Este documento describe una práctica de laboratorio sobre modulaciones digitales binarias y M-arias. Se estudiará el comportamiento de modulaciones ASK, PSK, FSK, 16QAM, QPSK y 4FSK en el tiempo y la frecuencia mediante equipos como generadores, moduladores, demoduladores y osciloscopios. El objetivo es comprender cómo las señales digitales pueden modular una portadora variando su amplitud, fase o frecuencia.

1. Práctica #4 : MODULACIONES DIGITALES (Binarias y M-arias)
4.1 Equipo : Módulos : "Generador de Base de Tiempos".
"Generador de Secuencias Digitales".
"Filtros de Canal" ó "Búfer".
"Modulador ASK-PSK".
"Demodulador ASK-PSK".
"Modulador FSK".
"Demodulador FSK".
"Conformador de Trenes".
"Separador de Trenes".
Osciloscopio Digital Tektronix 100 MHz.
Osciloscopio Digital FLUKE 50 MHz.
Analizador de Espectros TEKTRONIX.
Impresora EPSON.
4.2. Objetivos
Estudiar el comportamiento de las modulaciones binarias y M-arias en el tiempo y en la
frecuencia.
7.3. Introducción
Una señal digital simple (Trenes de bits 1s y 0s) puede variar una señal portadora (senoidal
de alta frecuencia) variando : su amplitud (ASK- Amplitude Shift Keying), su fase (PSK-
Phase Shift Keying), su frecuencia (Frequency Shift Keying) ; este tipo de modulaciones
corresonden a modulaciones binarias (ASK, PSK y FSK).
Si los bits se agrupan para enviar símbolos (ej. 2 bits = Dibit = 1 símbolo) y la señal de
portadora se modula en múltiples amplitudes (MASK) ó múltiples fases (MPSK) ó
múltiples frecuencias (MFSK), entonces tendremos una modulación M-aria.
4.3.1. Modulación ASK
La señal portadora toma dos valores en amplitud ; si uno de estos valores es cero la
modulación recibe el nombre de encendido-apagado , OOK (On-Off Keying).
Las formas de onda en el tiempo y en la frecuencia se observan en las figuras 4.1 y 4.2.
La ecuación 4-1 describe la modulación ASK.
( ) ( ) (
ASK t A f t Cos w t
c
= ⋅ ⋅ ⋅ ) (Ec. 4-1)
Donde, A es una constante y f(t) es "0 "ó "1".
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2. Figura 4.1. Señal ASK en el tiempo. Word = 10.
Figura 4.2. Señal ASK en la frecuencia. Frecuencia Normalizada a Fc.
Word = 10.
7.3.2. Modulación PSK
La fase de la portadora representa la señal binaria.
La ecuación 4-2 representa esta modulación.
( ) ( ) (
ASK t A f t Cos w t
c
= ⋅ ⋅ ⋅ ) (Ec. 4-2)
Donde, A es una constante y f(t) es "-1 "ó "1".
Las formas de onda en el tiempo y en la frecuencia se observan en las figuras 4.3 y 4.4.
Figura 4.3. Señal PSK en el tiempo. Word = 10.
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3. Figura 4.4. Señal PSK en la frecuencia. Frecuencia Normalizada a Fc.
7.3.3. Modulación FSK
En un sistema FSK se utilizan dos portadoras de diferente frecuencia para representar el "0"
y el "1". FSK no ortogonal ,se puede considerar como si estuviera compuesta por dos
señales ASK de diferente frecuencia.
Las formas de onda en el tiempo y en la frecuencia se observan en las figuras 4.5 y 4.6
.
Figura 4.5. Señal FSK en el tiempo. Word = 10.
Figura 4.6. Señal FSK en la frecuencia.
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4. 4.3.4. Modulación 16QAM
Figura 4.7. Señales en el tiempo de arriba hacia abajo : Word, I(t), Q(t), 16QAM.
Figura 4.8. Diagrama Funcional para la Generación de 16QAM.
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5. 4.3.5. Modulación QPSK
Figura 4.9. Señal en el tiempo de QPSK.
Figura 4.10. Diagrama Funcional para la Generación de QPSK.
4.3.6. Modulación 4FSK
Figura 4.11. Señal en el tiempo de 4FSK.
Figura 4.12. Diagrama Funcional para la Generación de 4FSK.
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6. 4.4. Preinforme
Qué significa señal en banda base ?
Explicar los conceptos básicos de modulación sincrónica y asincrónica, y de detección
coherente y no coherente.
Mediante el software de simulación obtener las gráficas temporales y espectrales ASK,
PSK, FSK, 16QAM, QPSK y 4FSK.
Cuáles son las ventajas y desventajas de las modulaciones binarias y M-arias ?
Qué aplicaciones comerciales tienen estas modulaciones ?
4.5. Procedimiento
Figura 4.13. Montaje 1. Modulación y Demodulación en Amplitud y Fase.
1. Implementar el montaje mostrado en la figura 4.13
2. NO CONECTAR todavía el analizador de espectros al módulo "Búfer".
3. Alimentar los módulos con 0V, +5V, -5V, +12V y -12V.
4. Ajustar el GBT a una velocidad de 2400Hz.
5. Ajustar una palabra en el GSD. Error en manual.
6. En el modulador configurar los bloques para producir ASK ; ajustar todas las
velocidades a 2400 Hz.
7. Obtener, imprimir y graficar la señal ASK en el tiempo y en la frecuencia.
8. En el modulador configurar los bloques para producir PSK ; ajustar todas las
velocidades a 2400 Hz.
9. Obtener, imprimir y graficar la señal PSK en el tiempo y en la frecuencia.
10. Hacer el montaje de la figura 4.14.
11. NO CONECTAR todavía el analizador de espectros al módulo "Búfer".
12. Alimentar los módulos con 0V, +5V, -5V, +12V y -12V.
13. Implementar la modulación FSK
14. Obtener, imprimir y graficar la señal PSK en el tiempo y en la frecuencia.
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7. Figura 4.14. Montaje 2. Modulación y Demodulación en Frecuencia.
4.6. Informe
Incluir gráficas tanto experimentales como de simulación.
Incluir comentarios, sugerencias y conclusiones.
4.7 Bibliografía
[1] Haykin, Simon. Sistemas de comunicaciones. .
[2] Lathi, B.P. Sistemas de comunicaciones. .
[3] The Math Works inc. Matlab, Simulink toolbox, Communications Toolbox , Signal
Processing Toolbox .
[4] Stremler, Ferrel G. Sistemas de comunicaciones.
[5] Haykin, Simon. Digital Communications .
[6] Muñoz Naranjo, Hernán Darío. Principios Básicos de Comunicaciones Digitales.
[7] Alvarez Ospina, Rubén. López, Sandra. Guía Laboratorio Transmisión.
[8] Gallo Goez, Cesar Augusto. Garzón Ramírez, Carlos Darío. Giraldo Kurk, Andrés.
González Herrera, Maria Teresa. Henao Ortega, Mónica María. Martínez Londoño
Pamela. Muñoz Naranjo, Hernán Darío. Osorio Cárdenas, Marisol. Ruiz Arbeláez,
Mónica. Soto Chaves, Carlos Ignacio. Toro Cárdenas, Alejandro. TESIS :Guía para
el Laboratorio de Comunicaciones Digitales.
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