CAPITULO 5. TRANSMISIÓN ANALÓGICA

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1 CAPITULO 5. TRANSMISIÓN ANALÓGICA CONVERSIÓN DE DIGITAL A ANALÓGICO: Es el prces de cambiar una de las características de una señal de base analógica en infrmación basada en una señal digital. Una nda sen se define pr tres características (amplitud, frecuencia y fase). Mdificand cualquiera de estas características, se crea una segunda versión de esta nda y que ns puede servir para representar dats digitales. Del resultad anterir se btienen cuatr técnicas para la mdulación de dats digitales en analógics. Siend ests ASK, FSK, PSK y QAM. Aspects de la cnversión de digital a analógic: Elements de dats frente a elements de señal: Tasa de (dats bits) y tasa de (señal baudis): La relación que las define es: S = N. 1 r baudis. Dnde N es la tasa de dats (bps). r es el númer de elements de dats transprtads pr un element de señal. Cnviene recrdar que S define el númer de señales que se envían en un segund tasa de señal. En una transmisión analógica el valr de r es: r = lg 2 L Dnde L es aquí el tip de element de señal, n el nivel. Anch de banda: Se tratará el anch de banda para cada técnica de mdulación. Señal prtadra: También llamada frecuencia prtadra, es una señal de alta frecuencia que prduce el emisr y que actúa cm base para la señal de infrmación. El receptr está ajustad para la señal prtadra. La infrmación digital se mdula sbre la señal prtadra mdificand alguna de sus características. Este tip de mdificación se denmina mdulación pr desplazamient. Mdulación pr desplazamient de amplitud (ASK, Amplitude Shift Keying): Se mdifica la amplitud de la señal prtadra, para crear elements de señal. ASK binari (BASK): Se define cm la mdulación binaria en amplitud mdulación n-ff (OOK, nff keying). 1 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)

2 La amplitud pic de un nivel de señal es 0, el tr es el mism que la amplitud de la señal prtadra. Anch de banda ASK: Es prprcinal a tasa de baudis S. Existe un factr, denminad d, que depende del prces de mdulación y filtrad, tmand valres entre 0 y 1. Siend B el anch de banda, td est se expresa cm sigue: B = 1 + d. S La mitad del anch de banda se encuentra en fc, dnde se sitúa la frecuencia prtadra. Si hay dispnible un canal pas banda, se puede elegir fc de frma que la señal mdulada cupe el anch de banda. Implementación: Si ls dats digitales e presentan cm una señal digital NRZ uniplar cn un vltaje alt de 1 y baj de 0, la implementación se lleva a cab multiplicand la señal digital NRZ pr la señal prtadra fc, que viene de un sciladr. ASK multinivel: Se puede usar 4, 8, 16 más amplitudes distintas para la señal y mdular ls dats usand 2, 3, 4 más bits al tiemp. Mdulación pr desplazamient de frecuencia (FSK, Frecuency Shift Keying): La frecuencia de la señal prtadra cambia para representar ls dats. La frecuencia de la señal mdulada cambia si el element de dats cambia. FSK binari (BFSK): Idealmente se cnsideran ds frecuencias prtadras fc1 y fc2. Se usa fc1 si el element de dats es 0 y fc2 si es 1. Anch de banda para FSK: La mitad de un anch de banda es f1 y la mitad de la tra es f2. Ambas, tienen una separación de fc desde el punt medi de ambas bandas. La diferencia entre fc2 y fc1 es 2 fc. El anch de banda necesari es: B = 1 + d. S + 2 f. 2 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)

3 Implementación: Cherente: Puede haber discntinuidad en fase cuand un element de señal termina y cmienza el siguiente. Se implementa cm ds mdulacines ASK y usand ds frecuencias prtadres. N cherente: La fase se mantiene a través de la frntera entre ds elements de señal. Se implementa usand un sciladr cntrlad pr vltaje (OCV), que cambia su frecuencia según el vltaje de entrada. FSK multinivel (MFSK): En general si l que se pretende es enviar n bits al mism tiemp se utilizan (2 númer de bits a enviar) frecuencias distintas. Las frecuencias han de estar separadas 2 fc, para que el mduladr y el demduladr funcinen adecuadamente. Anch de banda para MFSKs: B = 1 + d. S + L 1. 2 f. Mdulación pr desplazamient de fase (PSK, Phase Shift Keying): La fase de la prtadra cambia para representar ds más elements de señal. PSK binaria (BPSK): Hay ds elements de infrmación, un cn una fase de 0º y tr cn una fase de 180º. Es mens susceptible al ruid que ASK y es superir al FSK pr que n necesita ds señales prtadras. Anch de banda: Es el mism que para la BASK, per menr que BFSK. Implementación: Si ls dats digitales e presentan cm una señal digital NRZ plar, la implementación se lleva a cab multiplicand la señal digital NRZ pr la señal prtadra fc, que viene de un sciladr. 3 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)

4 PSK en cuadratura (QPSK): Igual que BPSK per utilizand cuatr fases para representar 4 bit de esta frma: Fase dat 45º ó 0º º ó 90º º ó 180º º ó 270º 11 Para ell se usan ds mdulacines BPSK separadas. Las ndas sen creadas tienen la misma frecuencia per una está en-fase y tra desfasada en cuadratura. Disminuyend la tasa de baudis y el anch de banda necesari. Diagrama de cnstelación: Útil para definir la amplitud y la fase de un element. El element de señal se representa cm un punt, acmpañad a menud cn el valr del dat. El eje X se relacina cn la prtadr en-fase y el eje Y cn la prtadra en cuadratura. La pryección sbre el eje X define la amplitud de pic del cmpnente en-fase. La pryección sbre el eje Y define la amplitud de pic del cmpnente en cuadratura. El vectr que cnecta el punt al rigen es la amplitud de pic de la señal. El ángul del vectr cn el eje X es la fase del element señal. Mdulación de amplitud en cuadratura (QAM): Es una cmbinación de ASK y PSK. Se utilizan ds prtadras, una en fase y tra en cuadratura, cn distints niveles de amplitud para cada prtadra. Las variacines psibles de QAM sn numersas. 4 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)

5 Anch de banda para QAM: Es el mism que en ASK y PSK. Tiene las mismas ventajas que PSK sbre ASK. CONVERSIÓN DE ANALÓGICO A ANLÓGICO: Se cnsigue empleand tres técnicas de mdulación: en amplitud, fase y frecuencia. Mdulación en amplitud (AM): Se mdula la amplitud de la señal prtadra a medida que la señal de cambia. La señal mdulada se cnvierte en una envltura de la prtadra. Anch de banda en AM: Se determina a partir del anch de banda de una señal de audi: BAM = 2B Mdulación en frecuencia (FM): Se mdula la frecuencia de la señal prtadra a medida que la amplitud de la señal de infrmación cambia. 5 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)

6 Anch de banda en AM: Se determina empíricamente a partir del anch de banda de una señal de audi: BAM = 2.(1+β).B Dnde β es un factr que depende de la técnica de mdulación, siend 4 un valr frecuente. Mdulación en fase (PM): Se mdula la fase de la señal prtadra a medida que la amplitud de la señal de infrmación cambia. Se puede prbar matemáticamente que PM es igual a FM. En FM ls cambis instantánes de la frecuencia prtadra es igual a la amplitud de la señal a mdular. En PM ls cambis instantánes de la frecuencia prtadra sn prprcinales a la derivada de a la amplitud de la señal a mdular. En las siguientes figuras se aprecia l expuest anterirmente: Señal PM periódica Señal FM periódica Anch de banda en AM: Se determina empíricamente a partir del anch de banda de una señal de audi: BAM = 2.(1+β).B Dnde β es un factr que depende de la técnica de mdulación, siend 1 para banda estrecha y 3 para banda ancha. 6 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)