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• Jorge Castaño

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SISTEMAS DE COMUNICACIÓN FASE 3

PRESENTADO POR: LUIS HERNANDO MARTINEZ URUEÑA COD. 1.024.498.640

GRUPO 2150504_26

TUTOR CAMILO ACUÑA CARREÑO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A ADISTANCIA _ UNAD 23 ABRIL 2018

Modulación Digital

Determine los siguientes tópicos teóricos:

1. Considerando un sistema de modulación digital, relacione cinco tipos básicos más comunes de modulación digital.  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. Ecuación: 𝑆1 (𝑡) = √2𝑃2 𝑠𝑒𝑛 𝜔𝑐 𝑡 = 𝐴 𝑆𝑒𝑛 𝜔𝑐 𝑡

Ancho de Banda

𝑃𝑠 =

𝐴2 2

 Modulación por desplazamiento de amplitud y fase (APSK): es un formato de modulación digital en el cual la información es transportada por desplazamientos de amplitud y fase de la señal portadora, cuyo gráfico de entrada y salida es representado mediante un diagrama de constelación con los símbolos situados sobre circunferencias concéntricas en el plano del diagrama en lugar de estar dispuestos en forma rectangular como ocurre en el diagrama respectivo para la Modulación de Amplitud en Cuadratura (QAM).  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. 1 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".  Modulación por desplazamiento de frecuencia gausiana (GMFK): es un tipo de modulación donde un 1 lógico es representado mediante una desviación positiva (incremento) de la frecuencia de la onda portadora, y un 0 mediante una desviación negativa (decremento) de la misma. Formula de la señal a la salida del modulador:

𝑠(𝑡) = 𝐴 cos(2𝜋 𝑓(𝑡) + ∅) Donde: 𝐴: Amplitud de la señal portadora 𝑓: Frecuencia de la señal portadora ∅ (𝑡): Fase de la señal portadora A su vez, esta fase es descrita mediante la integral: 𝑡

∅ (𝑡) = ℎ𝜋 ∫ ∑ 𝑎𝑖 𝛾 (𝑡 − 𝑖𝑇)𝑑𝜏 ∞

Donde: ℎ: Índice de modulación 𝑎𝑖 : Valor de la señal moduladora: -1 (“0” lógico) y +1 (“1” lógico) 𝛾 (𝑡): Función de pulsos

 Modulación Digital de Amplitud (OOK): Tradicionalmente, la Modulación Digital de Amplitud se ha usado para transmitir código Morse sobre radiofrecuencias, técnica que también se conoce como onda continua, debido a que cuando se transmite la portadora, esta mantiene amplitud, frecuencia y fase constantes.1Esta modulación suele ser utilizada en las bandas ISM para transferir datos entre computadores. A la señal digital de entrada se le remueve, mediante un filtro, su contenido de corriente continua para normalizarla ("0" lógico = -1V y "1" lógico = +1V) y es modulada en un modulador de producto por una portadora de frecuencia y su salida es mezclada, mediante un sumador, a esta portadora. La señal de salida obtenida es: 𝐴

𝑢𝐴𝑀 (𝑡) = [1 + 𝑢𝑚 (𝑡)] ∗ [ 2 ∗ cos(2𝜋𝑓𝑐 𝑡)]

Donde: 𝑢𝐴𝑀 (𝑡) = Salida del modulador 𝑢𝑚 (𝑡) = Señal digital moduladora 𝐴 = Amplitud de la señal portadora 𝑓𝑐 = Frecuencia de la señal portadora

2. Como futuro experto qué tipo de modulación es probable que se utilice para:   



Bajas tasas de transmisión de datos: Se puede utilizar la Modulación QAM vs QPSK Tasas de datos moderadas: Tasas de datos altas

Indique qué parámetros de señal se modifican con la modulación QAM, dé ejemplos y relacione sus ventajas:

La modulación de amplitud en cuadratura o 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. Ecuación Matemática: 𝑎𝑛 cos(𝑤𝑡) + 𝑏𝑛 sin(𝑤𝑡) Ventajas: -

Mayor inmunidad al Ruido Menor consumo de energía eléctrica Menor costo Mayor capacidad para acarrear grandes cantidades de información respecto a los métodos de modulación analógica. Proveen transmisiones de mejor calidad Compatibilidad con servicios digitales de datos. Mayor seguridad en la transmisión de información. Ruido en la Modulación Digital Enumere limitaciones en la transmisión digital y tipos de ruidos que afecten la comunicación digital. • Limitaciones: La mayoría de las cantidades físicas son analógicas por naturaleza, y son esas cantidades, como entradas y salidas, las que son monitoreadas, operadas y controladas por los sistemas. Para unir la transmisión digital y analógica se pueden seguir 3 pasos:

-

-

Convertir la entradas analógicas a formas digitales (ADC) Procesar la información digital Convertir las salidas digitales a su forma analógica (DAC)

Ruido blanco o térmico: Se debe a la agitación térmica de los electrones. Está presente en todos los dispositivos electrónicos y medios de transmisión. El ruido térmico esta uniformemente distribuido en el espectro de frecuencias usados en los sistemas de comunicación y es por esto por lo que a veces se denomina ruido blanco. En cualquier dispositivo o conductor, la cantidad de ruido térmico presente en un ancho de banda de 1 Hz es: 𝑁0 = 𝐾𝑇 (

𝑊 ) 𝐻𝑧

Donde: 𝑁0 = densidad de potencia del ruido, en vatios por 1 Hz de ancho de banda. 𝐾= constante de Boltzmann = 1.38 * 10−23 (J/K) 𝑇 = temperatura absoluta, en grados kelvin. -

-

-

Ruido de intermodulación: Es la aparición de señales a frecuencias que sean suma o diferencia de las dos frecuencias originales o múltiplos de éstas. Se produce cuando hay alguna no linealidad en el transmisor, idealmente, estos sistemas se comportan como sistemas lineales; es decir, la salida es igual a la entrada multiplicada por una constante. Sin embargo, en cualquier sistema real, la salida es una función más compleja de la entrada. Diafonía: Puede aparecer cuando las señales no deseadas se captan en las antenas de microondas. Estas se caracterizan por ser altamente direccionales, la energía de las microondas se dispersa durante la transmisión Ruido impulsivo: es aquel ruido cuya intensidad aumenta bruscamente durante un impulso. La duración de este impulso es breve en comparación con el tiempo que transcurre entre un impulso y otro. Incide fundamentalmente en la transmisión de los datos, se debe básicamente a fuertes inducciones consecuencias de conmutaciones electromagnéticas.

Ejercicios prácticos

Ejercicio 1

Calcule la capacidad de un canal telefónico si se cuenta con un ancho de banda disponible de 3.1 Mhz y la relación señal a ruido de 30 dB.

𝑠 𝐶 = 𝐵𝑙𝑜𝑔2 (1 + ) 𝑛 Tenemos: Ancho de banda: 3.1 MHz Relación señal ruido: 30dB

Solución: Pasamos a lineal la relación señal -ruido 30𝑑𝐵 = 10 ∗ 𝑙𝑜𝑠𝑔𝑥 =

30 𝑙𝑜𝑔10 𝑥 = 103 = 1000 10

𝐶 = 3.100.000 ∗ 𝑙𝑜𝑔2 (1 + 1000) = 3.100.000 ∗ 10 = 31.000.000 𝑏𝑝𝑠

Ejercicio 2

¿Qué ancho de banda se requeriría para transmitir una señal DS-1 (1.544 Mb/s) usando un código de cuatro niveles, teniendo en cuenta:  

Suponiendo un canal sin ruido? Con una relación señal a ruido de 15 dB?

Ejercicio 3

Relacione una breve explicación de modulación ASK. : La ASK (Amplitude Shift Keying) modulación por cambio de amplitud. Consiste en la variación de la amplitud de la portadora senoidal, que se hace mediante la variación del estado lógico de la señal modulante, se le conoce también como modulación por desplazamiento de amplitud.

𝒗(𝒕) = 𝑽𝒑 𝑽𝒎 (𝒕)𝒔𝒆𝒏 (𝟐𝝅 𝒇𝒑 𝒕)

Ancho de Banda:

𝑩𝑾 = (𝟏 + 𝒅)𝒙 𝑵𝒃𝒂𝒖𝒅𝒊𝒐

Ventajas: Los procesos relativamente baratos.

de

modulación

y

demodulación

son

Desventajas: Al ser similar a la modulación AM, es también lineal y sensible al ruido atmosférico, distorsiones, requiere una amplitud de banda excesiva debido a que la cantidad de señales de frecuencia significativas que contiene el espectro depende directamente de la relación entre el periodo y el tiempo de duración de los pulsos.

Se utiliza ASK para transmitir datos a una velocidad de 30 Kbps sobre un canal telefónico, con un ancho de banda de 300 a 3400 Hz. Determine:  Cuántos estados de símbolo se requieren.

 Capacidad del sistema ASK si la relación señal a ruido en el enlace telefónico es de 35 dB

Ejercicio simulado

Desarrolle la simulación de ASK, FSK y OOK con la siguiente secuencia de bits 10110110. Simulación ASK

Simulación FSK

Simulación OOK

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS  Wikipedia.

(Noviembre 14, 2017). Modulacion por desplazamiento de amplitud. Abril 16, 2018, de Wikipedia Sitio web:  https://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_desplaza miento_de_amplitud

 Wikipedia. (Octubre 4, 2017). Modulacion por dezplazamiento

de frecuencia. Abril 16, 2018, de Wikipedia Sitio web: Wikipedia. (Noviembre 14, 2017). Modulacion por desplazamiento de amplitud. Abril 16, 2018, de Wikipedia Sitio web:  https://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_desplaza miento_de_amplitud  Wikipedia. (Mayo 26, 2018). Modulacion por desplazamiento de

amplitud y fase. Abril 16, 2018, de Wikipedia Sitio web:  https://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_desplaza miento_de_amplitud_y_fase  Wikipedia. (Mayo 25, 2016). Modulacion por desplazamiento de

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 Pablo Turmero. (Noviembre 30, 2017). Transmision de señales

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