SISTEMAS DE MODULACION

Transcripción

1 SISTEMS DE MODULCION Modulacón de es Connuas Es el proceso medane el cual un parámero (amplud o ángulo) de una poradora snusodal se hace varar en forma nsanánea proporconalmene a una señal mensaje de aja frecuenca. Se dsnguen dos pos:. La Modulacón Lneal o de mplud. La Modulacón ngular o Exponencal Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-/3

2 TECNICS DE MODULCION Modulacón de es Connuas Es el proceso medane el cual un parámero (amplud o ángulo) de una poradora snusodal se hace varar en forma nsanánea proporconalmene a una señal mensaje de aja frecuenca. Se dsnguen dos pos:. La Modulacón Lneal o de mplud. La Modulacón ngular o Exponencal Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-/3

3 TECNICS DE MODULCION Modulacón Lneal o de mplud Se genera medane mulplcacón de la señal mensaje que conene la nformacón por una poradora snusodal. Ese produco es procesado por flros pasaanda lneales que defnen el po parcular de modulacón. m() cos( πfc) Pasaanda xc( ) m () cos( πfc) sen( πfc) Pasaanda xc( ) (a) m () Moduladores de mplud () Pasaanda Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-3/3

4 TECNICS DE MODULCION Modulacón Lneal en Banda Laeral Dole Esas señales se descren medane las ecuacones: x DSB/SC x M () () [ m() cos(πf c c ) + m()] cos(πf en DSB/SC c ) en M y Mensaje Modulada DSB/SC Poradora Snusodal Modulada M Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-4/3

5 TECNICS DE MODULCION Modulacón ngular o Exponencal Son señales de amplud consane en las cuales la nformacón esá conenda en la fase nsanánea de la poradora. Se dsgue dos pos de modulacón angular: la Modulacón de Fase (PM) y la Modulacón de Frecuenca (FM) Mensaje Modulada en Frecuenca (FM) Poradora Snusodal Modulada en Fase (PM) Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-5/3

6 TECNICS DE MODULCION Modulacón de Impulsos Codfcados (PCM) En esa écnca de modulacón dgal cada muesra del mensaje se codfca en una secuenca únca de mpulsos, generalmene naros. nalógca Muesreo con Reencón Muesreada (S/H) Cuanfcador Codfcador Cuanfcada Modulada en PCM Sere 3 Muesra LSB en PCM MSB 4 Ts Ts Ts Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-6/3

7 TECNICS DE MODULCION Técncas de Modulacón Bnara Las señales PCM no se ransmen a gran dsanca en la forma de una señal de anda de ase sno como una señal modulada en forma analógca. Los mpulsos PCM modulan una poradora snusodal cuya frecuenca es compale con el medo de ransmsón. La modulacón se realza en un MODEM, en el cual los dígos naros PCM modulan la amplud, la frecuenca o la fase de una poradora snusodal. Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-7/3

8 TECNICS DE MODULCION Transmsón y Recepcón Bnara Fuene v() n() CNL (PCM) SK, FSK, PSK Modulador "" MODEM v() z() Hc( f) Dgal "" Tx Recepor n cos( ωc) Reloj ~ n() Osclador TRNSMISOR CNL RECEPTOR z() de Enrada (a) Transmsón Bnara SK, FSK, PSK MODEM Rx cos( ω ) ~ Osclador Local () Recepcón Bnara c Muesreador n Reloj RECEPTOR Elemeno de Decsón Transmsón y Recepcón Bnara medane Poradora Modulada. "" "" Salda Dgal (PCM) Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-8/3

9 TECNICS DE MODULCION SINCRONIZCION DE PORTDOR Y TEMPORIZCION Trama M Canales m M Canal Canal N Dígos n N Recepor Deecor Coherene Pasaajo Muesreador Elemeno de Decsón "" "" Dígo f c, φc 3 Sncro Sncro Poradora Temporzacón n Salda Bnara Poradora frecuenca f, fase φ c c (a) Nveles de Sncronzacón 4 () Localzacón de los Sncronzadores de Poradora y Temporzacón Sncronzacón de Poradora y Temporzacón. Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-9/3

10 TECNICS DE MODULCION BINRI Esquemas Báscos de la Modulacón Bnara. Modulacón Bnara de mplud (SK). Modulacón Bnara de Frecuenca (FSK) 3. Modulacón Bnara de Fase (PSK) 4. Modulacón Bnara Dferencal de Fase (DPSK) Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-/3

11 Modulacón Bnara de mplud (SK) La amplud de la poradora snusodal se conmua enre dos valores en respuesa al dígo naro de enrada Secuenca Bnara "" "" "" "" "" "" "" Poradora SK (OOK) T Modulacón Bnara SK (OOK) nt xsk () cos( πfc + φc ) Π( ) T n donde s se ransme un "" s se ransme un "" Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-/3

12 Modulacón Bnara de mplud(sk) SSK () f / 6 T / 6 Lóulo Prncpal Pasaanda de Enrada fc f fc f f c B B f fc + f fc + f Densdad Especral de Poenca de es SK. f S SK < (f ) x [ δ(f 6 () SK > 4 + f c ) + δ(f f c T γ η )] + T 6 ηf snc S N f ( + f f c T 4ηB ) + snc T 8η f ( f f γ 4 c ) Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-/3

13 RECEPCIÓN SK COHERENTE xsk ()+ Rudo Blan co Deecor Coherene Muesreador S / N vd () Comparador Canal + Pasaanda Pasaajo _ Sncro Poradora f c, φc Sncro Temporzacón Recepcón Coherene en SK. Elemeno de Decsón n Vs Umral de Referenca "" ó "" a n P e erfc T γ η T 8η ηf erfc on γ erfc 4 T 4η E N γ o RECEPCION SK NO COHERENTE xsk ()+ Rudo Blan co S N Canal Pasaanda / Deecor de vd Envolvene Sncronzacón de Temporzacón Elemeno de Decsón Recepcón no Coherene de es SK. n "" ó "" a n P e γ E exp( ) exp( 4 4N on γ + o ) Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-3/3

14 Modulacón Bnara de Frecuenca (FSK) La frecuenca nsanánea de la poradora snusodal se conmua enre dos valores en respuesa al dígo naro de enrada Secuenca Bnara "" "" "" "" "" "" "" Poradora FSK Modulacón Bnara FSK T x nt FSK () cos[π(fc + fd )] Π( ) n T + s se ha ransmdo un "" s se ha ransmdo un "" Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-4/3

15 RELCIONES ESPECTRLES EN FSK SFSK( f) "" "" fo f f B B f d f d f f d < x FSK () > f f f c f o f f B c Relacones Especrales en FSK. fo f f fd. fc f + fd fo fd y Bc f + f (fd + f ) B c (f + f d ) (k + )f para k f f d 3 f + f o fc (f B f + f d ) (k + )f para k < para k [] γ FSK(dB) S 3,dB + N FSK(dB) Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-5/3

16 DEMODULCION COHERENTE FSK xfsk( )+ Rudo Blanco Canal de Línea Bc Pasaanda B Pasaanda S S / N Sncro Poradora B / N f, φ f o, φo Deecor Coherene Pasaajo Pasaajo v Sncro Temporzacón Deecor Coherene v d () n do () + _ Elemeno de Decsón Comparador "" ó "" P n erfc( γ ) e erfc( E N o ) Recepcón Coherene en FSK. DEMODULCION NO COHERENTE FSK x FSK ()+ Rudo Blanco Canal de Línea Bc Pasaanda B Pasaanda B S S / N / N Deecor de Envolvene Sncro Temporzacón Deecor de Envolvene n v v d () Elemeno de Decsón do () "" ó "" a n P e γ exp( ) E exp( N o ) Recepcón no Coherene en FSK. Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-6/3

17 Modulacón Bnara de Fase (PSK) La fase nsanánea de la poradora snusodal se conmua enre dos valores en respuesa al dígo naro de enrada Secuenca Bnara COMUNICCIONES DIGITLES "" "" "" "" "" "" "" Poradora PSK Modulacón Bnara PSK T x nt PSK () cos(πf c φ ) Π( ) n T φ π s se ha rasmdo un "" s se ha ransmdo un "" Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-7/3

18 MODULCION BINRI DE FSE SPSK(f) Pasaanda de Enrada T/4 Lóulo Prncpal B f B fc - f fc - f fc fc + f fc + f Densdad Especral de Poenca en PSK f S PSK < x T f + fc f fc (f ) snc ( ) + snc ( ) 4 f f PSK () > S N Bη T 4η γ Esa expresones son váldas amén en DPSK Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-8/3

19 MODULCION PSK xpsk( )+ Rudo Blanco Canal S Pasaanda Sncro Poradora / N Deecor Coherene f c, φc COMUNICCIONES DIGITLES Pasaajo Sncro Temporzacón vd () n Elemeno de Decsón + "" ó "" E _ a n Pe erfc( γ ) erfc( ) No Enrada Bnara x B C f Recepcón Coherene en PSK. MODULCION DPSK Codfcador Dferencal C B+ B Q FF D clk Modulacón DPSK Modulado r f c Enrada Bnara Codfcada Dferencal Modulador DPSK o "" "" π nt Salda DPSK DPSK () cos(πfc φ ) Π( ) n T xdpsk( )+ Rudo Blanco Canal Pasaanda S / N vd () Pasaaj Reard o T Deecor de Fase Sncronzacón de Temporzacón Elemeno de Decsón Fg..3. Recepor DPSK con Deeccón por Reardo. P e exp( γ) E exp( N o ) n "" ó "" a n Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-9/3

20 COMPRCION ENTRE SEÑLES PSK Y DPSK T SECUENCI BINRI NORML (a) Modulada en Fase (PSK) SECUENCI BINRI CODIFICD DIFERENCIL () Modulada en Fase Dferencal (DPSK) Formas de las es Moduladas PSK y DPSK Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-/3

21 Comparacón enre los Ssemas de Modulacón Bnara ac( g) fc( g) pc( g) an( g) fn( g) dp( g) Pe PSK DPSK SK Coherene SK no Coherene γ FSK no Coherene FSK Coherene T η Relacón S/N gnormalzada,, en db Proaldad de Error en Ssemas de Modulacón Bnara. γ Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-/3

22 CRITERIOS PR L SELECCIÓN DE UN TECNIC DE MODULCIÓN S el ancho de anda es el parámero más mporane, los ssemas DPSK y PSK son los más apropados S el consumo de poenca es la más mporane, los ssemas más apropados son el PSK y el DPSK S la complejdad del equpo es un facor lmavo y las lmacones del canal lo permen, los ssemas no coherenes son preferles a los ssemas coherenes Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-/3

23 TECNICS DE MODULCION M-ara MODULCION PSK M-ara y Codfcador P Xm P Ym φ m cos( φm) (a) Fasor M-PSK f c Converdor Enrada Sere/ Bnara Paralelo sen( φm) x Xm f Lfs L Dígos Codfcador Q () Modulador M-PSK Ym cos( πf) c sen( πf) c Q + sm( ) + Modulacón M-PSK s m () cos(πf πm / M) m,,,. (M -) c s m S () TS X m + Y m cos(πf c Y arcg X f + f c f fc (f ) snc ( ) + snc ( ) 4f s fs fs m m ) X m cos( φ m f ) y Y L s ; M Ts LT m sen( φ m ) Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-3/3

24 TECNICS DE MODULCION M-ara MECNISMOS DE MODULCION PSK/DPSK. DIGRMS DE FRESNEL V V leaora Bnara / T PSK Bnara leaora Bnara L - L V PSK M-ara - T s T Dígo "" / "" s T L T f c, φ (a) Modulacón PSK Bnara o o L Dígos 3 4 L ""/"" ""/"" ""/"" ""/"" ""/"" L TL fc, φm πm/ M π y x (a) PSK Bnara, M, L y x () PSK 4-ara, M 4, L y x (c) PSK 8-ara, M 8, L 3 y x () Modulacón PSK M-ara. Mecansmo de la Modulacón PSK Bnara y M-ara (d) QM 6-ara, M 6, L 4 sgnacón de Fases en PSK M-ara DIGRMS DE FRESNEL Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-4/3

25 TECNICS DE MODULCION M-ara PROBBILIDD DE ERROR EN PSK M-aro P e γ π erfc γs sen ( ) M s T η s L γ Proaldad de Error Pe... pm ( ga, ) pm ( ga, 4 ) pm ( ga, 8 ) pm ( ga, 6 ) M ga M 6 M M 8 γ s, en db Proaldad de Error en PSK M-aro. Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-5/3

26 TECNICS DE MODULCION M-ara PROBBILIDD DE ERROR EN DPSK M-aro P e π erfc γs sen ( ) M Proaldad de Error Pe... pm ( ga, ) pm ( ga, 4) pm ( ga, 8) pm ( ga, 6 ) M M 4 M 6 M γ s, en db ga Proaldad de Error vs γ s en DPSK M-aro. Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-6/3

27 TECNICS DE MODULCION M-ara MECNISMO DE MODULCION FSK M-ara leaora Bnara V / T Dígo "" / "" T s T f o o f x s FSKM () cos π fc + ( M)fd Π( ) n T s f d { [ ]} f,, 3,..., M nt FSK Bnara - (a) Modulacón FSK Bnara f f c f (a) FSK Bnara, M, L V leaora Bnara L L V FSK M-ara - L Dígos 3 4 L ""/"" ""/"" ""/"" ""/"" ""/"" T L T s L TL f f + ( M) f c d () Modulacón FSK M-ara. f d f f f c f 3 f 4 () FSK 4-ara, M 4, L f d f f f 3 f 4 f c f 5 f 6 f 7 f 8 (c) FSK 8-ara, M 8, L 3 B M L f Mf c s f f Mecansmo de la Modulacón FSK Bnara y M-ara. sgnacón de Frecuencas en FSK M-ara Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-7/3

28 TECNICS DE MODULCION M-ara MODULCION FSK M-ara Pe M M 4 Opmo vd( ) 3 M M 4 M 3 M 6 + Rudo s ( ) Opmo vd( ) Selecor de Valores Máxmos Salda 4 5 -,6 db γ s, en db Proaldad de Error Pe vs γ s en FSK M-ara. s () vdm( ) M Opmo sm () Sncro Recepor Opmo FSK M-aro Coherene. Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-8/3

29 TECNICS DE MODULCION M-ara MODULCION COMPUEST M-PSK o M-QM Enrada de Daos Bnaros fs f Converdor Sere / Paralelo Codfcador Reloj Codfcador Xm Ym cos( πfc) ~ π / sen( πfc) Modulacón M-PSK o M-QM P Q Pasaanda Modulada Transmda Modulada Recda Pasaanda cos( πfc) Pasaajo Sncro o X'm ' n π / sen( πfc) Y'm o Pasaajo o o Descodfcador Descodfcador Converdor Paralelo-Sere Salda de Daos Bnaros Sere Demodulacón M-PSK o M-QM Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-9/3

30 DIGRMS DE FRESNEL DE MODEMS UIT-T (a) V.; ps II I III IV () V. s; 4 ps 4 ps 3-48 ps (d) V.7, V.7 s, V.7 er COMUNICCIONES DIGITLES (e) V.9 (7 ps) (c) V.6(), V.6 er, V.7 s, V.7 er, V.9 (48 ps) (f) V.9; 96 ps (g) V.3; 96 ps Dagramas de Fresnel de Modems UIT-T. Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-3/3

31 CODIGOS DE LINE Reloj Secuenca Bnara Unpolar NRZ Unpolar RZ Bpolar T - MI RZ MNCHESTER HDB3 RZ Códgos de Línea Prof. J. Brceño M., UL. LMIN II-3/3