Universida Técnica de Ambato. Cacuango Richard,Tenorio Paúl. PAM
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Modulación de Amplitud de Pulsos(PAM) Cacuango, Richard, Tenorio, Paúl . {rcacuango3675,dtenorio}@uta.edu.ec Universidad Técnica de Ambato
Resumen — En En el presente presente Paper analizamos analizamos la Modulación
Modulación por amplitud de pulso(PAM)
A. Definición PAM La modulación de amplitud de pulsos (PAM, por sus siglas en inglés) es un término de ingeniería que describe la conversión de la señal analógica a una señal del tipo de pulso en la cual la amplitud del pulso representa r epresenta la información analógica. La PAM se estudiará antes debido a que el proceso de conversión de analógica a PAM es el primer paso en Índice de Términos — M Modulación, odulación, Amplitud, Pulsos, la conversión de una forma de onda analógica a una señal PCM (digital). En ciertas aplicaciones la señal Información. PAM se utiliza directamente y no se requiere una conversión a PCM [2]. por Amplitud Amplitud de Pulso PAM, mecanismos mecanismos y sus aplicaciones aplicaciones en conjunto con otros mecanismos orientados al avance de las nuevas generaciones en comunicaciones, utilizando la modulación se aprovecha un alto rendimiento, alta velocidad basada en modulaciones PAM-4 y PAM-8 en conjunto don DAC alcanzado velocidades de hasta 100GB en transmisión, aprovechamiento del ancho de banda dando paso al aprovechamiento del dominio de la frecuencia y disminución de fallas BER.
I. INTRODUCCIÓN E N ESTE PAPER , PRESENTAMOS LOS PRINCIPIOS BÁSICOS QUE SUBYACEN AL ANÁLISIS Y DISEÑO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓN . EL TEMA DE LAS COMUNICACIONES DIGITALES IMPLICA LA TRANSMISIÓN DE INFORMACIÓN EN FORMA DIGITAL DE UNA FUENTE QUE GENERA LA INFORMACIÓN A UNO O MAS DESTINOS. POR LO TANTO, EL MUESTREO PERMITE TRANSMITIR UN MENSAJE EN FORMA DE MODULACIÓN DE PULSO, EN LUGAR DE UNA SEÑAL CONTINUA. CONTINUA. POR LO GENERAL, GENERAL, LOS PULSOS SON BASTANTE CORTOS EN COMPARACIÓN CON EL TIEMPO ENTRE ELLOS, POR LO QUE UNA ONDA MODULADA M ODULADA POR PULSOS TIENE LA PROPIEDAD DE ESTAR "DESACTIVADA" LA MAYOR PARTE DEL TIEMPO. ESTA PROPIEDAD DE LA MODULACIÓN DE PULSO OFRECE DOS POSIBLES VENTAJAS SOBRE LA MODULACIÓN MODULACIÓN CW. PRIMERO EL LA POTENCIA TRANSMITIDA PUEDE CONCENTRARSE EN RÁFAGAS CORTAS EN LUGAR DE GENERARSE CONTINUAMENTE
Si una señal de mensaje se describe adecuadamente mediante valores de muestra periódicos, es posible trasmitir dicha señal usando modulación analógica de pulso en la que los valores de las muestras modulan la amplitud de un tren de pulsos. Este proceso se conoce como modulación de amplitud de pulso (PAM) [3].
[1]. UN TERMINO DE INGENIERÍA QUE SE UTILIZA PARA DESCRIBIR LA CONVERSIÓN DE SEÑALES ANALÓGICAS EN SEÑALES DE PULSO ES LO QUE DENOMINAMOS PAM. EL OBJETIVO DE LA SEÑALIZACIÓN PAM ES PROPORCIONAR OTRA FORMA DE ONDA CON APARIENCIA DE PULSO.
Figura 1 Ejemplo de una señal de mensaje y la señal señal PAM [3]
Como se indica en la figura 1, la amplitud del pulso varían en proporción directa con los valores de las muestras de x(t). Por claridad, los pulsos se muestran como rectangulares y la duración del pulso está
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bastante exagerada. De esta señal debe ser evidente que una señal PAM tiene un contenido de cd significativo y que el ancho de banda requerido para conservar la forma del pulso excede por mucho el ancho de banda del mensaje. En consecuencia, rara vez se encuentra un sistema de comunicación de un solo canal con PAM u otros métodos de modulación de pulsos analógicos. [3]
La forma de onda PAM con muestreo natural es relativamente fácil de generar, ya que sólo requiere el uso de un conmutador analógico que está listo y disponible en hardware de CMOS (como, por ejemplo, el CMOS 4016 con cuatro conmutadores bilaterales) [2].
El propósito de la señalización por PAM es suministrar otra forma de onda que se asemeja a los pulsos, y sin embargo contiene la información presente en la forma de onda analógica. Debido a que se utilizan pulsos, se espera que el ancho de banda de la forma de onda PAM sea más ancho que el de la forma de onda analógica. [2] B. Clasificación de las señales PAM Existen dos clases de señales PAM: muestreo natural y plana .
Figura 3 Generación de PAM con muestreo natural (por compuerta). [2]
El espectro de la señal PAM con muestreo natural. Como se espera, el espectro de la forma de onda analógica de entrada se repite en las armónicas de la frecuencia de muestreo.
Muestreo natural (por compuerta)
S i w(t) es una forma de onda analógica limitada por banda a B hertz, entonces la señal PAM que utiliza muestreo natural (por compuerta) es : Ecu(1) () ()()
Figura 4 Espectro de un forma de onda PAM con muestreo natural [2]
Figura 2 Señal PAM con muestreo natural [2]
Muestreo instantáneo (PAM plana)
Si w1t2 es una forma de onda analógica limitada por banda a B hertz, entonces la señal PAM por muestreo instantáneo está dada por :
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() ∑∞ =−∞ ℎ( ) [2] Ecu(2)
donde h(t) denota la forma del pulso de muestreo y, para muestreo plano.
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C. Muestreo de tope plano y PAM Aunque se podría obtener una onda PAM usado un circuito cortador, un método más popular emplea la técnica de muestreo y retención (S/H). Esta
operación produce pulsos Figura 5 Muestreo de tope plano [3] de
topes plano, en vez de los pulsos redondeados del cortador. Por tanto, aquí se da inicio con las propiedades del muestreo de tope plano [3].
Figura 6 Señal PAM con muestreo plano [2]
Un circuito S/H rudimentario esta formado por dos conmutadores FET y un capacitor, conectados como se muestra en la figura ,. Un pulso de compuerta en G1 cierra brevemente el conmutador de muestreo, y el capacitor mantiene el voltaje muestreado hasta que es descargado por un pulso aplicado a G2. El cierre y la apertura periódicos del circuito de muestreo y retención genera la onda muestreada [3].
El espectro de la señal PAM plana se ilustra en la figura 6 para el caso de una forma de onda analógica de entrada que tiene un II. APLICACIONES espectro rectangular. La señal analógica Alta velocidad con modulación PAM-4. puede recuperarse a partir de la señal PAM Para reducir el BER en comunicaciones se utiliza plana empleando un filtro pasabajas. [2] modulación PAM, se analiza la tasa de errores mediante un algoritmo basado en estadística que trata de predecir el VER en un tiempo determinado. El algoritmo mencionado está presente en la fluctuación de TX y flanco ASC/DESC y también fue incluido en la correlación de datos. Consideramos las modulaciones estáticas NRZ y PAM-4, con énfasis en las transiciones dependientes de los datos y la apuesta de correlación del patrón de entrada. [4]
Figura 7 Espectro de forma de onda PAM con muestreo plano [2]
Figura 8 diagrama para NRZ
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El algoritmo inicializa en A0 y A1 dando pulsos positivos o negativos respectivamente al evaluar hacia el infinito y cada siguiente paso se suma el mismo estado al anterior y al otro estado siguiente al anterior, esto es una forma básica para la aplicación del algoritmo PAM-4.
Figura 11 diagrama para PAM-4
Mejora de ancho de banda.
Recientemente, la modulación de amplitud de pulso de cuatro intensidades (4-PAM) ha llamado la atención, porque este formato de modulación puede duplicar la velocidad de señalización real en comparación con el formato de modulación NRZ convencional y se ha informado de una operación 4PAM. [5]
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Siguiendo esta lógica, se presenta en este trabajo el rendimiento RSOA 4PAM a velocidades de transmisión de hasta 10 Gbit / s utilizando un dispositivo de envasado y de la trenza con un ancho de banda de 3 dB de 1,2 GHz. [6]
Figura 10 Modulación externa PAM-4 en RSOA [6]
El dispositivo PAM-4 genera una señal continúa enviada por un láser realimentado constantemente esto representa el rendimiento RSOA con modulación externa 4PAM sin y con preequalization. En 1Gbaud a 2,5 y 5Gbaud y sin preecualización está completamente distorsionado la señal 4-PAM. Como se puede observar en la imagen se consigue una mejora en el rendimiento de RSOA
La aplicación de PAM-4 en amplificadores óptico semiconductores o mejor conocidos por sus siglas en ingles RSOAs, en la actualidad no cuenta con equipos sofisticados por lo que su rendimiento es bajo, PAM-4 interviene en procesos para el mejoramiento del ancho de banda de redes de acceso que en la actualidad no están implementadas mediante la cancelación de datos, amplificación, y un ancho defrecuencia banda bajo ara TX de más bits 9 VER en con PAM-4 re-modulación omitiendo el láser en la fibra que dando Figura permite convertir las señales analógicas en digitales. en sentido ascendente. Presentamos la modulación externa 4-PAM de hasta 10 Gbit / s usando un RSOA con un ancho de banda de 3 dB de 1.2GHz. Al aplicar preequalización, demostramos una transmisión de 10km 4-PAM a 8 Gbit / s con una tasa de biterrorización por debajo del límite de FEC. Bloque PAM y dominio de la frecuencia en Comunicaciones.
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En comunicaciones de luz visible o también llamadas VLC se usa para las comunicaciones de radio móvil, DMT brinda gran ancho de banda y adaptaciones al canal de dispersión y su desventaja es la atenuación de la onda portador, por tanto, no es factible usar con la luz LED. Se necesita una forma de onda real para aumentar la distancia de Tx a distancias más largas, rendimiento y calidad de la O.E, a esta técnica es conocida como PAPR en conjunto con la modulación PAM. Es la primera vez que la alimentación de avance de pre-ecualización y post-ecualización se compara para un sistema de VLC espacio libre utilizando un esquema PAM. FFE ya se ha investigado para el uso en los enlaces ópticos de alta velocidad con el fin de mitigar ISI y extender la capacidad de transmisión de [21-23]. Mejoras de rendimiento significativas se pueden lograr utilizando un pequeño número de tomas de ecualizador, que puede ser implementado utilizando circuitería electrónica relativamente simple y algoritmos de control adaptativo. [7]
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12-Gbaud 4-PAM recompensada por dispersión sobre la fibra monomodo estándar (SSMF) enlaces con distancias de hasta 120 km. [9] Este sistema permite elevar la velocidad de transmisión de datos usando un conversor análogo/digital y generando un pulso con el sistema de modulación PAM, debido a esto puede afectar al ancho de banda disminuyendo considerablemente para contrarrestar este efecto de disminución de ancho de banda se puede implementar otro sistema llamado FEC. Este sistema permite usar un DAC conversor de 3 bits de análogo digital en conjunto genera un impulso PAM-4 y PAM-8 lo que permite TX de señales ópticas en PAM-(de 150 GB en 4 en KM y 2Gb en 2 Km. Una alternativa a PAM8 con el objetivo de aumentar la velocidad de línea está fijando la modulación a PAM-4 y más allá de 56 GBd. Esto es posible gracias al gran ancho de banda de la SPDAC. Por lo tanto, también hemos investigado el impacto del aumento de la velocidad de símbolos a 64 GBd en B2B y después de la transmisión mediante el establecimiento de la tasa de bits de los generadores de PRBS a 32 Gb / s y la frecuencia de reloj de 32 GHz. [10]
Figura 13 PAM_FDE
El conjunto de FDE (ecualización en dominio de la frecuencia) y PAM (modulación por amplitud) en bloque permite un transmisión en dominio de frecuencia en RX y no en TX. Debido a que los canales de ancho de banda limitado requieren formatos de ancho de banda eficiente modulación, de banda base METRO pulso requieren formatos de ancho de banda con modulación de amplitud (PAM) como el más simple uno parece ser más preferibles y por lo tanto se considera aquí. [8]
Alta velocidad con el uso de PAM Y DAC.
En el procesamiento digital de señales antes del DAC, se utiliza un filtro FIR de espacio entero para abordar diversas cantidades de GVD, y desarrollamos un esquema simple para obtener los parámetros del filtro. Revisamos el esquema de proposición, demostramos la transmisión de la señal
Figura 12 PAM-8
PAM se considera para las técnicas de portadora simple con ecualización no lineal de decisión con realimentación (DFE) y tanto con ecualización de alimentación hacia delante lineal (FFE) técnicas DFE y. Se ha demostrado para un canal de trayectorias múltiples infra-roja que DCO-OFDM supera PAM con FFE, sin embargo, PAM con DFE funciona mejor que DCO-OFDM. [11] Reducción de fallos en diafonía.
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Trata de reducir la transición en el recorrido de los paquetes dentro de cables en forma de flits (unidades de control de flujo) en CON causando el aumento de fallos en la diafonía; mediante la modulación PAM vertical, horizontal y diagonal y reduce los paquetes de transición que van a viajar por el canal.
Figura 14 Arquitectura NOC
PAM reduce los fallos en la arquitectura NOC que viene dada no solo en los parámetros del cable usado sino también en los paquetes y numero de transiciones, mediante el uso de la modulación reduciendo al mínimo la transición con tres mecanismos de manipulación vertical, horizontal, y diagonal para que el control d eflujo. Cuando se aplican cada uno de estos mecanismos de manipulación, el número de transiciones entre tándem revolotea en cada uno de estos mecanismo de manipulación se cuentan y se selecciona el mecanismo con un número mínimo de transiciones para ser aplicado antes de inyectar los flits a la red. Una de las principales ventajas del mecanismo propuesto es que PAM es el mecanismo de extremo a extremo y no requiere que se aplicarán en cada conmutador . [12] III. CONCLUSIONES Una La modulación por amplitud de pulso PAM, consiste en cambiar la amplitud de la señal a ser muestreada, esta característica se aplica en los avances de las comunicaciones con un numero distinto de amplitudes PAM-4, PAM-8 y con otros mecanismos como DTS, DAC, OFDM, permite un mejoramiento de la velocidad de transmisión, ancho de banda, calidad de transmisión, y comunicaciones más fiables.
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IV. BIBLIOGRAFÍA [1] J. Proakis, Digital Communication. [2] L. W. COUCH, SISTEMAS DE COMUNICACI Ó N DIGITALES Y ANALÓ GICOS, 7 ed., Mexico: Pearson , 2008, pp. 129-137. [3] A. B. Carlson y P. B. Crilly, Communication Systems, 4 ed., McGraw -Hill, 2011. [4] V. Dmitriev, Accurate Statiscal Analysis of High-Speed Links with PAM-4 Modulation, Longmont: Mentor Graphics Corp., 2015. [5] W. Kobayashi, T. Fujisawa, S. Kanazawa y H. Snajoh, 25 Gbaud/s 4-PAM (50 Gbit/s) modulation and 10 km SMF transmission with 1.3 μm InGaAlAs-based DM, Japon: Photonics Laboratories, NTT Corporation, 2014. [6] C. Stamatiadis, Y. Yoshida, R. Matsumoto, A. Agata, M. A y K. Kitayama, Performance Upgrade of Low Bandwidth RSOA Devices Using 4-PAM and Preequalization, Berlin, Oasaka, Ohara, 2014. [7] X. Li, N. Bamiedakis, X. Guo, D. McKendry, E. Xie, R. Ferreira, E. Gu, M. Dawson, R. Penty y R. White, Wireless Visible Light Communications Employing Feed-Forward Pre-Equalization and PAM-4 Modulation, Reino Unido: Institute of Photonics, University of Strathclyde, Glasgow, G1 1RD, UK, 2016. [8] L. Grobe y K.-D. Langer, Block-Based PAM with Frecuency Domain Equalization in Visible Light Communications, Berlín: Fraunhofer Institute for Telecommunications Heinrich Hertz Institute, 2014. [9] T. Inoue y S. Namiki, Dispersion Pre-Compensation for PAM Transmission System Using1-sample/symbol DAC and IQ Modulator, Ibaraki, Tsukuba, Umenzono: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology , 2015. [10] H. Mardoyan, Single Carrier 168-Gb/s Line-Rate PAM Direct Detection Transmission Using High-Speed Selector Power DAC for Optical Interconnects, Nozay, 2016. [11] A. Nuwanpriya, PAM-SCFDE for Optical Wireless Communications, Australia: University of South Australia, Mawson Lakes, S.A, 2015. [12] Z. Shirmohammadi, M. Ansari, S. Kazemi, S. Safari y S. Miremadi, PAM: a Packet Manipulation Mechanism for Mitigating Crosstalk Faults in NoCs, Tehran: Dependable Systems Laboratory, Department of Computer Engineering., 2015.
