Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica Departamento de Ingeniería Electrónica Especialización en Telecomunicaciones Digitales Especialización en Telecomunicaciones Digitales Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit Transmisión Transmisión Digital Digital 1

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Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit. Transmisión Digital. Sumario. Técnicas de Modulación M-arias, Utilidad y Características Manipulación por Desplazamiento Cuaternario de Fase ( QPSK ) Modulación PSK de 8 Fases Modulación de Amplitud en Cuadratura ( QAM ) Modulación 8- QAM - PowerPoint PPT Presentation

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAREPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

“ “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZVICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

Departamento de Ingeniería ElectrónicaDepartamento de Ingeniería Electrónica

Especialización en Telecomunicaciones DigitalesEspecialización en Telecomunicaciones Digitales

Tema 1-BModulación

DigitalMULTI-Bit

Transmisión Transmisión DigitalDigital

1

Page 2: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

SumarioSumario• Técnicas de Modulación M-arias, Utilidad y Técnicas de Modulación M-arias, Utilidad y

CaracterísticasCaracterísticas• Manipulación por Desplazamiento Cuaternario de Manipulación por Desplazamiento Cuaternario de

Fase (QPSK) Fase (QPSK)• Modulación PSK de 8 FasesModulación PSK de 8 Fases• Modulación de Amplitud en Cuadratura (QAM)Modulación de Amplitud en Cuadratura (QAM)• Modulación 8-QAMModulación 8-QAM• Modulación 16-QAMModulación 16-QAM

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Page 3: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

• Eficiencia del Ancho de BandaEficiencia del Ancho de Banda• Comparación de ModulacionesComparación de Modulaciones• Demodulación QPSKDemodulación QPSK• Demodulación 8-PSKDemodulación 8-PSK• Demodulación 8-QAMDemodulación 8-QAM• Actividades de AutodesarrolloActividades de Autodesarrollo

SumarioSumario

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Page 4: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Modulaciones M-ariasModulaciones M-arias

Las técnicas de modulación digital hasta Las técnicas de modulación digital hasta ahora estudiadas solo empleaban un bit ahora estudiadas solo empleaban un bit cada vez para modular la señal portadora. cada vez para modular la señal portadora.

Cada bit de entrada, produce una portadora Cada bit de entrada, produce una portadora modulada en amplitud, frecuencia o fase, modulada en amplitud, frecuencia o fase, durante el tiempo de duración de cada bit.durante el tiempo de duración de cada bit.

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Page 5: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Modulaciones M-ariasModulaciones M-arias

A continuación se analizan otras técnicas que A continuación se analizan otras técnicas que emplean combinaciones de más de un bit emplean combinaciones de más de un bit cada vez, para producir un cambio en la cada vez, para producir un cambio en la señal portadora.señal portadora.

De esta manera, cada cambio de algún De esta manera, cada cambio de algún parámetro de la portadora, representa más parámetro de la portadora, representa más de un bit de señal modulante cada vez.de un bit de señal modulante cada vez.

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Page 6: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Modulaciones M-ariasModulaciones M-arias

M-ario es un término derivado de la palabra M-ario es un término derivado de la palabra binario. “M” es un número que representa binario. “M” es un número que representa la cantidad de condiciones o combinaciones la cantidad de condiciones o combinaciones posibles para la agrupación binaria que se posibles para la agrupación binaria que se considere.considere.

Los sistemas FSK y BPSK son M-arios en los Los sistemas FSK y BPSK son M-arios en los que M=2 (BI-nario, dos combinaciones que M=2 (BI-nario, dos combinaciones posibles). posibles).

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Page 7: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Con la modulación M-aria se logra tener Con la modulación M-aria se logra tener mayores velocidades, debido a que un solo mayores velocidades, debido a que un solo evento de portadora representa más de un evento de portadora representa más de un bit. bit.

Por ejemplo, un sistema PSK con cuatro fases Por ejemplo, un sistema PSK con cuatro fases de salidas posibles, es un sistema M-ario en de salidas posibles, es un sistema M-ario en el que M=4 y se denota como 4-PSK.el que M=4 y se denota como 4-PSK.

Modulaciones M-ariasModulaciones M-arias

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Page 8: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

La cantidad de condiciones de salida se calcula con la ecuación:La cantidad de condiciones de salida se calcula con la ecuación:

Donde: Donde:

N= Cantidad de bits Codificados N= Cantidad de bits Codificados

M= Cantidad de condiciones o combinaciones posibles de salida con N bits.M= Cantidad de condiciones o combinaciones posibles de salida con N bits. MN 2log

Modulaciones M-ariasModulaciones M-arias

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Page 9: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

La cantidad de condiciones posibles de La cantidad de condiciones posibles de salida para varios valores de N se muestran salida para varios valores de N se muestran en la siguiente tabla:en la siguiente tabla:

N M

1 2

2 4

3 8

4 16

5 32

Modulaciones M-ariasModulaciones M-arias

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Page 10: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Desplazamiento

Cuaternario de Fase Cuaternario de Fase (QPSK)(QPSK)

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Page 11: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Cuaternario Desplazamiento Cuaternario

de Fase (QPSK)de Fase (QPSK)Es una forma de manipulación digital angular Es una forma de manipulación digital angular

de amplitud constante. de amplitud constante.

La QPSK es una técnica M-aria de La QPSK es una técnica M-aria de modulación con M=4.modulación con M=4.

Con esta codificación, son posibles cuatro Con esta codificación, son posibles cuatro fases de salida para la señal portadora. fases de salida para la señal portadora.

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Page 12: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Como hay cuatro fases distintas de salida, Como hay cuatro fases distintas de salida, debe haber 4 condiciones distintas de debe haber 4 condiciones distintas de entrada.entrada.

Su entrada es binaria, para producir 4 Su entrada es binaria, para producir 4 condiciones distintas, se necesita más de un condiciones distintas, se necesita más de un bit de entrada.bit de entrada.

Con 2 bits hay cuatro condiciones posibles: Con 2 bits hay cuatro condiciones posibles: 00,01,10,11.00,01,10,11.

Modulador

Entrada

Salidaba

bb

Los datos binarios de entrada se combinan en Los datos binarios de entrada se combinan en grupos de 2 bits cada vez, llamados dibits. grupos de 2 bits cada vez, llamados dibits. Cada dibits genera una de las 4 fases posibles.Cada dibits genera una de las 4 fases posibles.

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Cuaternario Desplazamiento Cuaternario

de Fase (QPSK)de Fase (QPSK)

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Page 13: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Diagrama de un modulador QPSKDiagrama de un modulador QPSK

OscSen(ct)Divisor

de bits

I

Q

Desfase +90°

FPB

Datos de Entrada

0

0

0

-1V

-1V

tsen c

tccos

tsen c

tccos

ttsen cc cos

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Cuaternario Desplazamiento Cuaternario

de Fase (QPSK)de Fase (QPSK)

Rama I

Rama Q

fb/2

fb/2QPSKQPSK

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Page 14: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

FUNCIONAMIENTOFUNCIONAMIENTO::

Dos bits se sincronizan en el divisor de bits, después Dos bits se sincronizan en el divisor de bits, después de haber entrado ambos bits en serie, salen en de haber entrado ambos bits en serie, salen en forma simultanea (en paralelo). Un bit se dirige al forma simultanea (en paralelo). Un bit se dirige al canal I y el otro al canal Q.canal I y el otro al canal Q.

El bit I modula a la portadora en fase mientras que El bit I modula a la portadora en fase mientras que el bit Q modula la portadora luego de desfasarla el bit Q modula la portadora luego de desfasarla en 90º grados.en 90º grados.

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Cuaternario Desplazamiento Cuaternario

de Fase (QPSK)de Fase (QPSK)

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Page 15: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

FUNCIONAMIENTOFUNCIONAMIENTO::

Se puede ver que una vez que el dibit se ha Se puede ver que una vez que el dibit se ha dividido en los canales I y Q, la operación es igual dividido en los canales I y Q, la operación es igual que en un modulador BPSK.que en un modulador BPSK.

En esencia un modulador QPSK son dos En esencia un modulador QPSK son dos moduladores BPSK en paralelo. De igual manera:moduladores BPSK en paralelo. De igual manera:

lógico"0"1

lógico"1"1

V

V

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Cuaternario Desplazamiento Cuaternario

de Fase (QPSK)de Fase (QPSK)

Tabla de la VerdadTabla de la Verdad

16

Page 16: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Son posibles dos fases a la salida del modulador balanceado I, dependiendo del bit de Son posibles dos fases a la salida del modulador balanceado I, dependiendo del bit de entrada:entrada:

También son posible dos fases a la salida del modulador balanceado Q:También son posible dos fases a la salida del modulador balanceado Q:

tsenotsen cc *1*1

tot cc cos*1cos*1

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Cuaternario Desplazamiento Cuaternario

de Fase (QPSK)de Fase (QPSK)

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Page 17: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Cuando el sumador lineal combina las dos Cuando el sumador lineal combina las dos señales en cuadratura, es decir, desfasadas 90°, hay señales en cuadratura, es decir, desfasadas 90°, hay cuatro fasores resultantes posibles, definidos por las cuatro fasores resultantes posibles, definidos por las siguientes expresiones.siguientes expresiones.

ttsen

ttsen

ttsen

ttsen

cc

cc

cc

cc

cos*1*1

cos*1*1

cos*1*1

cos*1*1

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Cuaternario Desplazamiento Cuaternario

de Fase (QPSK)de Fase (QPSK)

Todas las funciones Todas las funciones trigonométricas tienen trigonométricas tienen amplitud unitaria por amplitud unitaria por

conveniencia.conveniencia.18

Page 18: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

En la modulación QPSK cada uno de los cuatro En la modulación QPSK cada uno de los cuatro fasores posibles de salida, tienen exactamente la misma fasores posibles de salida, tienen exactamente la misma amplitud, solo se diferencian en la fase que posee cada amplitud, solo se diferencian en la fase que posee cada uno.uno.

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Cuaternario Desplazamiento Cuaternario

de Fase (QPSK)de Fase (QPSK)

45º45º -135º-135º -45º-45º 135º135º 19

Page 19: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Diagrama FasorialDiagrama Fasorial

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Cuaternario Desplazamiento Cuaternario

de Fase (QPSK)de Fase (QPSK)

11-1-1

-1-1

11

Q I Q I

Q I Q I

20

EntradaQ I

Fase

0 0 -135°

0 1 -45°

1 0 +135°

1 1 +45°

Page 20: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Constelación para QPSKConstelación para QPSK

EntradaQ I

Fase

0 0 -135°

0 1 -45°

1 0 +135°

1 1 +45°

Sen(ct)

cos(ct)

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Cuaternario Desplazamiento Cuaternario

de Fase (QPSK)de Fase (QPSK)

Debe recordarse que los ejes Debe recordarse que los ejes se referencian según: eje “X” se referencian según: eje “X” como Sen wcomo Sen wcct y eje “Y” como t y eje “Y” como

Cos wCos wcctt

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Page 21: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

El ancho de banda mínimo para una El ancho de banda mínimo para una señal QPSK se calcula a través de la ecuación:señal QPSK se calcula a través de la ecuación:

2,b

PSKQN

fBf

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento Cuaternario Desplazamiento Cuaternario

de Fase (QPSK)de Fase (QPSK)

22

Page 22: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Demodulación QPSKDemodulación QPSK

FPBFPBSeñal Señal QPSKQPSK

Divisor de Divisor de PotenciaPotencia

Recuperador Recuperador de Portadorade Portadora

XX

XX

LPFLPF

LPFLPF

QQ I I

90° 90°

-sen(-sen(cct)+cos(t)+cos(cct)t)

-sen(-sen(cct)+cos(t)+cos(cct)t)

sen(sen(cct)t)

cos(cos(cct)t)

sen(sen(cct)(-sen(t)(-sen(cct)+cos(t)+cos(cct))t))

cos(cos(cct)(-sen(t)(-sen(cct)+cos(t)+cos(cct))t))

-1/2 V (0 Lógico)-1/2 V (0 Lógico)

1/2 V (1 Lógico)1/2 V (1 Lógico)

00

11

23

Page 23: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Manipulación Manipulación por por

Desplazamiento Desplazamiento dede

8-Fases (8-PSK)8-Fases (8-PSK)

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Page 24: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

El número de bits agrupados a la entrada del El número de bits agrupados a la entrada del modulador se puede incrementar para obtener la modulador se puede incrementar para obtener la PSK de 8 fases (8-PSK), que es una técnica de PSK de 8 fases (8-PSK), que es una técnica de modulación M-aria en la que M=8. modulación M-aria en la que M=8.

Existen 8 fases posibles de salidas, para este caso se Existen 8 fases posibles de salidas, para este caso se consideran a los bits en grupos de 3, llamados consideran a los bits en grupos de 3, llamados tribits. tribits.

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fases Desplazamiento de 8-Fases

(8-PSK)(8-PSK)

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Page 25: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Descripción de los bits involucradosDescripción de los bits involucrados

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fases Desplazamiento de 8-Fases

(8-PSK)(8-PSK)

II CC SalidaSalida QQ C negadaC negada SalidaSalida

00 00 -0,541 V-0,541 V 00 11 -1,307-1,307

00 11 -1,307 V-1,307 V 00 00 -0,541-0,541

11 00 +0,541 V+0,541 V 11 11 +1,307+1,307

11 11 +1,307 V+1,307 V 11 00 +0,541+0,541

Los bits Q e I son los datos de entrada, C es un bit de Los bits Q e I son los datos de entrada, C es un bit de control y Cnegado es el valor de C complementado.control y Cnegado es el valor de C complementado.

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Page 26: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Modulador 8-PSK con entrada binaria 101Modulador 8-PSK con entrada binaria 101

Q I C

Conv de 2a 4 niveles

Conv de 2a 4 niveles

OscSen (ct)

X

X

+90°

FPB1

0

1 1

0

0,541

-1,307 -1,307Sen (ct)

0,541Cos (ct)

-1,307Sen (ct) +0,541Cos (ct)

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fases Desplazamiento de 8-Fases

(8-PSK)(8-PSK)

fb/3

fb/3

fb/3

Señal PAMSeñal PAM

Señal PAMSeñal PAM

Sen (ct)

Cos (ct)

Tabla Tabla dede

VerdadVerdad

27

Page 27: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

La corriente de bits llegan al divisor de bits, La corriente de bits llegan al divisor de bits, donde se convierten en una salida paralela donde se convierten en una salida paralela de tres canales, en canal I (en fase), el canal de tres canales, en canal I (en fase), el canal Q (en cuadratura) y el canal C (control)Q (en cuadratura) y el canal C (control)

Los bits de los canales I y C entran al Los bits de los canales I y C entran al convertidor del canal I y los bits de Q y convertidor del canal I y los bits de Q y CCnegadonegado entran al convertidor del canal Q entran al convertidor del canal Q

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fase (8-Desplazamiento de 8-Fase (8-

PSK)PSK)

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Page 28: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

El bit Q y I determinan la polaridad de la señal analógica de salidaEl bit Q y I determinan la polaridad de la señal analógica de salida

Mientras que el bit C determina su magnitudMientras que el bit C determina su magnitud

lógico"0"1

lógico"1"1

V

V

lógico"0"541,0

lógico"1"307,1

V

V

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fase (8-Desplazamiento de 8-Fase (8-

PSK)PSK)

29

Page 29: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Señal modulada en 8-PSKSeñal modulada en 8-PSK

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fase (8-Desplazamiento de 8-Fase (8-

PSK)PSK)

La figura muestra las ocho combinaciones de fases La figura muestra las ocho combinaciones de fases que se obtienen a la salida del modulador 8-PSK. que se obtienen a la salida del modulador 8-PSK. Observe que la amplitud es constante.Observe que la amplitud es constante.

30

Page 30: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Como se ha observado se tienen 8 posibles fasores como respuesta a los 3 bits de entrada.Como se ha observado se tienen 8 posibles fasores como respuesta a los 3 bits de entrada.

Cada fasor estará desfasado uno del otro en:Cada fasor estará desfasado uno del otro en:

360º ÷ 8 = 45º360º ÷ 8 = 45º

Es importante dicha separación para evitar que por ruido en las amplitudes se pueda desviar una fase hacia Es importante dicha separación para evitar que por ruido en las amplitudes se pueda desviar una fase hacia otra y producir un error.otra y producir un error.

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fase (8-Desplazamiento de 8-Fase (8-

PSK)PSK)

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Page 31: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Se ve que la separación angular entre los Se ve que la separación angular entre los fasores adyacentes es de 45°fasores adyacentes es de 45°

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fase (8-Desplazamiento de 8-Fase (8-

PSK)PSK)

Diagrama Fasorial 8-PSKDiagrama Fasorial 8-PSK Constelación 8-PSKConstelación 8-PSK 32

Page 32: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fase (8-Desplazamiento de 8-Fase (8-

PSK)PSK)Entrada binaria

Fase de Salida

de 8-PSKQ I C

0 0 0 -112,50 0 1 -157,50 1 0 -67,50 1 1 -22,51 0 0 +112,51 0 1 +157,51 1 0 +67,51 1 1 +22,5

Tabla resumen de Tabla resumen de ángulos de fase ángulos de fase

de los ocho de los ocho fasores de la fasores de la Modulación Modulación

Digital 8-PSKDigital 8-PSK 33

Page 33: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Características de 8-PSK:Características de 8-PSK:

1.1. Tiene 8 fasores separados 45º entre ellos.Tiene 8 fasores separados 45º entre ellos.

2.2. La amplitud de los fasores es constante.La amplitud de los fasores es constante.

3.3. Posee un proceso de conversión de nivel antes de la modulaciónPosee un proceso de conversión de nivel antes de la modulación

4.4. Posee un bit de control que controla la magnitud de la salida del conversor de nivel.Posee un bit de control que controla la magnitud de la salida del conversor de nivel.

5.5. Los bits Q e I controlan el signo del nivel de salida.Los bits Q e I controlan el signo del nivel de salida.

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fase (8-Desplazamiento de 8-Fase (8-

PSK)PSK)

34

Page 34: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Características de 8-PSK: Cont….Características de 8-PSK: Cont….

6.6. Cada evento de salida representa 3 bits.Cada evento de salida representa 3 bits.

7.7. El flujo de datos por las ramas Q, I y C es igual a fb/3.El flujo de datos por las ramas Q, I y C es igual a fb/3.

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fase (8-Desplazamiento de 8-Fase (8-

PSK)PSK)

35

Page 35: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

El ancho de banda mínimo para una señal 8-El ancho de banda mínimo para una señal 8-PSK se calcula a través de la ecuación:PSK se calcula a través de la ecuación:

38,b

PSKN

fBf

Manipulación por Manipulación por Desplazamiento de 8-Fase (8-Desplazamiento de 8-Fase (8-

PSK)PSK)

36

Page 36: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Demodulación 8-PSKDemodulación 8-PSK

FPBFPBSeñal Señal 8-PSK8-PSK

Divisor de Divisor de PotenciaPotencia

Recuperador Recuperador de Portadorade Portadora

XX

XX

CADCAD

CADCAD

QQ I I

90° 90°

Canal ICanal I

Canal QCanal Q

C C

II

QQ

CC

CCnegadonegado

El diagrama de bloques para un demodulador El diagrama de bloques para un demodulador 8-PSK, es el siguiente:8-PSK, es el siguiente:

37

Page 37: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Modulación de Modulación de Amplitud en Amplitud en CuadraturaCuadratura

(QAM)(QAM)

38

Page 38: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 8-QAMen Cuadratura 8-QAM

Es posible modificar dos parámetros Es posible modificar dos parámetros simultáneamente en una portadora: la simultáneamente en una portadora: la AMPLITUD y la FASE.AMPLITUD y la FASE.

Cuando este proceso se produce la Cuando este proceso se produce la modulación que resulta se llama modulación que resulta se llama Modulación de Amplitud en Cuadratura Modulación de Amplitud en Cuadratura debido a que los fasores resultantes forman debido a que los fasores resultantes forman ángulo de 90º entre ellos.ángulo de 90º entre ellos.

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Page 39: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Es una forma de modulación digital, donde la Es una forma de modulación digital, donde la información digital está contenida tanto en información digital está contenida tanto en amplitud como en la fase de la portadora amplitud como en la fase de la portadora transmitida.transmitida.

Se designa por las siglas QAM por su nombre Se designa por las siglas QAM por su nombre en ingles Quadrature Amplitude en ingles Quadrature Amplitude Modulation.Modulation.

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 8-QAMen Cuadratura 8-QAM

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Page 40: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Diagrama de Bloques del Modulador 8-QAMDiagrama de Bloques del Modulador 8-QAM

Q I C

Conv de 2a 4 niveles

Conv de 2a 4 niveles

OscSen (ct)

X

X

+90°

FPB

FPB

FPB

1

01 1

1,307

-1,307 -1,307Sen (ct)

1,307cos (ct)

-1,307Sen (ct) +1,307cos (ct)

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 8-QAMen Cuadratura 8-QAM

41

Page 41: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Se puede ver que la única diferencia entre los Se puede ver que la única diferencia entre los transmisores 8-PSK y 8-QAM es la omisión transmisores 8-PSK y 8-QAM es la omisión del inversor entre el canal C y el del inversor entre el canal C y el convertidor de nivel del canal Q.convertidor de nivel del canal Q.

Como en la 8-PSK, los datos se dividen en Como en la 8-PSK, los datos se dividen en tribits. Los bits I y Q determinan la tribits. Los bits I y Q determinan la polaridad de la señal en la salida del polaridad de la señal en la salida del convertidor y C determina su magnitud. convertidor y C determina su magnitud.

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 8-QAMen Cuadratura 8-QAM

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Page 42: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

La polaridad La polaridad depende del estado depende del estado lógico de los bits I y lógico de los bits I y Q, mientras que C Q, mientras que C controla la controla la magnitud. magnitud.

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 8-QAMen Cuadratura 8-QAM

Tabla de la verdad Tabla de la verdad Modulador 8-QAMModulador 8-QAM

I/Q C Salida0 0 -0,541 V0 1 -1,307 V1 0 +0,541 V1 1 +1,307 V

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Page 43: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Señal modulada en 8-QAM: Observe que se modifica la fase y la amplitud de la Señal modulada en 8-QAM: Observe que se modifica la fase y la amplitud de la señal modulada.señal modulada.

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 8-QAMen Cuadratura 8-QAM

44

Page 44: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Diagrama fasorial y constelaciónDiagrama fasorial y constelación

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 8-QAMen Cuadratura 8-QAM

45

Page 45: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

El ancho de banda mínimo para una señal 8-El ancho de banda mínimo para una señal 8-QAM se calcula a través de la ecuación:QAM se calcula a través de la ecuación:

38,b

QAMN

fBf

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 8-QAMen Cuadratura 8-QAM

46

Page 46: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Demodulación 8-QAMDemodulación 8-QAM

FPBFPBSeñal Señal 8-QAM8-QAM

Divisor de Divisor de PotenciaPotencia

Recuperador Recuperador de Portadorade Portadora

XX

XX

CADCAD

CADCAD

QQ I I

90° 90°

Canal ICanal I

Canal QCanal Q

C C

II

QQ

CC

CC

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Page 47: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 16-QAMen Cuadratura 16-QAM

Es un sistema M-ario con M=16. Los Es un sistema M-ario con M=16. Los datos de entrada se manejan en grupos de 4 datos de entrada se manejan en grupos de 4 bits cada vez. bits cada vez.

Por ser una modulación QAM, se Por ser una modulación QAM, se manipula tanto la amplitud como la fase de la manipula tanto la amplitud como la fase de la portadora a transmitir.portadora a transmitir.

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Page 48: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Modulador 16-QAMModulador 16-QAM

Q Q Q´Q´ I I I´ I´

Conv de 2Conv de 2a 4 nivelesa 4 niveles

Conv de 2Conv de 2a 4 nivelesa 4 niveles

XX

XX

FPBFPB

90° 90°

OscOscSen(Sen(cct)t)

11 11

11 00

-0,22V-0,22V

0,821V0,821V

-0,22sen(-0,22sen(cct)t)

0,821cos(0,821cos(cct)t)

-0,22sen(-0,22sen(cct)+0,821cos(t)+0,821cos(cct)t)

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 16-QAMen Cuadratura 16-QAM

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Page 49: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Los datos binarios de entrada se dividen en Los datos binarios de entrada se dividen en 4 canales I, I´,Q y Q´. Se sincronizan 4 bits de 4 canales I, I´,Q y Q´. Se sincronizan 4 bits de entrada en serie en el divisor de bits; a entrada en serie en el divisor de bits; a continuación salen en forma simultanea por los continuación salen en forma simultanea por los canales I, I´,Q y Q´. canales I, I´,Q y Q´.

Los bits I y Q determinan la polaridad de salida:Los bits I y Q determinan la polaridad de salida:

out

out

Vlógico"0"

Vlógico"1"

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 16-QAMen Cuadratura 16-QAM

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Page 50: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Los bits I´ y Q´ determinan la magnitudLos bits I´ y Q´ determinan la magnitud

En consecuencia los convertidores generan una señal de cuatro nivelesEn consecuencia los convertidores generan una señal de cuatro niveles

lógico"0"22,0

lógico"1"821,0

V

V

VoV

VoV

22,022,0

821,0821,0

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 16-QAMen Cuadratura 16-QAM

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Page 51: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Estos valores pasan al modulador de Estos valores pasan al modulador de producto, con lo cual cada modulador genera producto, con lo cual cada modulador genera 4 posibles salidas en función del seno o el 4 posibles salidas en función del seno o el coseno según sea el caso.coseno según sea el caso.

El sumador lineal combina las salidas de El sumador lineal combina las salidas de los moduladores de productos de los canales I los moduladores de productos de los canales I y Q y producen las 16 combinaciones para la y Q y producen las 16 combinaciones para la modulación 16-QAMmodulación 16-QAM

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 16-QAMen Cuadratura 16-QAM

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Page 52: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Diagrama fasorial y constelaciónDiagrama fasorial y constelación

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 16-QAMen Cuadratura 16-QAM

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Page 53: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

El ancho de banda mínimo para una señal 16-El ancho de banda mínimo para una señal 16-QAM se calcula a través de la ecuación:QAM se calcula a través de la ecuación:

416,b

QAMN

fBf

Modulación de Amplitud Modulación de Amplitud en Cuadratura 16-QAMen Cuadratura 16-QAM

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Page 54: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

La Eficiencia del Ancho de Banda o Densidad La Eficiencia del Ancho de Banda o Densidad de Información, se usa con frecuencia para de Información, se usa con frecuencia para comprobar el funcionamiento de dos comprobar el funcionamiento de dos técnicas de modulación digital.técnicas de modulación digital.

Es la relación de rapidez de transmisión de Es la relación de rapidez de transmisión de bits entre el ancho de banda mínimo bits entre el ancho de banda mínimo necesario para un esquema de modulación necesario para un esquema de modulación dado.dado.

Comparación de Comparación de ModulacionesModulaciones

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Page 55: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

En general, la eficiencia del AB se normaliza a En general, la eficiencia del AB se normaliza a un AB de 1 Hz y en consecuencia indica la un AB de 1 Hz y en consecuencia indica la cantidad de bits que se puede propagar a cantidad de bits que se puede propagar a través de un medio, por cada Hertz de AB. través de un medio, por cada Hertz de AB.

Hz MínimoBandadeAncho

bpsn TransmisiódeRápidezABdeEficiencia

Eficiencia del Ancho de Eficiencia del Ancho de BandaBanda

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Page 56: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Comparación de Comparación de ModulacionesModulaciones

Modulación Codificación AB (Hz) Baudios Eficiencia AB

FSKFSK Un BitUn Bit >= f>= fbb ffbb <=<=11

BPSKBPSK Un BitUn Bit ffbb ffbb 11

QPSKQPSK DibitDibit ffbb/2/2 ffbb/2/2 22

8-PSK8-PSK TribitTribit ffbb/3/3 ffbb/3/3 33

8-QAM8-QAM TribitTribit ffbb/3/3 ffbb/3/3 33

16-PSK16-PSK CuadribitCuadribit ffbb/4/4 ffbb/4/4 44

16-QAM16-QAM CuadribitCuadribit ffbb/4/4 ffbb/4/4 44

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Page 57: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Actividades de AutodesarrolloActividades de Autodesarrollo

1.1. Deduzca los fasores que se obtienen para la Deduzca los fasores que se obtienen para la cadena binaria 100011001100, empleando:cadena binaria 100011001100, empleando:

• A) 8-PSK A) 8-PSK B)16-PSKB)16-PSK B) B) • C)8-QAMC)8-QAM D) 16-QAMD) 16-QAM

2.2. Determine la velocidad de salida de cada Determine la velocidad de salida de cada modulador si los datos provienen de una modulador si los datos provienen de una fuente que los produce a 28.800 bps.fuente que los produce a 28.800 bps.

3.3. Proponga modelos de simulación para 8-Proponga modelos de simulación para 8-PSK y 8-QAMPSK y 8-QAM

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Page 58: Tema 1-B Modulación Digital MULTI-Bit

Gracias Gracias por su por su atenciónatención

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