INFORME MODULACION QPSK

Informe de Modulación QPSK

Lucy Marcela Silva Moncada

Ingeniería En Telecomunicaciones, Unidades Tecnológicas De Santander

Bucaramanga, Colombia

lumasimo@hotmail.com

Resumen---El presente informe tiene como fin mostrar resultados de un modelo de modulación QPSK en MatLab. Para ello utilizamos el Sistema de Control Toolbox. Las funciones tendrán como parámetro de ingreso el vector de bits y la frecuencia de la portadora.

I. INTRODUCCIÓN

En la actualidad las comunicaciones digitales son más usadas debido a las ventajas que presenta: mayor inmunidad al ruido, sencillez de procesamiento, alta seguridad de los datos y multicanalización.

QPSK es una modulación donde la fase de la portadora puede tomar 4 posibles valores en respuesta a los datos de entrada. Una de las ventajas es la mejora de la eficiencia espectral en comparación con MSK y GMSK. Frente a BPSK puede transmitir en el misma banda de frecuencias dos veces más mientras el número de errores es el mismo.

II. DESARROLLO DE CONTENIDO

La transmisión por fase cuaternaria (QPSK o 4-PSK) o de cuadratura como a veces se le llama es otra forma de modulación digital de amplitud constante. QPSK es una técnica de codificación M-ario en donde M =4 con QPSK son posible cuatro fases de salida para una sola frecuencia portadora, debido a que hay cuatro fases de salida diferentes tiene que haber cuatro condiciones de entrada diferentes. Ya que la entrada digital a un modulador QPSK es una señal binaria (base2) para producir cuatro condiciones diferentes de entrada, se necesita mas de un solo BIT de entrada, con dos bits hay 4 posibles condiciones: 00,01,10 y 11. En consecuencia con QPSK los datos de entrada binarios se combinan en grupos de 2 bits llamados dibits. Cada dibit genera una de las cuatro fases de entrada posibles por tanto para un dibit (2 bits) introducido al modulador ocurre un solo cambio a la salida.

A. Transmisor QPSK

Un dibit se introduce a un derivador de bits, los bits se han introducido en forma señal salen simultáneamente en forma paralela, un bit se dirige por el canal I y el otro por el canal Q. El bit I modula una portadora en la fase, y el otro el Canal Q, modula un portador en cuadratura. Una vez que el dibit ha sido derivado en los canales I y Q la operación es igual a un modulador BPSK.

Un modulador QPSK son dos moduladores BPSK combinados en paralelo.

Para un “1” + V ó “0” – V dos fases son posibles en el modulador I senwct y -senwct y para el modulador Q hay 2 fases posibles + coswct y -cos wct. Cuando el sumador lineal combina las dos señales de cuadratura hay cuatro fases resultantes mostradas en las expresiones:

+senwct + coswct; + senwct – coswct; - senwct + coswct y -senwct – coswct.

ENTRADAS | SALIDA |

Q | I | |

1 | 1 | coswct + senwct |

1 | 0 | coswct - senwct |

0 | 1 | -coswct + senwct |

0 | 0 | -coswct - senwct |

Analizando las 4 situaciones se tiene:

ENTRADAS | SALIDA |

Q | I | |

1 | 1 | 2 Sen(wct+45o) |

1 | 0 | 2 Sen(wct+135o) |

0 | 1 | 2 Sen(wct-45o) |

0 | 0 | 2 Sen(wct-135o) |

De lo anterior se concluye:

ENTRADAS | SALIDA DE FASE |

Q | I | |

0 | 0 | -135o |

0 | 1 | -45o |

1 | 0 | 135o |

1 | 1 | 45o |

Diagrama fasorial QPSK

B. Ancho de Banda de QPSK

Con QPSF el ancho de banda se observa de la siguiente forma:

En un modulador QPSK la tasa de bit en el canal I o en el canal Q es igual a la mitad de la tasa de bit de entrada

En esencia el derivador de bits entra los bits I y Q al doble de su longitud de bits de entrada, en consecuencia, si: entonces la frecuencia fundamental más alta presente en la entrada de datos del modulador balanceado es un cuarto de la tasa de datos de entrada

Así, el es decir, que en QPSF se realiza una compresión del ancho de banda, esto significa que el ancho de banda mínimo es menor a la tasa de bits que están entrando.

Ya que la señal QPSK no cambia de fase hasta que 2 bits han sido introducidos al derivador de bits, entonces, la tasa de cambio a la salida es igual a la mitad de la tasa de bits de entrada.

C. Receptor QPSK

* El derivador de potencia dirige la señal QPSK de entrada a los detectores de producto I y Q, y al circuito de recuperación de portadora.

* La portadora recuperada tiene que ser coherente, en frecuencia y fase, con la portadora de referencia transmisora.

Las salidas de los detectores de productos alimentan al circuito para combinar bits, donde se convierten de canales de datos, I y Q, paralelos a un solo flujo de datos de salida binarios

D. Diagrama de Ojo

El diagrama de ojo corresponde a un gráfico que muestra la superposición de las distintas combinaciones posibles de unos y ceros en un rango de tiempo o cantidad de bits determinados. Dichas combinaciones transmitidas por el enlace, permiten obtener las características de los pulsos que se propagan por el medio de comunicación, sean estos por medio de fibra óptica, coaxial, par trenzado, enlaces satelitales, etc. El gráfico se forma superponiendo los trazos de la salida del filtro receptor en un osciloscopio.

Por ejemplo, en una secuencia de 3 bits hay 8 combinaciones posibles, las que pueden ser observadas en la figura. Se observa que no se consideran las cadenas de 3

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