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ESCUELA DE INGENIERÍA EN MECATRONICA LICENCIATURA EN INGENIERÍA EN MECATRONICA TEORIA DE COMUNICACION Y PROCESAMIENTO DE SEÑALES GR 1 TAREA No.1 INVESTIGACION SOBRE MODULACIONES DIGITALES REALIZADO POR: OSCAR MARIO ACUÑA LOPEZ, 201232357 PROFESOR: ING. LEONARDO SANDOVAL CASCANTE 3 DE SETIEMBRE DEL 2015 2 SEMESTRE DEL 2015 Tabla de Contenido MODULACIÓN 3 MODULACIÓN DIGITAL 3 Ventajas de la modulación digital. 3 CARACTERÍSTICAS DE LA MODULACIÓN DIGITAL 3 Filtrado del canal 3 Modulación Coherente 3 Modulación No Coherente 3 TIPOS DE MODULACIONES DIGITAL 4 ASK 4 PSK 5  Modulación DPSK 6  Modulación BPSK 6  Modulación MPSK (Multi-PSK) 6 FSK 6  FSK de banda reducida o banda angosta 7  FSK de banda ancha 7 QAM 8 BIBLIOGRAFIA 9 Tabla de Figuras Figura 1. Señal ASK 4 Figura 2. Modulador ASK 5 Figura 3.Señal PSK 5 Figura 4.Modulador PSK 6 Figura 5. Señal FSK 7 Figura 6.Modulador FSK 8 MODULACIÓN       Se denomina modulación, a la operación mediante la cual ciertas características de una onda denominada portadora, se modifican en función de otra denominada moduladora, que contiene información, para que esta última pueda ser transmitida. También podemos decir, que la Modulación es una técnica empleada para modificar una señal con la finalidad de posibilitar el transporte de informaciones a través de un canal de comunicación y recuperar la señal en su forma original en la otra extremidad. El concepto de modulación se basa en poder controlar la variación de alguno de los parámetros (amplitud, frecuencia, fase) de una señal, denominada portadora. Tiene por objeto adaptar la información digital al medio radioeléctrico mediante la analogización a frecuencias de microondas. El modulador es un circuito de producto realizado generalmente mediante un puente de diodos (modulador balanceado) que trabaja a una frecuencia intermedia (35, 70, 140 MHz, etc.) entre la banda base y la radiofrecuencia. MODULACIÓN DIGITAL  Modulación digital es el proceso por el que los símbolos digitales se transforman en señales compatibles con el canal de comunicaciones. En las modulaciones paso banda la información modula alguna característica de la portadora. Para enviar información digital puede modularse la amplitud, la frecuencia o la fase de la portadora. Ventajas de la modulación digital. Inmunidad frente al ruido. Fácil de multiplicar. Codificado, encriptación. Modulación-Demodulación con DSPs. CARACTERÍSTICAS DE LA MODULACIÓN DIGITAL Filtrado del canal: Una particularidad del espectro en la transmisión digital es que en un instante de tiempo todo el espectro transmitido le corresponde al mismo bit (canal de información). El espectro de la señal digital antes del modulador es recortado mediante un filtro pasabajos; luego del modulador se filtra mediante un filtro pasabanda. Modulación Coherente: Donde no ocurre variación de fase de la portadora para dígitos del mismo valor. Si la fase de la señal permanece, es decir no se experimenta un cambio brusco de ésta, el método se denomina Modulación de Frecuencia Coherente. Modulación No Coherente: Donde puede ocurrir variación de fase de la portadora para dígitos del mismo valor. TIPOS DE MODULACIONES DIGITAL ASK Modulación por Desplazamiento de Amplitud. Es una modulación de amplitud donde la señal moduladora (datos) es digital. Los dos valores binarios (0 y 1) 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, en este caso la frecuencia y la fase se mantiene constante. Cuando se detecta la presencia de un ‘1’ lógico, la portadora tiene un valor de amplitud máximo. Cuando el valor detectado es un ‘0’ lógico la amplitud de la portadora es cero. Figura SEQ Figura \* ARABIC 1. Señal ASK La modulación en ASK no es otra cosa que una variante de la modulación en AM que se adapta perfectamente a las condiciones de los sistemas digitales, además de que les permite trabajar sobre una sola frecuencia de transmisión en vez de tener que lidiar con pulsos cuadrados que contienen componentes en todas las frecuencias del espectro. Su recuperación también resulta ser más sencilla, dado que sólo depende de sincronizar la frecuencia de las señales sinusoidales que sirven de portadoras y regeneradoras dependiendo si se hallan en el modulador o el demodulador. El ASK por sí sólo, a pesar de todas estas consideraciones, no es uno de los métodos más utilizados debido a que para cada frecuencia es necesario realizar un circuito independiente, además de que sólo puede transmitirse un solo bit al mismo tiempo en una determinada frecuencia. Otro de los inconvenientes es que los múltiplos de una frecuencia fundamental son inutilizables y que este tipo de sistemas son susceptibles al ruido. Este tipo de modulación se aplica mucho en transmisiones con fibra óptica, ya que es muy fácil "encender" y "apagar" el haz de luz; además la fibra soporta las desventajas de los métodos de modulación de amplitud ya que posee poca atenuación. También en transmisión por Cable transoceánico. Figura SEQ Figura \* ARABIC 2. Modulador ASK PSK Consiste en un procedimiento de la onda portadora en función de un bit de dato (0 ,1). Un bit 0 corresponde a la fase 0; en cuanto al bit 1, corresponde a la fase g.  Por tanto, este ángulo está asociado con un dato al ser transmitido y con una técnica de codificación usada para representar un bit. Se caracteriza porque la fase de la señal portadora representa cada símbolo de información de la señal moduladora, con un valor angular que el modulador elige entre un conjunto discreto de "n" valores posibles. Esta modulación también se denomina “por desplazamiento” debido a los saltos bruscos que la moduladora digital provoca en los correspondientes parámetros de la portadora. Un modulador PSK representa directamente la información mediante el valor absoluto de la fase de la señal modulada, valor que el demodulador obtiene al comparar la fase de esta con la fase de la portadora sin modular. Figura SEQ Figura \* ARABIC 3.Señal PSK Figura SEQ Figura \* ARABIC 4.Modulador PSK Modulación DPSK: La modulación por desplazamiento diferencial de fase (DPSK, que viene de differential phase shift keying), es una alternativa para la modulación digital, donde la información binaria de la entrada está compuesta en la diferencia entre las fases de dos elementos sucesivos de señalización, y no en la fase absoluta. Modulación BPSK: Es lo más sencilla de todas, puesto que solo emplea 2 símbolos, con 1 bit de información cada uno. Es también la que presenta mayor inmunidad al ruido, puesto que la diferencia entre símbolos es máxima (180º). Dichos símbolos suelen tener un valor de salto de fase de 0º para el 1 y 180º para el 0. En cambio, su velocidad de transmisión es la más baja de las modulaciones de fase. La descripción matemática de una señal modulada BPSK es la siguiente: s(t) = Am(t)cos(2πfct), donde m(t) = 1 para el bit 1 y m(t) = − 1 para el bit 0, A es la amplitud de la portadora y fc su frecuencia. 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 definido por 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. FSK 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. Figura SEQ Figura \* ARABIC 5. Señal FSK El índice de modulación tiene gran incidencia en la señal modulada y determina los dos tipos fundamentales de FSK: FSK de banda reducida o banda angosta Si el índice de modulación es pequeño,  (esto significa que la variación de frecuencia de la señal modulada produce una diferencia de fase menor que ), se tiene modulación de frecuencia en banda angosta y su espectro de frecuencias es similar al de ASK. La única diferencia es que en este caso, la amplitud de las armónicas se ve afectada por la frecuencia o sea, se tiene una pequeña modulación de amplitud, superpuesta a la FSK. El ancho de banda necesario para FSK de banda angosta es igual al necesario para ASK. FSK de banda ancha Las ventajas de FSK sobre ASK se hacen notables cuando el índice de modulación es grande es decir . Con esta condición se aumenta la protección contra el ruido y las interferencias, obteniendo un comportamiento más eficiente respecto a ASK, puesto que en este caso la pequeña modulación de amplitud mencionada en el caso de FSK de banda angosta, se hace despreciable. La desventaja es que es necesario un mayor ancho de banda, debido a la mayor cantidad de bandas laterales (un par por cada armónica). Figura SEQ Figura \* ARABIC 6.Modulador FSK QAM La Modulación de Amplitud en Cuadratura o QAM es una modulación digital en la que el mensaje está contenido tanto en la amplitud como en la fase de la señal transmitida. Se basa en la transmisión de dos mensajes independientes por un único camino. Esto se consigue modulando una misma portadora, desfasada 90º entre uno y otro mensaje. Esto supone la formación de dos canales ortogonales en el mismo ancho de banda, con lo cual se mejora en eficiencia de ancho de banda que se consigue con esta modulación. La importancia de este sistema de modulación se debe a la gran cantidad de aplicaciones asociadas a ella: Es empleada por módems para velocidades superiores a los 2400 bps (por ejemplo V.22 bis y V.32). Es la modulación empleada en multitud de sistemas de transmisión de televisión, microondas, satélite... Es la base de la modulación TCM (Trellis Coded Modulation), que consigue velocidades de transmisión muy elevadas combinando la modulación con la codificación de canal. Es la base de los módems ADSL (Asymmetric Digital Suscriber Line) que trabajan en el bucle de abonado, a frecuencias situadas entre 24KHz y 1104KHz, pudiendo obtener velocidades de hasta 9Mbps, modulando en QAM diferentes portadoras. BIBLIOGRAFIA Calvo, M. (2008). Comunicaciones y modulaciones digitales. Universidad Politécnica de Madrid. Recuperado de http://www.gr.ssr.upm.es. Sucre, A. Técnicas de modulación digital. Universidad Nacional Experimental Politécnica de Bolivia. Hernaéz, I. Procesado de Señal en Comunicaciones. (Tema 3. Modulación QAM). Recuperado de http://aholab.ehu.es/users/inma/psc/tema3.pdf. Murray, L. Modulación Digital. Universidad Nacional de Rosario. Recuperado de http://www.analfatecnicos.net/archivos/15.ModulacionDigital.pdf.