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CURSO VERANO 2012: FUNDAMENTOS
E INTRODUCCION A LAS
TELECOMUNICACIONES
UNIDAD 2. MODULACION
INSTRUCTOR : MIGUEL ANGEL PEREZ SOLANO
Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica
Instituto Tecnológico de Oaxaca
http://solano.orgfree.com
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© ILCEO: ING. MIGUEL ANGEL PEREZ SOLANO
2.1 TECNICAS DE MODULACION ANALOGICA
( el concepto de modulación)
Modulación es un proceso en los sistemas de telecomunicaciones utilizado para
mezclar dos señales; una de baja frecuencia (información) con una de alta frecuencia
(portadora=carrier) obteniendo una señal modulada en la frecuencia de la portadora
posibilitando su optima transmisión a través del espacio.
Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de los canales de
comunicación tanto guiados como no guiados haciendo posible transmitir más
información en forma simultánea, además de mejorar la resistencia contra posibles
ruidos e interferencias.
Básicamente, la modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora
cambie de valor de acuerdo con las variaciones de amplitud de la señal modulante, que
es la información que queremos transmitir.
2
2.1 TECNICAS DE MODULACION ANALOGICA
(por que es necesario modular)
1) Si todos los usuarios transmiten a la frecuencia de la señal original o moduladora
(frecuencia base, no será posible reconocer la información inteligente contenida en
dicha señal, debido a la interferencia entre las señales transmitidas por diferentes
usuarios.
2) A altas frecuencias se tiene mayor eficiencia en la transmisión, de acuerdo al medio
que se emplee.
3) Se aprovecha mejor el espectro electromagnético, ya que permite la multiplexación
por frecuencias.
4) En caso de transmisión inalámbrica, las antenas tienen medidas más razonables en
altas frecuencias.
En resumen, la modulación permite aprovechar mejor el canal de comunicación ya que
posibilita transmitir más información en forma simultánea por un mismo canal y/o
proteger la información de posibles interferencias y ruidos.
3
2.1 TECNICAS DE MODULACION ANALOGICA
(bloques moduladores)
4
2.1 TECNICAS DE MODULACION ANALOGICA
(tipos de modulación)
Lineal AM
De onda continua
Angular PM
FM
Analógica
PAM
PWM
De pulsos PPM
Modulación
PCM
ASK
FSK
Digital PSK, BPSK, QPSK
Mario-PSK
QAM
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2.1 TECNICAS DE MODULACION ANALOGICA
Modulación AM-analógica
En AM, se hace variar la
amplitud de la señal portadora
en relación a las variaciones de
amplitud de señal modulante
2.1 TECNICAS DE MODUACION ANALOGICA
(Modulación AM-matlab)
Sea :
em(t)=Emsin(wmt)
la señal modulante
ec(t)=Ecsin(wct)
la señal portadora
entonces
e(t)=[ Ec+ Emsin(wmt)]sin(wct).
=Ec [1+msin(wmt)]sin(wct), esta
Es la señalmodulada.
Donde m=Em/Ec
>>% AM DSB
>> fc=400;
>> fm=25;
>> m=0.5;
>> t=0:0.001:1;
>> c=sin(2*pi*fc*t);
>> M=sin(2*pi*fm*t);
>> y=(1+m*M).*c;
>> subplot (2,1,1); plot (t,y);
>> ylabel ('amplitude');
>> xlabel ('time index');
Es el indice de modulación
Graficar cada señal
2.1 TECNICAS DE MODULACION ANALOGICA
Modulación AM-simulink
Modular diversas señales
2.1 TECNICAS DE MODULACION ANALOGICA
Modulación FM (analógica)
En FM, se hace variar la
FRECUENCIA de la señal portadora
en relación a las variaciones de
amplitud de la señal modulante
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2.1 TECNICAS DE MODULACION ANALOGICA
Modulación FM-matlab
Sea :
em(t)=Emsin(wmt)
la señal modulante
ec(t)=Ecsin(wct)
la señal portadora
entonces
e(t)= Ec sin(wct+(m sin(wmt))),
Es la señal modulada en FM.
Donde m= es el índice de
modulación
>> %GENERACION DE FM
>> fc= 400;
>> fm=25;
>> m=10;
>> t=0:0.0001:0.1;
>> c=sin(2*pi*fc*t);
>> M=sin(2*pi*fm*t);
>> subplot (3,1,1); plot (t,c);
>> xlabel ('time index'); ylabel
('amplitude'); title ('carrier signal');
>> subplot (3,1,2); plot (t,M);
>> xlabel ('time index'); ylabel
('amplitude'); title ('modulating signal');
>> y=sin(2*pi*fc*t+(m.*sin(2*pi*fm*t)));
>> subplot (3,1,3); plot (t,y);
>> xlabel ('time index'); ylabel
('amplitude'); title ('frequency modulated
signal');
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2.1 TECNICAS DE MODULACION ANALOGICA
(am, fm y pm)
fs=10000;
ts=1/fs;
t=0:ts:0.1-ts;
fc=250;
x = cos(2*pi*25*t);
yam = modulate(x,fc,fs,'amdsb-tc');
yfm = modulate(x,fc,fs,'fm');
ypm = modulate(x,fc,fs,'pm');
figure;
subplot(4,2,2);plot(t,x);title('Mensaje');
subplot(4,2,4);plot(t,yam);ylabel('AM');
subplot(4,2,6);plot(t,yfm);ylabel('FM');
subplot(4,2,8);plot(t,ypm);ylabel('PM');
2.2 TIPOS DE MODULACION DIGITAL
ASK: AMPLITUD SHIFT KEYING: Modulación
por corrimiento de amplitud
FSK: FREQUENCY SHIFT KEYING: Modulación
por corrimiento de frecuencia
PSK: PHASE SHIFT KEYING: Modulación por
corrimiento de fase.
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2.2 TECNICAS DE MODULACION DIGITAL
(Generación de ASK,FSK, PSK)
Analizar archivo .m
2.2 TECNICAS DE MODULACION DIGITAL
Constelaciones
CONSTELACION 2-PSK=BPSK
CONSTELACION 4-PSK=QPSK
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2.2 TECNICAS DE MODULACION DIGITAL
(Constelaciones)
CONSTELACION 8-PSK
CONSTELACION QAM
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2.2 TECNICAS DE MODULACION DIGITAL
(Constelaciones)
La función modmap del Matlab permite mapear de forma muy sencilla datos
digitales en diferentes constelaciones. En este apartado nos limitaremos a
aprender a mapear un cierto número M de símbolo en para generar dichas
constelaciones 2D.
modmap('ask',M);pause;
modmap('qsk',M);pause;
modmap('psk',M);pause;
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2.3 CONVERSION ANALOGICO DIGITAL
(Definición)
Proceso de llevar una señal analógica al entorno digital
FILTRAJEMUESTREOCUANTIZACION CODIFICACION
VER VIDEO
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2.2 CONVERSION ANALOGICO DGITAL
(Técnicas de muestreo en matlab)
Una señal analógica, si es de banda limitada debe muestrearse al menos al doble de su
frecuencia máxima, esto es fs= 2fmax, Ts = 1/fs = 1/2fmax
Una señal s(t), multiplicada por el peine de Dirac, da una señal muestreada s*(t).
%primero se genera el peine de Dirac
T = 1;
t = -10:0.1:10;
fun=sin(t);
pdirac=0.0;
for n=min(t): max(t)
pdirac=pdirac+100*sinc(100*(t-T*n));
end
subplot (3,1,1); plot (t,fun);
subplot (3,1,2); plot (t,pdirac);
%luego se generan las muestras
mult=fun.*(pdirac);
subplot (3,1,3); plot (t,mult);
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2.4 CODIGOS DE LINEA
(definición)
• Unipolar, usa un único valor de nivel, que generalmente representa el ‘1’ y
el ‘0’ mantiene la señal a 0.
• Polar, usa dos niveles de amplitud. Hay varias codificaciones: NRZ, RZ,
bifásica, pseudoternaria, manchester y manchester diferencial.
• Bipolar, usa 3 niveles: positivo, cero y negativo. Tipos: Bipolar con
Inversión de marca alternada (AMI), Bipolar con sustitución de 8 ceros
(B8ZS) y Bipolar 3 de alta densidad (HDB3).
2.4 CODIGOS DE LINEA
(definición)
In the figure above, binary source and base-band modulation constitute the
transmitter that modifies the base-band signal for efficient transmission.
Channel is a medium such as a wire, coaxial cable, a waveguide, an optical
fiber, or a radio link – through which the transmitter output is sent. No medium
is ever free of noise or distortion. Therefore white Gaussian noise is added to
the transmitted signal, and the channel has different spectral properties or
non-flat transfer functions that introduce phase and magnitude distortions..
2.4 CODIGOS DE LINEA
La transmisión de datos en forma digital implica una cierta codificación. A la forma de
transmisión donde no se usa una portadora se la conoce como transmisión en banda base.
Los códigos de línea son usados para este tipo de transmisión. Existen varios tipos de
códigos, entre ellos Unipolar NRZ, Polar NRZ, Unipolar RZ, Bipolar RZ (AMI), Manchester,
B8ZS, HDB3
Algunas de las características deseables de los códigos de línea son:
Auto sincronización:
Capacidad de detección de errores:
Densidad espectral de potencia:
Ancho de banda:.
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2.4 CODIGOS DE LINEA
(Ejemplos)
VER EL SIGUIENTE ENLACE
2.4 CODIGOS DE LINEA
(codificación en MATLAB)
Ver archivo .m
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2.4 CODIGOS DE LINEA
(B8ZS)
2.4 CODIGOS DE LINEA
(HDB3)
2.4 CODIGOS DE LINEA
(Resumen)
2.5 TRANSMISION DIGITAL DE DATOS
(detección de errores: paridad)
Son mecanismos que sirven para guardar la integridad de los datos
en una transmisión
PARIDAD
Simple
(horizontal)
Par
1 1101000
Impar
0 1101011
Cruzada
(horizontalvertical)
PAR E
IMPAR
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2.5 TRANSMISION DIGITAL DE DATOS
(detección de errores: paridad)
n=7;% # of bits
b=round(rand(1,n));% creates random binary code
a=rem(sum(b),2)==1;% checking for parity
b(n+1)=a % adds parity check bit to the codeword
EJEMPLOS:
EJEMPLOS:
Pp: ___1010101
Pi: ___1110101
______1110010
______ 1110110
______1111101
______1001001
______ 000011
______ 0110011
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2.5 TRANSMISION DIGITAL DE DATOS
(detección de CRC)
Intentando mejorar los códigos que sólo controlan la paridad de bit,
aparecen los códigos cíclicos. Estos U utilizan la aritmética modular para
detectar una mayor cantidad de errores, se usan operaciones en módulo
2 y las sumas y restas se realizan sin acarreo (convirtiéndose en
operaciones de tipo Or-Exclusivo o XOR). Además, para facilitar los
cálculos se trabaja, aunque sólo teóricamente, con polinomios.
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2.5 TRANSMISION DIGITAL DE DATOS
(CRC)
Uno de los códigos para la detección de errores más comunes y más potentes son los
de comprobación de redundancia cíclica (CRC), que son funcionan de la siguiente
forma: se tiene, por ejemplo, un bloque de datos o un mensaje de k-bits, el transmisor
genera una secuencia de n-bits, a la cual se le llama secuencia de comprobación de la
trama (FCS, Frame Check Sequence), así que la trama resultante, con n + k bits, debe
ser divisible por algún numero anteriormente predeterminado; posteriormente, cuando
el receptor reciba la trama, la dividirá por el número, y si al hacer la división no se
encuentran residuos, quiere decir que la trama no tiene errores, de lo contrario existen
errores.
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2.5 CODIGO HAMMING
 Publicado en 1950 por Richard Hamming.
 Se puede detectar error en un bit y corregirlo.
 Para errores en dos bits se utiliza Hamming extendido (pero no




corrige).
Se utiliza para reparar errores en la trasmisión de datos, donde
puede haber perdidas.
Agrega 1 bit adicional de comprobación por cada cuatro bits de
datos del mensaje.
Bits de paridad: Bits cuya posición es potencia de 2
(1,2,4,8,16,32,64,…)
Bits de datos: Bits del resto de posiciones
(3,5,6,7,9,10,11,12,13,14,15,17…)
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2.5 CODIGO HAMMING
(algoritmo)
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COMO TRABAJA HAMMING
2.5 MODULACION POR PULSOS
•
•
•
•
Modulación por amplitud de pulsos (PAM).
Modulación por duración o anchura de pulsos (PWM o PDM).
Modulación por posición de pulsos (PPM).
Modulación por codificación de pulsos (PCM)
fs(t)
pT (t)
P
A
M
PAM
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2.5 MODULACION POR PULSOS
(PWM)
En la modulación de ancho de pulso PWM (Pulse Width
Modulation), los pulsos de amplitud constante varían su duración
(ancho del ciclo útil) proporcionalmente a los valores de f(t) (la
información) en los instantes de muestreo.
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2.5 MODULACION POR PULSOS
(PPM)
Consiste en desplazar los pulsos desde una posición de referencia
hasta otra, en función del valor de la señal f(t).
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2.5 MODULACION POR PULSOS
(PCM)
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