fb/3 0,37 10E-7 a 10dB PC-ALE

16-FSK fb/4 0,25 10E-7 a 9dB Olivia

32-FSK fb/5 0,15 10E-7 a 8dB MFSK

(Fig2: eficiencia espectral y probabilidad de errores de las modulación digital M-FSK)

RENDIMIENTO DE ERROR DEL FSK

La probabilidad de error para los sistemas FSK se evalúa en forma un tanto diferente a los PSK y QAM. Hay en esencia sólo dos tipos de sistemas FSK: no coherente (asíncronos) y coherentes (síncronos). Con FSK no coherente, el transmisor y el receptor no están sincronizados en frecuencia o fase. Con FSK coherente, las señales de referencia del receptor local están cerradas, en frecuencia y en fase, con las señales transmitidas. La probabilidad de error para FSK no coherente es:

La figura muestra las curvas de probabilidad de error, para FSK coherente y no coherente para varios valores de Eb/N0. De las ecuaciones correspondientes puede determinarse que la probabilidad de error para FSK no coherente es mayor que la del FSK coherente para iguales relaciones de la densidad de potencia de energía por bit a ruido.

MODULACIÓN MULTISIMBÓLICA

Cuando cada bit de la señal digital moduladora introduce un cambio en la señal portadora, se denomina entonces modulación binaria.

Por el contrario, si para cada cambio en la señal portadora se utiliza un conjunto de n bits, se denomina como modulación de símbolos.

Según la cantidad de bits que formen el símbolo, la modulación permitirá en cada cambio de la señal portadora, transmitir un número binario con un valor máximo denominado M; dando lugar así a las modulaciones M-ASK, M-FSK y M-PSK.

MODULACIÓN PSK

La modulación PSK asigna una fase distinta a la portadora, según el estado de la señal de datos. Un ejemplo de este tipo de modulación digital podría ser la modulación BPSK31. A la modulación PSK binaria se la denomina BPSK (BinaryPSK).

Si la modulación PSK introduce cambios de fase en la portadora con respecto a la fase original,

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