La modulación de señales está presente en todos los procesos iniciales
que hacen a las telecomunicaciones, su concepto es muy simple sin embargo,
suele perderse de vista al empezar a estudiar los distintos tipos de
modulaciones analógicas y digitales.
El proceso de establecer una comunicación, mediante una onda acústica,
implica que dicha onda necesita un medio para propagarse, lo hace a la
velocidad del sonido según el medio y no puede propagarse en el vacío. Este
tipo de ondas son fácilmente atenuables y no constituyen un proceso ideal para
establecer vínculos a grandes distancias, además no tienen confidencialidad.
Existen varias razones para modular, entre ellas:
- Facilita la propagaciòn de la señal de información por cable o por el aire.
- Ordena el radioespectro, distribuyendo canales a cada información distinta.
- Disminuye dimensiones de antenas.
- Optimiza el ancho de banda de cada canal.
- Evita interferencia entre canales.
- Protege a la información de las degradaciones por ruido
- Define la calidad de la información trasmitida.
Modulación de señales analógicas.
Moduladores AM
Este es un caso de
modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son
analógicas.
Un modulador AM es un
dispositivo con dos señales de entrada, una señal portadora de amplitud y
frecuencia constante, y la señal de información o moduladora. El parámetro de
la señal portadora que es modificado por la señal moduladora es la amplitud.
En otras palabras, la
modulación de amplitud (AM) es un tipo de modulación lineal que consiste en
hacer variar la amplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de
acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la
información que se va a transmitir.
Moduladores FM
Este es un caso de modulación donde tanto las
señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de
modulación exponencial.
En este caso la señal modulada mantendrá fija su
amplitud y el parámetro de la señal portadora que variará es la frecuencia, y
lo hace de acuerdo a como varíe la amplitud de la señal moduladora.
En otras palabras, la modulación por frecuencia
(FM) es el proceso de codificar información, la cual puede estar tanto en forma
digital como analógica, en una onda portadora mediante la variación de su
frecuencia instantánea de acuerdo con la señal de entrada.
Modulación por fase (PM)
Este
también es un caso de modulación donde las señales de transmisión como las
señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial al igual
que la modulación de frecuencia.
En
este caso el parámetro de la señal portadora que variará de acuerdo a señal
moduladora es la fase.
La
modulación de fase (PM) no es muy utilizada principalmente por que se requiere
de equipos de recepción más complejos que en FM y puede presentar problemas de
ambigüedad para determinar por ejemplo si una señal tiene una fase de 0º o
180º.
Modulación de señales digitales.
Modulación ASK
El primer tipo de
modulaciones paso banda que estudiamos son los impulsos modulados por amplitud.
Estas modulaciones se conocen por la sigla ASK (amplitude shift keying). La
expresión matemática del símbolo es:
Donde m indexa las
diferentes formas de onda que se pueden transmitir, g(t) es la expresión real
en el dominio temporal del impulso conformador y ωc, la pulsación de la
portadora.
La modulación digital
de amplitud más básica es la conocida como OOK (on-off
Keying) o ASK
binaria, en la que el mapeo de la información en la amplitud acaba siendo:
Donde A es el nivel
de amplitud.
Según
esta técnica, enviamos una frecuencia para indicar un 1 y no enviamos nada para
representar un cero. En la siguiente figura vemos la forma de onda de la señal
OOK
 |
| A la izquierda, señal banda base; a la derecha, la forma de onda de la señal ASK binaria |
Modulación FSK
Las modulaciones
digitales de frecuencia FSK (frequencies shift keying) transmiten la
información a la frecuencia que puede tomar un conjunto de valores discretos en
el entorno de la frecuencia portadora. En este caso, las M formas de onda de la
señal se pueden describir con cualquiera de las tres expresiones equivalentes:
Para
donde g(t) es la expresión real en el dominio
temporal del impulso conformador, fd representa el salto de frecuencia mínimo e
Im, el conjunto de valores:
El cambio repentino
de una frecuencia a otra se puede hacer conmutando la salida de M osciladores
sintonizados en las frecuencias deseadas cada T segundos.
Sin embargo, la
conmutación entre osciladores provoca que el espectro de la señal presente
grandes lóbulos laterales que se expanden fuera de la banda de interés y
originan interferencias. Aunque sea una modulación sencilla de generar y de
demodular, constituye un motivo para que las modulaciones FSK puras no se
utilicen en la práctica.
Modulación PSK
En las modulaciones
digitales de fase PSK (phase shift keying) las M formas de onda de la señal se
representan con cualquiera de las tres expresiones equivalentes presentadas a
continuación:
Donde m = 0 1, 2, ...
M, 0 ≤ t ≤ T y g(t) es la expresión real en el dominio temporal del impulso
conformador. Vemos que si distribuimos las fases de manera equiespaciada
podemos tener θm, los M posibles valores de las fases de la señal que
transmiten la información.
Un caso especial por
su simplicidad es cuando la fase solo toma dos valores posibles (m = 1,2);
entonces las modulaciones se conocen como BPSK. En la figura representamos su
forma de onda.
 |
| Las elipses marcan las discontinuidades de fase de la señal al cambiar de 0 a 1 y de 1 a 0. |
Modulación QAM
Las modulaciones QAM
(quadrature amplitude modulation)
utilizan dos portadoras en cuadratura para transmitir la información. La
correspondiente forma de onda de la señal puede ser expresada de la manera
siguiente:
Para 0 ≤ t ≤ T, donde m = 1, 2, ..., M y en que g(t)
es el impulso conformador. Equivalentemente:
Donde Vm y θm se
relacionan con am y bm según:
De estas expresiones se
puede interpretar que la información se transmite tanto en la fase como en la
amplitud. Las señales QAM pueden ser vistas como una combinación lineal de dos
funciones ortonormales f1(t) y f2(t).
Bibliografía
Artés, A.; Pérez, F.
(2007). Comunicaciones digitales. Madrid: Pearson Educación.
Crespo, C. (2008).
Radiocomunicación. Madrid: Pearson Educación.
Tomasi, W. (2003). Sistemas
de comunicaciones electrónicas (4.a ed.) México: Pearson Educación.
Commons., C. (s.f.). Ayuda
Electronica. Recuperado el 06 de Febrero de 2016, de
http://ayudaelectronica.com/concepto-modulacion-de-senales/
Desconocido. (s.f.). Galeon.com.
Recuperado el 07 de Febrero de 2016, de
http://modul.galeon.com/aficiones1359485.html
No hay comentarios.:
Publicar un comentario