MODULACIÓN DE LA SEÑAL EN BANDA ANCHA

Modulación en banda ancha Curso 03/04. Pág. 1

MODULACIÓN DE LA SEÑAL EN BANDA ANCHA

I. INTRODUCCIÓN

Modulación

Variación de los parámetros característicos (amplitud, frecuencia, fase) de una señal de referencia -portadora- utilizando como patrón la forma de otra señal -moduladora-. La señal obtenida -modulada- contiene las características (información) de la moduladora.

Objetivos

- Obtener una señal compatible en frecuencia y potencia con el canal que se utilizará para su transmisión

- Garantizar mediante variaciones continuas en línea el sincronismo del receptor


II. MODULACIÓN DE AMPLITUD (ASK)

ASK: Amplitude Shift Keying

Se hace variar la amplitud de la portadora en función de la moduladora:

- Portadora / Ausencia de portadora:


- Dos amplitudes de portadora:

Estudio del espectro

La modulación ASK desplaza el espectro de la moduladora y lo duplica, generando dos bandas laterales (inferior y superior) centradas en la frecuencia portadora. Se denomina transmisión en Doble Banda Lateral (DBL):

Para reducir el espectro y la potencia emitida se puede eliminar (filtrar) una de las bandas laterales. Es lo que se conoce como transmisión en Banda Lateral Única (BLU):


En algunos sistemas, para facilitar la demodulación se envía un residuo de la banda inferior y de la portadora: Transmisión en Banda Lateral Vestigial (BLV):

La modulación ASK es muy sensible al ruido, por lo que tiene un uso limitado en transmisión digital. Se emplea para traslación de frecuencias y en enlaces de alta capacidad.

Ej: Modem V.36

Utiliza un grupo primario de telefonía (60-108 KHz) para transmisión síncrona a 48, 56, 64 y 72 Kbps con banda lateral única y portadora de 100 KHz


III. MODULACIÓN DE FRECUENCIA (FSK)

FSK: Frequency Shift Keying

La frecuencia de la portadora varía en función de la moduladora:

La modulada se puede obtener utilizando un único oscilador de frecuencia variable (modulación coherente) o con dos osciladores conmutados (modulación no coherente):

Estructura espectral

Depende de la frecuencia portadora y de la velocidad de la señal moduladora:


Ej: Modem V.21

Transmisión a 300 bps duplex de forma asíncrona sobre líneas conmutadas a dos hilos

Vm = 300 baudios (una variación de línea por cada bit)


Ej: Modem V.23

Transmisión de datos a 1200 o 600 bps de forma asíncrona o síncrona sobre líneas conmutadas. Semiduplex a dos hilos o duplex a 4 hilos. Opcionalmente puede operar en modo duplex sobre dos hilos con canal de retorno de 75 bps.

IV. MODULACIÓN DE FASE (PSK)

PSK: Phase Shift Keying

Representa los valores binarios mediante variaciones en la fase de la seña portadora.

Modulación de Fase Simple (PSK)

Asigna una fase de la portadora a cada símbolo


Nota: Representación fasorial

Modulación de Fase Diferencial (DPSK)

Los símbolos se representan mediante variaciones en la fase de la portadora (como diferencia entre la fase del intervalo anterior y la del actual)


Modulación QPSK (cuadrifásica diferencial)

Se realizan agrupaciones de dos bits (n=4) y a cada combinación se le asocia una variación de fase.

Solución a)

Solución b) (para garantizar transiciones)


Modulación MPSK (múltiple diferencial)

Agrupa los bits de tres en tres (n=8)

Ej: Modem V.22

Transmisión de datos a 1200 bps duplex de forma asíncrona o síncrona sobre RTB. Utiliza QPSK (1200 bps) o DPSK (600 bps) sobre dos portadoras. A 1200 bps se pueden utilizar dos alternativas (opciones A o B):


Ej: Modem V.26

Transmisión de datos a 2400 bps duplex de forma síncrona sobre líneas a 4 hilos. Utiliza QPSK con dos posibles asignaciones. Vm=1200 baudios (2400/2).

Ej: Modem V.27

Transmisión de datos a 4800 bps duplex de forma síncrona sobre líneas a 4 hilos de calidad especial (M.1020). Utiliza MPSK. Vm=1600 baudios (4800/3).


V. MODULACIONES COMPLEJAS

Utilizan dos portadoras para modular la señal y/o combinaciones de las modulaciones ya estudiadas.

Para poder transmitir dos portadoras moduladas sin interferencias entre ellas se desfasan 90º, dando lugar a la denominada modulación en cuadratura:

Modulación de Amplitud en Cuadratura (QAM)

Las dos portadoras se modulan en amplitud con cuatro niveles. Los bits se agrupan de cuatro en cuatro: los dos primeros modulan en amplitud la portadora A y los dos últimos la B (16 estados):


Modulación de Fase en Cuadratura (QPM)

También se agrupan los bits de 4 en cuatro. Ahora los dos primeros y los dos últimos modulan las dos portadoras en fase QPSK.

Modulación de Fase y Amplitud en cuadratura (QAPM)

Utiliza una única portadora que ahora se modula en fase y amplitud en función de los bits de la agrupación.

Ej: Modem V.29

Transmisión de datos a 9600 bps duplex de forma síncrona sobre líneas a 4 hilos de calidad especial (M.1020). Utiliza QAPM con agrupaciones de 4 bits. El primero modula en amplitud y los tres siguientes en MPSK:

Vm=2400 baudios (9600/4):

También puede operar a velocidades de 7200 y 4800 bps, según recomendaciones V.27 (n=8) y V.26 A (n=4). La


velocidad de modulación Vm se mantiene constante (2400 baudios)

Ej: Modem V.22 bis

Transmisión de datos a 2.400 bps duplex (mediante dos portadoras) sobre líneas conmutadas a 2 hilos. Utiliza QAM con agrupaciones de 4 bits. Los dos primeros establecen un cambio de cuadrante de fase diferencial (00: 90º, 01: 0º, 10: 270º, 11: 180º); los dos últimos definen las amplitudes de portadora:

Ej: Modem V.32

Transmisión de datos a 9600 bps duplex sobre líneas conmutadas a 2 hilos. Utiliza una única portadora y cancelación de eco para conseguir la explotación duplex. Se han definido dos alternativas de modulación:

a) Modulación QAM no redundante. Se toman grupos de 4 bits (n=16). Los dos primeros establecen de forma


diferencial el cuadrante, y los dos últimos las amplitudes.

b) Modulación en rejilla (Trellis) redundante (32 niveles). Se toman grupos de 4 bits (n=16). Los dos primeros establecen de forma diferencial el cuadrante y un bit de redundancia. Este bit y los dos últimos establecen las amplitudes:

Ej: Modem V.32 bis

Transmisión de datos hasta 14.400 bps duplex sobre líneas conmutadas a 2 hilos por cancelación de eco. Utiliza modulación redundante Trellis con grupos de 6 bits:


Además de 14.400, admite velocidades reducidas de 12.000, 9.600, 7.200 y 4.800 bps.

Ej: Modem V.34

Transmisión de datos hasta 28.800 bps duplex sobre líneas conmutadas a 2 hilos por cancelación de eco. Utiliza técnicas adaptativas para aprovechar al máximo la calidad de canal disponible. La velocidad de modulación se negocia en el establecimiento. Corrige la distorsión de e incorpora aleatorización de bits para facilitar el sincronismo.

La modulación emplea una superconstelación de 960 puntos. En la figura se presenta una cuarta parte de ellos (numerada de 0 a 239), que se completa con giros de 90º, 180º y 270º.

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