Exposicion, modulacion digital, ASK

1. Sumario
• Justificación de la Modulación Digital
• Sistema de Comunicacion Digital
• Modulación Digital de Amplitud (ASK)

2. Justificación de la Modulación
Digital
**veamos dos aplicaciones que explotan
las potencialidades del mundo digital.

3. Un sistema de comunicación DIGITAL puede ser
representado como se muestra.
Se tiene un emisor y un receptor, los cuales
intercambian información entre ellos en formato digital
(suponiendo el sistema full-duplex), a través de un
medio de transmisión.
Sistema de Comunicación Digital
Tx/Rx Rx/Tx
Información Información
Transmisor Receptor
Canal

4. Sistemas de Comunicación Digital
Veamos una simulación que considera el ancho de
banda a emplear por el sistema. Se considera el
análisis de Fourier.

5. Sistemas de Comunicación Digital

6. Técnicas de Modulación Digital
Las técnicas de modulación digital se caracterizan
porque la PORTADORA es una SEÑAL ANALÓGICA y
la MODULANTE es una SEÑAL DIGITAL
MOD
PORTADORA
ANALÓGICA
MODULANTE
DIGITAL
SEÑAL
MODULADA

7. Técnicas de Modulación Digital
Las técnicas de modulación digital se
clasifican en:
–Técnicas de Modulación UNI-BIT: cada
vez se considera un solo bit para modular
la portadora.
–Técnicas de Modulación MULTI-BIT:
cada vez se emplea un arreglo de más de
un bit para modular la portadora

8. Técnicas de Modulación Digital
Cada una, comprende varias alternativas de
modulación, así:
–Técnicas de Modulación UNI-BIT: ASK,
FSK, PSK.
ASK: Amplitude Shift Keying, FSK: Frecuency Shift Keying, PSK: Phase Shift Keying
–Técnicas de Modulación MULTI-BIT:
nQAM y nPSK, n=4, 8, 16, 32..

9. Modulación
Digital de Amplitud
(ASK)

10. Amplitude-shift keying(ASK)
Modulación por
desplazamiento de amplitud
Se representan los datos digitales como variaciones
de amplitud de la onda portadora.

11. Cuando se detecta la presencia de un ‘1’ lógico,
la portadora tiene un valor de amplitud máximo.
Cuando el valor detectado es un ‘0’ lógico la
amplitud de la portadora es cero.

12. Al igual que en el caso analógico, la intención de
modular una señal de alta frecuencia por una señal modulante,
no es otra que permitir obtener una señal con longitud de onda
en el orden de un décimo o más del elemento radiante (la
antena) para su óptima radiación al aire.
Por que Modulamos.?

13. Para realizar la modulación digital, se requiere una
portadora, cuya forma puede ser definida por la
ecuación P(t):
     
2
:
2
2
A
P
t
Sen
P
t
ASen
t
P
S
c
S
c



do
consideran



14. Definamos como modulante una señal b(t) que toma el
valor de 1 cuando el bit enviado es un UNO y –1 cuando
el bit enviado es un CERO.
La señal ASK puede expresarse como:
   
   
t
Sen
t
b
P
t
S c
S
ASK 

 1
2

15. Para una entrada binaria igual a UNO lógico, la
salida modulada será:
   
       
t
Sen
P
t
Sen
t
b
P
t
S c
S
c
S
ASK 
 1
1
2
1
2




       
t
Sen
P
t
Sen
P
t
Sen
P
t
S c
S
c
S
c
S
ASK 

 2
2
4
2
2 


   
t
Sen
P
t
S c
S
ASK 
2

La señal modulada tiene la misma amplitud de la portadora

16. Para una entrada binaria igual a CERO lógico, la
salida modulada será:
   
       
t
Sen
P
t
Sen
t
b
P
t
S c
S
c
S
ASK 
 1
1
2
1
2




  0

t
SASK
La señal modulada tiene amplitud de la portadora igual a cero

17. Como se observa b(t) es una onda NRZ polar,
por lo tanto su espectro, que es infinito, quedará
trasladado a fc. Como el espectro de b(t) es un
Sinc2(wct) con cortes cada fb=1/tb, y como siempre se
elige fc mucho mayor que fb, entonces el espectro de
la señal ASK quedará:
donde tb = tiempo de duración de un bit
         
 
c
b
c
b
c
c
S
ASK f
f
Sinc
t
f
f
Sinc
t
f
f
f
f
P
f
G 






 2
2
8



18. Analizando la ecuación, se puede observar:
         
 
c
b
c
b
c
c
S
ASK f
f
Sinc
t
f
f
Sinc
t
f
f
f
f
P
f
G 






 2
2
8


Espectro de
Señal Portadora
Espectro de
Señal Modulante
El espectro de la señal modulada posee la portadora
desplazada a la frecuencia ±fc, más la función Sinc2(f ±
fc)

19. Espectro de una
Señal ASK
Se observa que el
ancho de banda
práctico es 2fb, el
cual es el doble del
requerido en
transmisión banda
base.
    b
b
b
c
c f
f
f
f
f
f
f
f
f
B 2









B

20. Otro parámetro que será muy útil sobre todo en
modulación multinivel, es la constelación.
La constelación consiste en representar la señal
modulada en función de una o varias funciones
ortonormales (ortogonales de energía unitaria).

21. Funciones ortogonales y ortonormales:
Tomemos por ejemplo la función seno, si esta
función se desfasa noventa grados, hallaremos a
la función coseno, así:
   
t
Cos
t
Sen c
c 
 
 º
90

22. Si se ve desde el punto de vista polar, el seno
está en la línea de cero grados y el coseno se
encontrará desfasado +90º con respecto a
éste.
 
t
Sen c

 
t
Cos c

0º
90º
+90º
   
t
Cos
t
Sen c
c 
 
 º
90
Tenga presente que:

23. Podemos afirmar que el seno y el coseno son
ortogonales y como el máximo valor que pueden
tener es uno (1), serán ORTONORMALES.
Así que, podremos representar las modulaciones,
usando como sistema de coordenadas los ejes
Sen(wct) y el Cos(wct).

24. La gráfica de SASK(t) en función de sen(wct)
recibe el nombre de constelación. En este caso
luciría como:
0 s
P
2  
t
sen c

Punto para “0”
lógico
Punto para “1”
lógico
   
   
t
Sen
t
b
P
t
S c
s
ASK 

 1
2

25. 0 s
P
2  
t
sen c

Punto para “0”
lógico
Punto para “1”
lógico
De la grafica se puede deducir que: mientras
mayor sea la separación entre los puntos “0” y “1”
lógicos, menor será la posibilidad de que una se
convierta en el otro por efectos del ruido. Esto se logra
con mayor amplitud de portadora.

26. La distancia entre los posibles valores de la
señal modulada es muy importante, ya que
representará la fortaleza que tiene la
modulación frente al ruido.
Observe que si los símbolos están más
distanciados, será más difícil que uno se
convierta en otro por efectos del ruido
añadido en el sistema.

27. Moduladores Digitales
• Modulador ASK: Diagrama de Bloques
X
Portadora
b(t) ASK
1 1 1 1 0
0
0
0
1 1 1 1 0
0
0
0
SE¥AL
MODULADA
PORTADORA
SE¥AL
SE¥AL
MODULANTE
SENOIDAL
1 1 1 1 0
0
0
0
SE¥AL
MODULADA
PORTADORA
SE¥AL
SE¥AL
MODULANTE
ASK
SENOIDAL
Modulador
Balanceado
Datos
Digitales de
Entrada
Portadora
Sinusoidal de Alta
Frecuencia
Señal Modulada
ASK

28. Demoduladores Digitales
• Demodulador ASK
Señal ASK
Detector de
Envolvente
Señal
Digital
Se detecta la presencia de una señal portadora de
amplitud mayor a un determinado umbral, lo cual se
puede realizar con un detector de envolvente, luego
se amplifica la señal detectada para obtener el nivel
adecuado.
Pueden existir otras etapas para recomponer la señal
(duración, amplitud, etc).

29. Ventajas Desventajas Usos
AM Su demodulación es muy
simple, los receptores son sencillos y
Baratos
En receptores y transmisores
juntos son más
caros y difíciles de construir
Radiofonía,
ondas medias, ondas cortas
VHF
Variar
la amplitud de la onda portadora
depende del índice de modulación
La señal moduladora será
más sensible al ruido ( =pot)
Receptores y transmisores
ASK Para enviar señales digitales es de forma
inmediata,
procesos de demodulación son relativamente
baratos
Sensible al ruido atmosférico,
distorsiones, condiciones de
propagación en rutas diferentes
en PSTN
Transmitir datos digitales
sobre la fibra óptica
Basta utilizar una señal moduladora en la que la
amplitud tiene el
“valor” del bit que se transmite.
Transmite diversas señales por el mismo medio
Relación entre la potencia de
la señal y la potencia del
ruido muy pobre
En radar en el margen de
microondas.
Comparación AM vs. ASK

30. AM : modulación en forma analógica
ASK : modulación en forma digital
Comparación AM vs. ASK

31. Modulación ASK en fibra óptica
Video

32. Modulación ASK en fibra óptica

33. Modulación ASK en fibra óptica

34. Aplicación Matlab

35. Gracias