Fundamentos de Modulación - Departament d'Informàticainformatica.uv.es/iiguia/TSTD/tema2/presentatema2.pdf · Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK) Relación entre FM y PM

Modulación con portadora analógicaMuestreo de señal: Modulación por pulsos

Modulación con portadora y moduladora digitalModulación en espectro expandido: CDMA

Fundamentos de Modulación

Juan Manuel Orduña Huertas

Telemática y Sistemas de Transmisión de Datos - Curso2005/2006

Juan Manuel Orduña Huertas TSTD - Tema 2



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1 Modulación con portadora analógicaModulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)

2 Muestreo de señal: Modulación por pulsosModulación PAM, PWM y PDM

3 Modulación con portadora y moduladora digital

4 Modulación en espectro expandido: CDMA




Modulación AMModulación FM y PMModulación por Desplazamiento en Amplitud (ASK)Modulación por Desplazamiento en Frecuencia (FSK)Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK)

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Definición

UAM(t) = V0 [1 + m x(t)] cos(2πfpt) (1)





Sobremodulación.





Cálculo de Índice de Modulación.





Espectro y Potencia de AM

F (UAM(t)) =V0

2[δ (f − fp) + δ (f + fp)]+

mV0

2[X (f − fp) + X (f + fp)]

(2)

δ(ω) =

{1 ω = 00 ω 6= 0

B = 2W (3)

P̄ =V 2

02

+m2V 2

02

x̄(t)2 =V 2

02

[1 + m2x̄(t)2

](4)





Conclusiones sobre AM

Al menos el 50 % de la potencia de la señal modulada seusa para transmitir la señal portadora, que no contieneinformación.La señal transmitida contiene información redundante, yaque transmite 2 veces el espectro de la señal moduladoraEl ancho de banda de la señal modulada es el doble delancho de banda de la señal en banda base

UDBL(t) = V0 m x(t) cos(2πfpt) (5)





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Relación entre FM y PM





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Amplitude Shift Keying

UASK(t) = A[1 ± V

A

]cos(2πfpt) = A [1 ± m] cos(2πfpt)

(6)





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Definición. Uso

UFSK(t) =

{A cos(2πf1t + Θp) f1 = fp + ∆fp ⇔ ”1”A cos(2πf2t + Θp) f2 = fp −∆fp ⇔ ”0”

(7)





MFSK: MFSK Múltiple

UMFSK(t) = A cos(2πfi t) 1 ≤ i ≤ M (8)fi = fc + (2i − 1−M)fdfc = la frecuencia de la portadorafd = la diferencia mínima de frecuencias entrecualquier tono y la frecuencia portadoraM = número de elementos de señalización diferentes(4, 8,16, etc.) = 2L

L = número de bits por elemento de señalización

0 1 1 1

Time

Figure 5.9 MFSK Frequency Use (M = 4)

Freq

uenc

y

0 0Data

1 1 11 0 1 10 0 0 0 0 1 1

fc Wdfc + fdfc – fd

fc + 3 fd

fc – 3 fd

Ts

T





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BPSK: PSK Binario

UBPSK(t) =

{A cos(2πfpt + π) ⇔ ”0”A cos(2πfpt) ⇔ ”1”

(9)

B = 2wm = 2Vtrans

2= Vtrans (10)





BPSK: Diagrama Constelación





QPSK: PSK Cuaternario

UQPSK(t) =

A cos(2πfpt + 45o) ⇔ ”11”A cos(2πfpt + 135o) ⇔ ”10”A cos(2πfpt + 225o) ⇔ ”00”A cos(2πfpt + 315o) ⇔ ”01”

(11)





Diagrama constelación QPSK





Modulación 8-BPSK





Modulación 16-BPSK





Modulación 8-QAM





Modulación 16-QAM




Modulación PAM, PWM y PDM

Teorema de Muestreo





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Modulación por amplitud de pulso (PAM)





Modulación por duración de pulso (PWM)





Modulación por posición de pulso (PPM)





Modulación PCM





Cuantificación




Técnicas de recodificación




Técnicas de inserción de bits




Concepto de espectro expandido

Input data

Spreadingcode

Spreadingcode

Channelencoder Modulator Channel De-

modulatorChanneldecoder

Output data

Pseudonoisegenerator

Figure 9.1 General Model of Spread Spectrum Digital Communication System

Pseudonoisegenerator




Espectro expandido por salto de frecuencias: FHSS

Figure 9.2 Frequency Hopping Example

f1

5

f2

8

f3

3

f4

7

f5

1

f6

4

f7

6

f8

2

Energy

Frequency

(a) Channel assignment

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

Frequency

Time

(b) Channel use




FHSS lento

Time

Figure 9.4 Slow Frequency Hop Spread Spectrum Using MFSK (M = 4, k = 2)

Input binary data

MFSKsymbol

Ts

T

Tc

Wd

Ws

Wd

Wd

Wd

Freq

uenc

y

0 1

00 11 01 10 00 PN sequence

1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1




FHSS rápido

Time

Figure 9.5 Fast Frequency Hop Spread Spectrum Using MFSK (M = 4, k = 2)

Ts

Tc

T

Wd

Ws

Wd

Wd

Wd

Freq

uenc

y

Input binary data

MFSKsymbol

0 1

00 11 01 10 00 10 00 11 10 00 10 11 11 01 00 01 10 11 01 10 PN sequence

1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1




Acceso Múltiple por División de Código: CDMA

User A

Code Message "1101" Encoded

User B

User C

Figure 9.10 CDMA Example




Table 9.1 CDMA Example

(a) User's codes

User A 1 –1 –1 1 –1 1User B 1 1 –1 –1 1 1User C 1 1 –1 1 1 –1

(b) Transmission from A

Transmit (data bit = 1) 1 –1 –1 1 –1 1Receiver codeword 1 –1 –1 1 –1 1Multiplication 1 1 1 1 1 1 = 6

Transmit (data bit = 0) –1 1 1 –1 1 –1Receiver codeword 1 –1 –1 1 –1 1Multiplication –1 –1 –1 –1 –1 –1 = –6

(c) Transmission from B, receiver attempts to recover A's transmission

Transmit (data bit = 1) 1 1 –1 –1 1 1Receiver codeword 1 –1 –1 1 –1 1Multiplication 1 –1 1 –1 –1 1 = 0

(d) Transmission from C, receiver attempts to recover B's transmission

Transmit (data bit = 1) 1 1 –1 1 1 –1Receiver codeword 1 1 –1 –1 1 1Multiplication 1 1 1 –1 1 –1 = 2

(e) Transmission from B and C, receiver attempts to recover B's transmission

B (data bit = 1) 1 1 –1 –1 1 1C (data bit = 1) 1 1 –1 1 1 –1Combined signal 2 2 –2 0 2 0Receiver codeword 1 1 –1 –1 1 1Multiplication 2 2 2 0 2 0 = 8


Apéndice Lecturas recomendadas

Bibliografía I

Andrew S. Tanenbaum, “Redes de Computadores”, Ed.Prentice Hall, 4a. ed., 2003

William Stallings, Çomunicaciones y Redes decomputadores", Ed. Prentice-Hall, 7a. Edición, 2004


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