Transmisión Digital • Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK) ð Modulación digital de magnitud constante, similar a la modulación de fase convencional que tiene: señal de entrada binaria y salida con un número limitado de fases. ð Tipos: ü PSK Binario: Ÿ Dos fases de salida para una sola frecuencia portadora ü PSK M- ario: Ÿ M fases de salida para una sola frecuencia portadora. Ÿ M se relaciona con el número de bits (N) de N = log M 2 entrada al modulador antes de un cambio en M = 2N la salida. FOCC FOCC -- UNET UNET 11 1 Transmisión Digital • Modulación por Desplazamiento de Fase Binaria (BPSK) ð Conforme la señal de entrada cambia de estado, la fase de la portadora de salida se desplaza entre dos ángulos con una diferencia de 180° entre ellos. ð Transmisor de PSK binario: T1 Entrada de Datos Binarios Modulador Balanceado Filtro Pasa Banda BPF Salida de PSK Analógica Entrada de Portadora de Referencia T2 D3 D4 Salida Modulada D2 Oscilador de la Portadora de Referencia MODULADOR BPSK FOCC FOCC -- UNET UNET D1 MODULADOR BALANCEADO Entrada Binaria 22 2 Transmisión Digital • Señales en el Transmisor BPSK ð Señal de Entrada Binaria: 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0° 180° 0° 180° 0° 180° ð Señal de Salida Analógica: 180° FOCC FOCC -- UNET UNET 0° 180° 0° 180° 33 3 Transmisión Digital • Señal de salida en el Transmisor BPSK ø Tabla de Verdad É Diagrama de Constelación Entrada Fase de Binaria Salida 0 lógico... 180º 1 lógico... 0º ü También conocido como Diagrama de Espacio de Estado de Señal +90º +90º Cos(ωct) ±180º 0 lógico ±180º -Sen(ωct) 0 lógico 0º 1 lógico 0º Sen(ωct) 1 lógico -90º -90º -Cos(ωct) FOCC FOCC -- UNET UNET ï Diagrama Fasorial 44 4 Transmisión Digital • Ancho de Banda de una Señal BPSK ð El modulador balanceado es un modulador de producto, la señal de salida es el producto de las dos señales de entrada.( ±1 ⇒ ±Sen[ωct]) Entrada 0 1 T1 f=fb/2 FOCC FOCC -- UNET UNET 0 Frecuencia fundamental más alta Entrada binaria Salida Modulador analógica de BPSK (Balanceado) Portadora de Referencia ð La máxima frecuencia fundamental de la señal moduladora (onda cuadrada) es la mitad de la razón de bits de entrada (fa = fb/2). 55 5 Transmisión Digital • Ancho de Banda de una Señal BPSK ð Matemáticamente: Salida = Sen(ωa t ) ∗ Sen(ωc t ) ω a = Máx. Frecuencia Fundamental Moduladora ω = Frecuencia Portadora de Referencia c Salida = 1 Cos[(ωc − ωa )t ] − 1 Cos[(ωc + ωa )t ] 2 2 ø Espectro de Frecuencias: ½ ωc -ωa ωc ωc +ωa -½ FOCC FOCC -- UNET UNET ø Ancho de Banda Mínimo: ü ωN = (ωc+ ωa)-(ωc- ωa) ωN = 2ωa ü fN = 2fa = 2fb/2 ü fN = fb 66 6 Transmisión Digital • Receptor de BPSK ð Conformado básicamente por tres bloques: • Recuperación de Portadora: Circuito que detecta y regenera una señal de portadora que es coherente, tanto en frecuencia como en fase, con la señal portadora del transmisor original. Modulador Balanceado LPF Recuperación Coherente de Portadora RECEPTOR BPSK ‚ Modulador Balanceado: Realiza el producto entre la señal BPSK y la Portadora recuperada. ƒ Filtro Pasa Bajas (LPF): Separa los datos binarios recuperados de la señal demodulada compleja. FOCC FOCC -- UNET UNET 77 7 Transmisión Digital • Modulación por Desplazamiento de Fase Cuaternaria (QPSK) ð Técnica de codificación M-aria, con M=4, en la cual existen cuatro posibles fases de salida. ð Generar esas cuatro fases de salida hace necesario contar con cuatro condiciones diferentes de entrada, para lo cual se agrupan de dos a dos (dibit) los bits de la entrada binaria. ð Los dibit posibles son: 00 - 01 - 10 - 11 ð Por cada dibit (dos bits) introducido al modulador ocurre un cambio en la señal de salida, ocasionando que la Tasa de Baudios sea entonces la mitad de la Tasa de bits. FOCC FOCC -- UNET UNET 88 8 Transmisión Digital • Transmisor QPSK Canal I (fb/2) 1 lógico = + 1 V 0 lógico = - 1 V Entrada Buffer Datos de entrada binarios (fb) Reloj de bits I Oscilador de la Portadora de Referencia (Sen[wct]) Modulador Balanceado ±Sen(wct) Sen(wct) Salida de QPSK (fb/2) Sumador Lineal Q BPF Desplazamiento de Fase (90º) ÷2 Cos(wct) 1 lógico = + 1 V 0 lógico = - 1 V Canal Q (fb/2) FOCC FOCC -- UNET UNET Modulador Balanceado ±Cos(wct) 99 9 Transmisión Digital • Ancho de Banda de una Señal QPSK ð Cada modulador balanceado recibe un canal (I o Q), cuya tasa de bits es fb/2. Entrada 0 0 1 1 4Tb f=fb/4 Frecuencia fundamental más alta ð La máxima frecuencia fundamental de la señal moduladora (onda cuadrada) es la mitad de la razón de bits del canal Q o I (fa = fb/4). ½ ð Ancho de Banda Mínimo: ü ωN = (ωc+ ωa)-(ωc- ωa) à ωN = 2ωa ü fN = 2fa = 2fb/4 à fN = fb /2 FOCC FOCC -- UNET UNET ωc -ωa ωc ωc +ωa -½ 10 10 10 Transmisión Digital • Receptor de QPSK Canal I - Sen(wct)+ Cos(wct) (Sen(wct)) (- Sen(wct)+ Cos(wct)) LPF -½ V(0 lógico) Sen(wct) - Sen(wct)+ Cos(wct) BPF Detector de Producto Derivador de Potencia Recuperación Portadora (Sen[wct]) Señal QPSK de Entrada Q (+90º) Datos Binarios de Recepción Cos(wct) - Sen(wct)+ Cos(wct) Canal Q FOCC FOCC -- UNET UNET I Detector de Producto ½ V(1 lógico) LPF (Cos(wct)) (- Sen(wct)+ Cos(wct)) 11 11 11 Transmisión Digital • QPSK de Compensación Datos de Entrada Canal I ÷ Modulador Modulador Balanceado ½ Retardo de Bit Sen(wct) Oscilador de la Portadora de Referencia Sumador Lineal Salida de QPSK (fb) BPF (+90º) É Diagrama de Constelación Cos(wct) Modulador Balanceado Datos de Entrada Canal Q Q I 1 0 É Alineación de Bits Datos de Entrada Canal I (135º) Cos(ω ct) Q I 1 1 (45º) tb b0 b1 b2 b3 -Sen(ω ct) Sen(ω ct) t b/2 Datos de Entrada Canal Q FOCC FOCC -- UNET UNET b0 tb b1 b2 b3 Q I 0 0 (-135º) Q I -Cos(ω ct) 0 1 (-45º) 12 12 12 Transmisión Digital • PSK de Ocho Fases (8 - PSK) ð Técnica de codificación M-aria, con M=8, en la cual existen ocho posibles fases de salida. Los bits de entrada se agrupan de tres a tres (tribit, 23 = 8). La tasa de bits de cada canal será fb/3 y la tasa de baudios igualmente fb/3. ð Diagrama de bloques del Modulador 8 - PSK fb/3 I Convertidor PAM Modulador de 2 a 4 C Datos de Entrada fb Q I C fb/3 Oscilador de Referencia Sen(wct) Sumador Lineal Salida de 8-PSK (fb/3) (+90º) C fb/3 Cos(wct) Q Convertidor PAM Modulador de 2 a 4 FOCC FOCC -- UNET UNET Balanceado Balanceado 13 13 13 Transmisión Digital ø • Convertidores de Nivel 2 a 4. Tabla de Verdad. Canal I. Canales I y Q. Entrada Binaria I C 0 0 ø Tabla de Verdad. Canal Q. Salida -0.541V Entrada Binaria C Salida 0 1 -1.307V Q 1 0 +0.541V 0 1 1 1 +1.307V 0 0 -0.541V 1 1 +1.307V 1 0 +0.541V +1.307V -1.307V +0.541V 0V -0.541V -1.307V FOCC FOCC -- UNET UNET ï Niveles PAM 14 14 14 Transmisión Digital ø • Señales de salida en el Modulador 8 - PSK Tabla de Verdad Entrada Binaria Fase de Salida de 8 - PSK Q I C 0 0 0 -112.5º 0 0 1 -157.5º 0 1 0 -67.5º 0 1 1 -22.5º 1 0 0 +112.5º 1 0 1 +157.5º 1 1 0 +67.5º 1 1 1 +22.5º FOCC FOCC -- UNET UNET É Diagrama Fasorial -0.541Sen(ω ct)+1.307Cos(ω ct) 1 0 0 -1.307Sen(ω ct)+0.541Cos(ω ct) 1 0 1 -1.307Sen(ω ct)-0.541Cos(ω ct) 0 0 1 -0.541Sen(ω ct)-1.307Cos(ω ct) 0 0 0 +0.541Sen(ω ct)+1.307Cos(ω ct) 1 1 0 +1.307Sen(ω ct)+0.541Cos(ω ct) 1 1 1 +1.307Sen(ω ct)-0.541Cos(ω ct) 0 1 1 +0.541Sen(ω ct)-1.307Cos(ω ct) 0 1 0 15 15 15 Transmisión Digital • Ancho de Banda de la Señal 8 - PSK ð Cada modulador balanceado recibe un canal (I o Q), cuya tasa de bits es fb/3. Entrada 0 0 0 1 1 1 6Tb f=fb/6 Frecuencia fundamental más alta ð La máxima frecuencia fundamental de la señal moduladora (onda cuadrada) es la mitad de la razón de bits del canal Q o I (fa = fb/6). Igualmente la Tasa de Baudios es fb/3. ð Ancho de Banda Mínimo: ü ωN = (ωc+ ωa)-(ωc- ωa) à ωN = 2ωa ü fN = 2fa = 2fb/6 à fN = fb /3 FOCC FOCC -- UNET UNET ½ ωc -ωa ωc ωc +ωa -½ 16 16 16 Transmisión Digital • Receptor de 8 - PSK Canal I Señal QPSK de Entrada Derivador de Potencia Recuperación Portadora (Sen[wct]) Detector de Producto PAM Nivel 4 Convertidor I de Analógico a Digital C Sen(wct) Q I C (+90º) Convertidor de Paralelo a Serial Cos(wct) Canal Q FOCC FOCC -- UNET UNET Detector de Producto Convertidor C de Analógico PAM Nivel 4 a Digital Q Datos Binarios de Recepción 17 17 17