TECNICAS DE MODULACION

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TECNICAS DE MODULACION
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MODULACION

• Proceso de transformar informacion de su forma
  original a una forma mas adecuada para su
  transmision.
• Demodulacion es el proceso inverso.

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• La modulacion se realiza en el transmisor del
  circuito llamado modulador, la demodulacion se
  realiza en el receptor del circuito llamado
  demodulador.

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MODULACION EN AMPLITUD

• Es el preoceso de cambiar la amplitud de una
  portadora de frecuencia relativamente alta de
  acuerdo a la amplitud de la señal modulante
  (informacion).
• Con la modulacion en amplitud, la informaicon se
  imprime sobre la portadora en forma de cambios de
  amplitud

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• La modulacion de amplitud se utiliza en la
  radiodifusion de señales de audio y video.
• La banda de radiodifusion abarca de 535 a 1605
  Khz.
• La modulacion de amplitud tambien se utliza para
  las comunicaciones de radio movil, como una banda
  civil CB.

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• Un modulador AM es un aparato no lienal con dos
  señales de informacion de entrada una señal
  portadora de amplitud constante y de frecuencia
  sencilla y la señal de informacion.
• La informacion modula la portadora, debido a esto
  se llama señal modulante, la resultante se llama
  onda modulada o señal modulada.

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Ejemplo

• Para un modulador de AM DSBFC con una frecuencia
  portadora fc 100khz y una frecuencia maxima de
  la señal modulante
• f m(max) 5 khz , determine
• a) Limites de frecuencia en las bandas lateral
  superior e inferior
• b)Ancho de banda
• c) Frecuencias laterales superior e inferior
  producidas cuando la señal modulante es un tono
  de 3 Khz de frecuencia simple
• d) Dibujar frecuencia de salida

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• a) Banda lateral inferior
• LSBfc fm(max) a fc (100-5)
• 95khz a 100 khz
• Banda lateral superior
• USB fc a fc fm(max) (100 5)
• 100kz a 105khz

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• b) Ancho de banda
• B 2 fm(max) 2(5) 10 khz
• c) La frecuencia lateral superior
• fusf fc fm 100 3 103khz
• La frecuencia lateral inferior
• flsf fc - fm 100-3 97khz

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• d) El espectro de frecuencia de salida

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Coeficiente de modulacion y porcentaje de
modulacion

• El coeficiente de modulacion es un termino
  utilizado para describir la cantidad de cambio de
  amplitud (modulacion)presente en una forma de
  onda AM.

m el coeficiente de modulacion Em cambio de
pico en amplituddel voltaje de la forma de onda
de salida Ec amplitud del voltaje de la
portadora no modulada
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Analisis de AM en el dominio del tiempo
Frecuencia laterial superior
Frecuencia laterial inferior
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Distribucion de la potencia de AM
Pc potencia de la portadora Ec Voltaje pico
de la portadora R Resistencia de carga Pusb
Potencia de bandas laterales Pt Potencia total
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FRECUENCIA MODULADA

• La modulación de frecuencia es una modulación
  angular que transmite información a través de una
  onda portadora variando su frecuencia
• La frecuencia modulada es usada comúnmente en las
  radiofrecuencias de muy alta frecuencia por la
  alta fidelidad de la radiodifusión de la música y
  el habla

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• Una de sus ventajas respecto a la AM es que a la
  FM apenas le afectan las interferencias y
  descargas estáticas.
• Sus características principales son su modulación
  y propagación por ondas directas como
  consecuencia de su ubicación en la banda de
  frecuencia de VHF

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• La modulación en frecuencia consiste en variar la
  frecuencia de la portadora proporcionalmente a la
  frecuencia de la onda moduladora (información),
  permaneciendo constante su amplitud
• Lo que genera un incremento en las bandas
  laterales y por lo tanto un canal mas ancho de
  FM, obteniendo mayor calidad de reproducción e
  inmunidad a las interferencias electicas

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CONVERSION ANALOGICA DIGITAL

• El término ANALÓGICO en la industria de las
  telecomunicaciones y el cómputo siginica todo
  aquel proceso entrada/salida cuyos valores son
  continuos. Algo continuo es todo aquello de puede
  tomar una infinidad de valores dentro de un
  cierto limite, superior e inferior.

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• El témino DIGITAL de la misma manera involucra
  valos de entrada/salida discretos. Algo discreto
  es algo que puede tomar valores fijos. El el caso
  de las comunicaciones digitales y el cómputo,
  esos valores son el CERO (0) o el UNO (1)

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• La conversión Analógico-Digital consta de varios
  procesos
• Muestreo
• Cuantización
• Codificación

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• Muestreo
• Toda la tecnología digital (e.g. audio, video)
  está basado en la técnica de muestreo . En
  música, cuando una grabadora digital toma una
  muestra, básicamente toma una fotografía fija de
  la forma de onda y la convierte en bits, los
  cuales pueden ser almacenados y procesados.
  Comparado con la grabación analógica, la cual
  está basada en registros de voltaje como patrones
  de magnetización en las partículas de óxido de la
  cinta magnetica. El muestreo digital convierte el
  voltaje en números (0s y 1s) los cuales pueden
  ser fácilmente representados y vueltos nuevamente
  a su forma original.

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• La razón de muestreo determina el rango de
  frecuencias ANCHO DE BANDA de un sistema. A
  mayores razones de muestreo, habrá más calidad o
  precisión.

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• Cuantización
• Es el proceso de convertir valores continuos
  voltajes en series de valores discretos.
• Mientras que el muestreo representa el tiempo de
  captura de una señal, la cuatización es el
  componente amplitud de el muestreo

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• Codificación
• La codificación es la representación númerica de
  la cuantización utilizando códigos ya
  establecidos y estándares. el código más
  utilizado es el código binario, pero también
  existen otros tipos de códigos que son empleados.
  A continuación se presenta una tabla donde se
  representan los números del 0 al 7 con su
  respectivo código binario. Como se ve, con 3
  bits, podemos representar ocho estados o niveles
  de cuantización.

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Número Código binario
0 000
1 001
2 010
3 011
4 100
5 101
6 110
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• Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon
• El teorema de muestreo de Nyquist-Shannon es un
  teorema fundamental de la teoría de la
  información, especialmente útil en las
  telecomunicaciones, también se le conoce como
  teorema de muestreo de Whittaker-Nyquist-Kotelniko
  v-Shannon, o simplemente criterio de
  Nyquist.          Este teorema fue formulado en
  forma de conjetura por primera vez por Harry
  Nyquist en 1928, y fue probado formalmente por
  Claude E. Shannon en 1949           El teorema
  afirma que cuando se muestrea una señal, la
  frecuencia de muestreo debe ser mayor que dos
  veces el ancho de banda de la señal de entrada,
  para poder reconstruir la señal original a partir
  de las muestras.

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MODULACION BANDA BASE

• El término banda base se refiere a la banda de
  frecuencias producida por un transductor, tal
  como un micrófono, un manipulador telegráfico u
  otro dispositivo generador de señales, antes de
  sufrir modulación alguna.
• Banda base es la señal de una sola transmisión en
  un canal, banda ancha significa que lleva más de
  una señal y cada una de ellas se transmite en
  diferentes canales, hasta su número máximo de
  canal

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• En los sistemas de transmisión, la banda base es
  generalmente utilizada para modular una
  portadora. Durante el proceso de demodulación se
  reconstruye la señal banda base original. Por
  ello, la banda base describe el estado de la
  señal antes de la modulación y de la
  multiplexación y después de la demultiplexación y
  demodulación.

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• Multiplexación es la combinación de dos o más
  canales de información en un solo medio de
  transmisión usando un dispositivo llamado
  multiplexor
• Demultiplexación es la recuperación de dos o más
  canales de información en un solo medio de
  transmisión usando un dispositivo llamado
  demultiplexor

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• Modulación Banda Base
• Conjunto de señales que no sufren ningún proceso
  de modulación a la salida de la fuente que las
  origina, es decir son señales que son
  transmitidas en su frecuencia original. Dichas
  señales se pueden codificar y ello da lugar a los
  códigos de banda base.Las señales empleadas en
  banda base se pueden clasificar de la siguiente
  forma

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• Los datos se codifican para solucionar los
  siguientes aspectos inherentes a la banda base

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• NRZ
• Se pueden utilizan los código NonRetourn to Zero
  Level (NRZ-L), de los cuales los más empleados
  son el unipolar y el bipolar.
•  

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• BIPOLAR

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• Código HDB3
• En el mismo un 1 se representa con polaridad
  alternada mientras que un 0 toma el valor 0. Este
  tipo de señal no tiene componente continua ni de
  bajas frecuencias pero presenta el inconveniente
  que cuando aparece una larga cadena de ceros se
  puede perder el sincronismo al no poder
  distinguir un bit de los adyacentes.

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• Para evitar esta situación este código establece
  que en las cadenas de 4 bits se reemplace el
  cuarto 0 por un bit denominado bit de violación
  el cual tiene el valor de un 1 lógico.
• En las siguientes violaciones, cadenas de cuatro
  ceros, se reemplaza por una nueva secuencia en la
  cual hay dos posibilidades
• 000V
• R00V
• Donde V es el bit de violación y R es un bit
  denominado bit de relleno.

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• Para decidir cual de las dos secuencias se debe
  utilizar se deben contar la cantidad de unos
  existentes entre la última violación y la actual.
  Si la cantidad es par se emplea la secuencia R00V
  y si es impar la secuencia 000V.
• El primer pulso de violación lleva la misma
  polaridad del último 1 transmitido de forma de
  poder detectar que se trata de un bit de
  violación.
• En la combinación R00V el bit de violación y el
  de relleno poseen la misma polaridad.

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• B8ZS (Bipolar 8-Zero Substitution)
• B8ZS la sustitución bipolar de 8 ceros, también
  llamada la sustitución binaria de 8 ceros, el
  canal claro, y 64claros.

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• Generalmente, cuando sucesivos "unos" son
  transmitidos, uno tiene un voltaje positivo y el
  otro tiene un voltaje negativo.
• Es decir, cuando aparecen 8 "ceros" consecutivos,
  se introducen cambios artificiales en el patrón
  basados en la polaridad del último bit 'uno'
  codificadoV Violación, mantiene la polaridad
  anterior en la secuencia.B Transición, invierte
  la polaridad anterior en la secuencia.Los ocho
  ceros se sustituyen por la secuencia 000V
  B0VBB8ZS está basado en el antiguo método de
  codificación llamado Alternate Mark Inversion (
  AMI).

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TECNICAS DE MODULACION
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• Modulación es el proceso de variar una
  característica de una portadora de acuerdo con
  una señal que transporta información.
• El proposito es sobreponer señales en las ondas
  portadoras.

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• Métodos básicos
• Modulación de amplitud AM
• Modulación de la frecuencia FM
• Modulación de la Fase PM

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• La portadora es una onda electica combinada con
  la señal de información y que se transporta por
  el canal de comunicaciones

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• Tres aspectos de la onda basica se pueden modular
• Amplitud
• Frecuencia
• Fase

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MODULACION ASK

• Es una modulación de amplitud donde la señal
  moduladora (datos) es digital. Los dos valores
  binarios se representan con dos amplitudes
  diferentes y es usual que una de las dos
  amplitudes sea cero es decir uno de los dígitos
  binarios se representa mediante la presencia de
  la portadora a amplitud constante, y el otro
  dígito se representa mediante la ausencia de la
  señal portadora.

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• La técnica ASK se utiliza para la transmisión de
  datos digitales en fibras ópticas, en los
  transmisores con LED, la expresión de la señal
  modulada sigue siendo válida. Es decir, un
  elemento de señal se representa mediante un pulso
  de luz, mientras que el otro se representa
  mediante la ausencia de luz. Los transmisores
  láser tienen normalmente un valor de
  desplazamiento, "bias", que hace que el
  dispositivo emita una señal de alta intensidad
  para representar un elemento y una señal de menor
  amplitud para representar al otro.

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FSK - Desplazamiento de frecuencia

• FSK (Frequency-shift keying), es una modulación
  de frecuencia donde la señal moduladora (datos)
  es digital. Los dos valores binarios se
  representan con dos frecuencias diferentes (f1 y
  f2) próximas a la frecuencia de la señal
  portadora fp.
• Generalmente f1 y f2 corresponden a
  desplazamientos de igual magnitud pero en
  sentidos opuestos de la frecuencia de la señal
  portadora.

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PSK - Desplazamiento de fase

• PSK (Phase-shift keying), es una modulación de
  fase donde la señal moduladora (datos) es
  digital.
• Existen dos alternativas de modulación PSK PSK
  convencional, donde se tienen en cuenta los
  desplazamientos de fase y PSK diferencial, en la
  cual se consideran las transiciones.

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• Modulación MPSK (Multi-PSK)
• En este sistema la fase de la señal portadora
  puede tomar secuencialmente N valores posibles
  separados entre sí por un ángulo

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• Este es un caso de transmisión multinivel, donde
  la portadora tomará los N valores posibles de
  acuerdo a los niveles de amplitud de la señal
  moduladora.
• Dado que la cadencia de una transmisión de datos
  binarios está dada por la cantidad de veces que
  una señal cambia de nivel, observaremos como
  podemos enviar dos unidades de información (dos
  bits), mediante un solo cambo de nivel.

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• Si a los bits de la cadena de información los
  tomamos de a dos, tendremos
• 10 11 01 00 10 01

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• O sea que al tomar los bits de a dos de una señal
  binaria unipolar, hay solo cuatro combinaciones a
  la cuales se las denomina dibits.
• 00
• 01
• 10
• 11

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• Si a cada par de bits, le asignamos diferentes
  niveles o amplitudes de señal, se obtiene la
  siguiente tabla
• Dibit Nivel Asignado
• 00 0
• 01 1
• 10 2
• 11 3

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• Los cuales se pueden representar de la siguiente
  manera

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MODULACION QAM

• La modulación de amplitud de la cuadratura es un
  sistema de la modulación en el cual los datos son
  transferidos modulando la amplitud de dos ondas
  de portador separadas, sobre todo sinusoidal, que
  son fuera de fase por 90 grados (seno y coseno).

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• Debido a su diferencia de fase, se llaman los
  portadores de la cuadratura, osease la modulación
  de amplitud de la cuadratura es la combinación de
  afinar de la modulación de amplitud y de
  desplazamiento de fase. Es una modulación digital
  avanzada, en la que su eficiencia se utiliza para
  la transmisión de datos a alta velocidad por
  canales con ancho de banda restringido.

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• Se asocian gran cantidad de aplicaciones a ella
• Modems superiores a 2400 bps.
• Multitud de sistemas de transmisión de
  televisión, microondas, satélite, etc.
• En la modulación TCM
• Modems ADSL

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Modulacion con subcanales Velocidad de datos por subcanal Velocidad de datos total
BPSK 125 6
BPSK 187.5 9
QPSK 250 12
QPSK 375 18
16 QAM 500 24
16QAM 750 36
64QAM 1.000 48
64QAM 1.125 54