UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA SISTEMAS DE COMUNICACIONES JAVIER MEDIAVILLA QAM La modulación de amplitud en cuadratura, (QAM) es una modulación lineal que consiste en modular en doble banda lateral dos portadoras de la misma frecuencia desfasadas 90°. Cada portadora es modulada por una de las dos señales a transmitir. Finalmente las dos modulaciones se suman y la señal resultante es transmitida La señal portadora será modificada en amplitud y en fase. Transmisor 4-QAM La modulación 4-QAM contiene 4 valores binarios: 00, 01, 10, 11. Los cuales corresponden a una determinada fase, el cambio de fase entre uno y otro es de 90°. Donde A y B es la entrada de datos binarios (0 o 1)
Receptor 4-QAM
ASK ASK, es una modulación de amplitud donde la señal moduladora (datos) es digital. Los dos valores binarios 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. La señal moduladora vale: ( )
{
Mientras que el valor de la señal de transmisión (señal portadora) es dado por: ( )
(
)
Transmisor En esta forma de modulación la portadora sinusoidal toma dos valores de amplitud, determinados directamente por la señal de datos binaria. Normalmente el modulador transmite la portadora cuando el bit de datos es “ ” y la suprime completamente cuando el bit es “ ”. Existen también formas de ASK denominadas “multinivel”, en las cuales la amplitud de la señal modulada toma más de dos valores.
Receptor La demodulación puede ser de tipo coherente o no coherente; en el primer caso, más complejo pero más eficaz contra los efectos del ruido, un demodulador de producto multiplica la señal ASK por la portadora generada localmente, mientras que en el segundo caso la envolvente de la señal se detecta a través del diodo. En ambos casos el detector sigue un filtro pasa bajo que elimina las componentes residuales de la portadora y un circuito de umbral que conforma la señal de los datos.
Tabla de verdad 0 0 1 1 Diagrama de constelaciones
0 -3A 1 -A 0 A 1 3A
Diagrama de tiempo
8-QAM El QAM de ocho (8-QAM), es una técnica de codificación M-aria, en donde M=8. A diferencia del 8-PSK, la señal de salida de un modulador de 8-QAM no es una señal de amplitud constante. Transmisor 8-QAM
La única diferencia, entre el transmisor de 8-QAM y del transmisor de 8-PSK, es la omisión del inversor entre el canal C y el modulador de producto Q. Así como el 8-PSK, los datos que están entrando se dividen en grupos de tres bits (tribits): los flujos de bits I, Q y C, cada uno con una tasa de bits igual a un tercio de la tasa de datos que están entrando. Nuevamente, los bits I y Q, determinan la polaridad de la señal PAM, a la salida de los convertidores de nivel 2 a 4, y el canal C determina la magnitud. Debido a que el bit C se alimenta sin invertir a los convertidores de niveles 2 a 4 canal I/Q, las magnitudes de las señales PAM, I/Q, siempre son iguales. Sus polaridades dependen de la condición lógica de los bits I/Q y, por consiguiente, pueden ser diferentes.
Receptor 8-QAM
Un receptor de 8-QAM es casi idéntico al receptor de 8-PSK. La diferencia son los niveles PAM, en la salida de los detectores de producto, y las señales binarias a la salida de los convertidores analógico a digital. Debido a que hay dos amplitudes de transmisión posibles, con 8-QAM, que son diferentes de aquellas factibles con el 8-PSK, los cuatro niveles PAM desmoduladas son diferentes de aquellos en 8-PSK. Además, con el 8-QAM las señales de salida binarias del convertidor analógico digital, del canal I, son los bits I y C, y las señales de salida binarias del convertidor analógico digital, del canal Q, son los bits Q y C. La tabla de verdad para los convertidores de niveles 2 a 4, canal I y Q; son iguales
I/Q 0 0 1 1
C 0 1 0 1
Salida -0.541 V -1.307 V +0.541 V +1.307 V
Ancho de banda para el 8-QAM
Tabla de verdad Q 0 0 0 0 1 1 1 1
Entrada binaria I 0 0 1 1 0 0 1 1
C 0 1 0 1 0 1 0 1
Amplitud y fase de salida de 8-QAM 0.765 V -135º 1.848 V -135º 0.765 V -45º 1.848 V -45º 0.765 V +135º 1.848 V +135º 0.765 V +45º 1.848 V +45º
Diagrama de constelaciones y diagrama fasorial
Diagrama de tiempo La figura muestra la relación de la fase de salida contra de tiempo para un modulador de 8-QAM.
Q-PSK La QPSK es una técnica de codificación M-ario, en donde M=4. Con QPSK son posibles cuatro fases de salida, para una sola frecuencia de la 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 de QPSK es una señal binaria (base 2), para producir cuatro condiciones diferentes de entrada, se necesita más de un solo bit de entrada. Con 2 bits, hay cuatro posibles condiciones: 00, 01, 10 y 11. Transmisor de Q-PSK
Dos bits (un dibit) se introducen al derivador de bits. Después que ambos bits han sido introducidos, en forma serial, salen simultáneamente en forma paralela. Un bit se dirige al canal I y el otro al canal Q. El bit I modula una portadora que está en fase con el oscilador
de referencia (de ahí el nombre de “I” para el canal “en fase”), y el bit Q modula una portadora que está 90° fuera de fase o en cuadratura con la portadora de referencia (de ahí el nombre de “Q” para el canal de “cuadratura”). Receptor de Q-PSK
El derivador de potencia dirige la señal QPSK de entrada a los detectores de producto, I y Q, y al circuito de recuperación de la portadora. El circuito de recuperación de la portadora reproduce la señal original del modulador de la portadora de transmisión. La portadora recuperada tiene que ser coherente, en frecuencia y fase, con la portadora de referencia transmisora. La señal QPSK se demodula en los detectores de producto, I y Q, que generan los bits de datos, I y Q, originales. 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. Ancho de banda para el Q-PSK f N = 2(f b/4) = f b/2 Tabla de verdad Entrada binaria Q 0 0 1 1
Fase de salida QPSK I 0 1 0 1
-135º -45º +135º +45º
Diagrama de constelaciones y diagrama fasorial
Diagrama de tiempo
BIBLIOGRAFIA: Scientific Atlanta. Modulacion Digital. Recuperado el 12 de julio de 2014. Disponible en: http://www.geocities.ws/rosa_virgen_sm/Comunicaciones/Com_Dig/Apuntes/U nidad_IV.pdf http://www.ele.uri.edu/courses/ele436/labs/newhandouts_09/D212_QAM_and_4-PSK.pdf Amplitude Shift Keying (ASK) Modulation. Recuperado el 13 de julio de 2014. Disponible en: http://engineering.mq.edu.au/~cl/files_pdf/elec321/lect_mask.pdf TOMASI, Wayne Sistemas de comunicaciones electrónicas; cuarta edición.
