Unidad 2 (2)

Unidad II
Fundamentos de modulación y
demodulación
Equipo 2
Andrea Rangel Padilla
Mario Alberto Arteaga Mendoza
Juan Ricardo Rodríguez López
Alfredo Ramírez Orozco
TELECOMUNICACIONES

La modulación es el proceso de variar o
cambiar alguna propiedad de una portadora
analógica de acuerdo con la información original
de la fuente.
La demodulación es el proceso de convertir
los cambios en la portadora analógica a la
información original de la fuente. La modulación
se realiza en el transmisor, en un circuito
llamado modulador, y la demodulación se
realiza en el receptor, en un circuito llamado
demodulador.

Una onda portadora es una onda, generalmente
senoidal, modificada en alguno de sus parámetros
(amplitud, frecuencia o fase) por una señal de
entrada denominada moduladora con el fin de
transmitir una información.
En telecomunicaciones, la longitud de onda de la
onda portadora (λ), expresada en m, de la señal se
relaciona con la velocidad de la luz (c), expresada
en m/s, dividida por la frecuencia (f), en Hz, de
acuerdo con la expresión:
λ = c/f

La modulación de amplitud o amplitud
modulada (AM) es una técnica utilizada en la
comunicación electrónica, la modulación en amplitud
(AM) funciona mediante la variación de la amplitud de
la señal transmitida en relación con la información que
se envía. Fue el primer método para enviar con éxito
audio a través de líneas telefónicas con una calidad
aceptable.

2.1 Analógica: amplitud,
frecuencia y fase

Es un tipo de señal generada por
algún tipo de fenómeno
electromagnético, es representable
por una función matemática continua
en la que es variable su amplitud y
frecuencia en función del tiempo.

Modulación en amplitud :
Tipo de modulación
de onda la cual
consiste en hacer
variar la amplitud de
la onda respecto a
la cantidad de
información que se
desea transmitir.

Modulador de AM
Es un dispositivo con dos
señales de entrada:
a)Una señal portadora de amplitud y
frecuencia constante.
b)La señal de información o
moduladora.

Aplicaciones
Es utilizada en las comunicaciones
radiales entre los aviones y las torres de
control de los aeropuertos. Abarca un
rango de frecuencia que va desde 500 a
1700 kHz.

Ventajas:
•Su modulación de AM es simple y
por consecuencia los receptores
son sencillos y !aratos.
•Es capaz de ofrecer educación,
información y entretenimiento en
aquellas zonas donde no existen
servicio locales.
•La modulación por banda lateral
única o la Doble Banda Lateral son
mas eficientes en acho de banda o
potencia.
Desventajas:
•Afectan fácilmente diversos
fenómenos atmosféricos, señales
electrónicas con frecuencias
parecidas.
•Las interferencias ocasionadas
por los aparatos electrónicos tales
como motores y generadores.
•Menor calidad de sonido.

Forma de transmitir información atreves de
una onda portadora variando su frecuencia.
En este tipo de modulación la variación se
produce en los saltos de frecuencia.
Modulación de Frecuencia
(MF):

Usos de la modulación de
frecuencia

Es usada comúnmente en las radiofrecuencias de
muy alta frecuencia.

El sonido de la televisión analógica.

Frecuencias intermedias de la mayoría de los
sistemas de vídeo analógico.

Para registrar la luminancia (blanco y negro) de la
señal de vídeo.

Ventajas:
•Mayor calidad de reproducción
como resultado de casi inmunidad
hacia las interferencias eléctricas o
ruido.
•Necesitan una potencia de
modulación mucho menor que las
de amplitudes.
Desventajas:
•Los usuarios deben seleccionar el
canal apropiado.
•Requiere más complicado de
modulador.

Modulación de Fase
Se caracteriza porque la fase de la onda
portadora varía en forma directamente
proporcional de acuerdo con la señal
modulante.
Se utiliza ampliamente en la radiodifusión
comercial, transmisión de sonido de
televisión, radio móvil de dos sentidos, radio
celular y los sistemas de comunicaciones
por microondas y satélite.

2.2 Digital: Teorema de Shannon, pulsos:
PAM, PPM, PWM, PCM, ASK, FSK, PSK, QAM.
Digital: Una señal digital es aquella que
presenta una variación discontinua con el
tiempo y que sólo puede tomar ciertos
valores discretos.

Su forma característica es ampliamente
conocida: la señal básica es una onda
cuadrada (pulsos) y las representaciones
se realizan en el dominio del tiempo.

Teorema de Shannon:
El teorema establece la máxima cantidad de
datos digitales que pueden ser transmitidos
sin error sobre dicho enlace de
comunicaciones con un ancho de banda
específico y que está sometido a la
presencia de la interferencia del ruido.

Donde es:
B= Es el ancho de banda en Hz
C= Es la velocidad máxima en bits por segundo (taza de bits de información)
S= Es la potencia de la señal útil, que puede estar expresada en vatios
N= Es la potencia del ruido presente en el canal que enmascara la señal útil
S/N= Es la relación señal a ruido (signal/noise)

El teorema de Shannon limita la
velocidad máxima en bps que se puede
obtener, sea cual sea la técnica de
transmisión empleada. Y esto es
válido para cualquier sistema de
transmisión (fibra óptica, radio, cable
de pares, cable coaxial, etc).

Por ejemplo, en un sistema de comunicaciones como es la telefonía analógica,
que utiliza un ancho de banda de 3100 Hz (300-3400) y tiene una relación de
señal a ruido de unos 35,5 dB (la señal es aproximadamente 3548 veces mayor
que el ruido), la velocidad máxima que se podrá obtener será de:

Modulación por Amplitud de Pulso
(PAM)
En el caso de PAM, la anchura y la separación de los pulsos
permanece constante, siendo la amplitud de los mismos lo que
varía de acuerdo con la amplitud de la moduladora, tal y corno
se ve en la figura anterior. Como puede observarse en la figura
la señal analógica sería la envolvente del conjunto de pulsos
obtenidos tras la modulación.

Modulación por Posición de Pulso
(PPM)
En el caso de PPM, la anchura y la amplitud de los pulsos
permanece constante, siendo la posición de los mismos lo que
varía de acuerdo con la amplitud de la moduladora, tal como
se muestra en la figura anterior. La distancia entre dos pulsos
representa la amplitud muestreada de la onda seno.

Modulación por ancho de pulsos (PWM)
Abarca una señal o fuente de energía en una
técnica en la que se modifica el ciclo de
trabajo de una señal periódica
(una senoidal o una cuadrada), ya sea para
transmitir información a través de un canal
de comunicaciones o para controlar la
cantidad de energía que se envía a una
carga.

Modulación por posición de pulso
(PPM)

En donde la Amplitud y el ancho son fijos
y la posición en variable, es un tipo de modulación
en la cual una palabra de M bits es codificada por la
transmisión de un único pulso que puede
encontrarse en alguna de las 2 =N posicionesᴹ
posibles, donde N corresponde al tipo de
modulación PPM (N-PPM). Si esto se repite cada X
segundos (tiempo de símbolo), la tasa de
transmisión es de M/X bits por segundo.

Modulación por impulsos codificados
(PCM)
Es un procedimiento de modulación utilizado para
transformar una señal analógica en una secuencia
de bits (señal digital), que es la forma estándar
de audio digital en computadoras, discos compactos,
telefonía digital y otras aplicaciones similares. En un
flujo MIC la amplitud de una señal analógica es
muestreada regularmente en intervalos uniformes, y
cada muestra es cuantizada al valor más cercano
dentro de un rango de pasos digitales.

Modulación por desplazamiento de
amplitud (ASK)
Es una forma de modulación en la cual se representan
los datos digitales como variaciones de amplitud de
la onda portadora en función de los datos a enviar. La
amplitud de una señal portadora analógica varía
conforme a la corriente de bit (modulando la señal),
manteniendo la frecuencia y la fase constante. El
nivel de amplitud puede ser usado para representar
los valores binarios 0s y 1s. Podemos pensar en la
señal portadora como un interruptor ON/OFF. En la
señal modulada, el valor lógico 0 es representado por
la ausencia de una portadora, así que da ON/OFF la
operación de pulsación y de ahí el nombre dado.

Modulación por
desplazamiento de
frecuencia (FSK)
Es una técnica de modulación para la
transmisión digital de información utilizando
dos o más frecuencias diferentes para cada
símbolo. La señal moduladora solo varía entre
dos valores de tensión discretos formando un
tren de pulsos donde uno representa un "1" o
"marca" y el otro representa el "0" o "espacio".
En la modulación digital, a la relación de cambio
a la entrada del modulador se le llama bit-rate y
tiene como unidad el bit por segundo (bps).

Modulación por
desplazamiento de fase
(PSK)
Es una forma de modulación angular que
consiste en hacer variar la fase de
la portadora entre un número de valores
discretos. La diferencia con la modulación
de fase convencional (PM) es que mientras
en ésta la variación de fase es continua, en
función de la señal moduladora, en la PSK la
señal moduladora es una señal digital y, por
tanto, con un número de estados limitado.

Modulación de amplitud en
cuadratura (QAM)
Es una técnica que transporta dos señales
independientes, mediante la modulación de
una señal portadora, tanto en amplitud como
en fase. Esto se consigue modulando una
misma portadora, desfasada en 90°. La señal
modulada en QAM está compuesta por la
suma lineal de dos señales previamente
moduladas en Doble Banda Lateral con
Portadora Suprimida.

31/01/17
2.3. Multiplexado y Demultiplexado de señales:
Frecuencia, tiempo.
Multiplexado
Proceso consistente en recibir mensajes de diferentes
fuentes y enviarlas a un destino común. A la inversa, la
técnica de multiplexado permite enviar a puntos de destino
diversos datos que proceden de una fuente común.
Los multiplexores son circuitos combi nacionales con varias
entradas y una salida de datos, y están dotados de
entradas de control capaces de seleccionar una, y sólo una,
de las entradas de datos para permitir su transmisión desde
la entrada seleccionada a la salida que es única.

31/01/17
Demultiplexado
Es un dispositivo que puede recibir a través de un
medio de transmisión compartido una señal compleja
multiplexada y separar las distintas señales integrantes
de la misma encaminándolas a las salidas
correspondientes.
La señal compleja puede ser tanto analógica como
digital y estar multiplexada en cualquiera de las
distintas formas posibles para cada una de ellas.

8/02/17
La multiplexación es el procedimiento por el cual
diferentes informaciones pueden compartir un
mismo canal de comunicaciones. El proceso
inverso, es decir la extracción de una determinada
señal (que lleva información) de entre las múltiples
que se pueden encontrar en un cierto canal de
comunicaciones de denomina demultiplexación.

8/02/17
La multiplexación se refiere a la habilidad para
transmitir datos que provienen de diversos pares de
aparatos (transmisores y receptores)
denominados canales de baja velocidad en un
medio físico único (denominado canal de alta
velocidad).
Un multiplexor es el dispositivo de multiplexado que
combina las señales de los transmisores y las envía
a través de un canal de alta velocidad.
.

31/01/17
Frecuencia:
Esto significa que tan rápido o que tan lento se
mueve la membrana de nuestra bocina, mientras
más rápido se mueva mas agudo será el sonido y
mientras mas lento sea el movimiento, mas grave y
esto se mide en Hertzios (Hertz) o ciclos por segundo
que es lo mismo.
1Hz equivale a una compresión y una rarefacción por
lo tanto 3 Hz son 3 compresiones y 3 rarefacciones.
El oído humano solo alcanza a percibir de 20Hz a
20,000Hz (o 20Khz que es lo mismo que 20,000Hz)
aproximadamente.

31/01/17
Tiempo:
El tiempo es una magnitud física con la que medimos la
duración o separación de acontecimientos, sujetos a cambio,
de los sistemas sujetos a observación; esto es, el período que
transcurre entre el estado del sistema cuando éste presentaba
un estado X y el instante en el que X registra una variación
perceptible para un observador (o aparato de medida).

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