Comunicaciones

Introducción

La conversión de digital a analógico, o modulación de digital a analógico, es el proceso de cambiar una de las características de una señal de base analógica en información basada en una señal digital (ceros y unos). Por ejemplo, cuando se transmiten datos de una computadora a otra a través de una red telefónica pública, los datos originales son digitales, pero, debido a que los cables telefónicos transportan señales analógicas, es necesario convertir dichos datos. Una onda sinusoidal se define por tres características: amplitud, frecuencia y fase. Cuando se cambian cualquiera de estas características, se crea una segunda versión de esta onda. Si se dice entonces que la onda original representa el 1 binario, la variación puede representar el 0 binario, o viceversa. Por tanto, cambiando el aspecto de una señal eléctrica sencilla hacia delante y hacia atrás, puede servir para representar datos digitales. Cualquiera de las tres características citadas puede alterarse de esta forma, dándonos al menos tres mecanismos para modular datos digitales en señales analógicas: Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK), Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK), y Modulación por desplazamiento de fase (PSK).

Sistemas binarios coherentes: Detección binaria óptima. OOK, BPSK y FSK coherente. Temporización y sincronización

Sistemas binarios coherentes

La modulación Binaria Tiene solo Tres formas Básicos: la amplitud de desplazamiento (ASK), por desplazamiento de fase (PSK), Formas: modulación por Desplazamiento de amplitud (ASK), modulación por Desplazamiento de fase (PSK), por desplazamiento de frecuencia (FSK). y la Frecuencia por Desplazamiento de amplitud (FSK). En esta sección, se presenta los análisis de ruidos para la detección coherente de señales PSK y FSK, asumiendo un modelo de ruido gaussiano blanco aditivo (AWGN)

OOK

Transmisión (modulación) de encendido-apagado (OOK, on-off keying), también denominada transmisión (modulación) por desplazamiento de amplitud (ASK, amplitude shift keying), la cual consiste en activar o desactivar una portadora senoidal con una señal binaria unipolar. Es equivalente a una señal DSB-SC, donde la moduladora es una señal binaria unipolar.

Transmisión por desplazamiento de amplitud (ASK)

Una señal OOK puede recuperarse con un detector de envolvente (detección no coherente) o con un detector de producto (detección coherente), puesto que se trata de una señal de AM. Sin embargo, para detección óptima de señal OOK dañada por ruido blanco aditivo gaussiano (AWGN, Additive white Gaussian noise) se requiere detección de producto con procesamiento de filtro de sincronización.

BPSK

Transmisión por desplazamiento de fase binaria (BPSK, binary phase shift keying), la cual consiste en desplazar la fase de una portadora senoidal 0º o 180º con una señal binaria unipolar. Es equivalente a una modulación PM con una señal digital unipolar o a modular una señal DSB-SC con una forma de onda digital polar.

Transmisión por desplazamiento de fase diferencial (DPSK)

Para detectar señales BPSK se requiere detección síncrona. Sin embargo, aunque una señal BPSK no puede recuperarse incoherentemente, si ésta es codificada diferencialmente antes de la transmisión, la señal de datos se recuperará con el decodificador diferencial mostrado en la figura. La señal BPSK diferencialmente codificada se conoce como DPSK. Para la detección óptima se debe sustituir el filtro pasa bajas por un filtro de sincronización de integración y descarga, y la señal de entrada DPSK se debe pre filtrar con un filtro pasaban da con respuesta al impulso h(t)= π[(t-0.5Tb)/Tb]cos(ωct). En la práctica, lo normal es trabajar con DPSK pues no se requiere de un circuito recuperador de portadora.

FSK

Transmisión por desplazamiento de frecuencia (FSK, frequency shift keying), la cual consiste en desplazar la frecuencia de una portadora senoidal desde una frecuencia de marca (correspondiente al envío de un 1 binario) hasta una frecuencia de espacio (correspondiente al envío de un 0 binario) de acuerdo con la señal de banda base digital. Es idéntica a modular un portadora de FM con una señal digital binaria.

Transmisión por desplazamiento de frecuencia (FSK)

Se puede distinguir entre dos tipos de señal FSK, la FSK de fase discontinua y la FSK de fase continua. En la primera de ellas simplemente se dispone de algún dispositivo que conmuta entre dos osciladores a diferentes frecuencias en función del valor de la señal binaria de banda base. Por ese motivo, la fase de dicha señal suele ser discontinua. La señal FSK de fase discontinua viene dada por

Donde f₁ es la frecuencia de marca y f₂ la frecuencia de espacio. Las señales FSK de fase continua se generan alimentando la señal de datos a un modulador de frecuencia. Esta señal FSK de fase continua viene dada por

Donde m(t) es la señal banda base. Aunque m(t) es discontinua en el momento de conmutación, ɵ(t) no lo es porque es proporcional a la integral de m(t). Si la señal moduladora es binaria se habla de FSK binaria.

FSK Coherente

Esta se refiere cuando en el instante de asignar la frecuencia se mantiene la fase de la señal.

Temporización y sincronización

Métodos de Demodulación Esencialmente hay dos métodos comunes de demodulación o detección de señales moduladas con portadora sinusoidal: 1. La “Demodulación Sincrónica o Coherente” 2. La “Detección de Envolvente” La demodulación o detección sincrónica o coherente consiste simplemente en multiplicar la señal modulada recibida por la portadora, generada localmente, y mediante filtrado pasa bajo se obtiene la señal original portadora de información.

Es necesario que la frecuencia y la fase de la portadora local en el receptor sean idénticas a las de la portadora en el transmisor. Si la frecuencia y la fase son diferentes, se produce una fuerte atenuación que puede hacer desaparecer el mensaje. Para evitar esta

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