TRANSMISIÓN DIGITAL
Contenido 1.- El canal paso banda. 2.- Modulación digital.
Objetivo.- Al finalizar, el lector será capaz de describir los tipos de modulación digital y calcular la tasa de bit y de baudio para un canal con det eter ermi mina nada da mo modu dula lacció ión. n. A li lica carr lo loss ri rinc ncii io ioss de mo modu dula lacció ión n di it ital al a módems telefónicos, DSL y cable.
Tema 5 de: Última modificación: 1 de octubre de 2010 www.coimbraweb.com
Edison Coimbra G. 1
1.- El canal paso banda La transmisión en banda ancha o aso banda usando modulación di ital im lica convertir la señal digital a una señal analógica para su transmisión. La modulación permite usar un canal paso banda – un canal con un ancho de banda que no empieza en cero. Este tipo de canal está más disponible que un canal paso bajo, por ejemplo en a re te e n ca.
Si el canal disponible es un canal paso banda, no se puede enviar la señal digital directamente a cana , es necesar o conver r a se a g a a una se a ana g ca an es e a ransm s n. Para la conversión o modulación, se usa una señal analógica de frecuencia única, llamada portadora. La amplitud, frecuencia o fase de esta portadora se cambia para que parezca como la .
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Ejemplo 1: transmisión por banda ancha Un ejemplo de transmisión por banda ancha o paso banda usando modulación es el envío de atos e una a trav s e una nea te e n ca.
Estas líneas se diseñaron para transportar voz con un BW limitado entre 300 y 3.400 Hz. Aunque este canal se puede usar como un canal paso bajo, normalmente se considera un canal paso banda. Una razón es ue el BW es tan estrecho 3.300 Hz ue si se trata como un aso ba o se usa transmisión banda base, la velocidad máxima que se consigue es 6,6 kbps. La solución es considerarlo un canal paso banda y usar técnicas de modulación con ayuda de módems. www.coimbraweb.com
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2.- Modulación digital La modulación di ital o conversión de di ital a analó ico es el roceso de cambiar una de las características de una señal analógica en información basada en una señal digital. Al cambiar cualquiera de características principales de una señal analógica, se obtienen 3 mecanismos para modular datos digitales en señales analógicas. Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK) Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) Modulación por desplazamiento de fase (PSK) Hay un cuarto mecanismo (y mejor) que combina cambios en fase y amplitud y que se denomina modulación de amplitud en cuadratura (QAM). Es el más eficiente de estos mecanismos y es el que se usa en todos los módems modernos. www.coimbraweb.com
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Modulación ASK Un bit es la entidad más pequeña de información. Un símbolo (baud) es la unidad m s cor a e una se a .
Tasa de bit y tasa de baud
La tasa de bit es el número de bits enviados en 1 segundo (bps) La tasa de baud es el número de símbolos enviados en 1 . N baud
= Tasa de baud
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Modulación FSK Un bit es la entidad más pequeña de información. Un símbolo (baud) es la unidad m s cor a e una se a .
Tasa de bit y tasa de baud
La tasa de bit es el número de bits enviados en 1 segundo (bps) La tasa de baud es el número de símbolos enviados en 1 . N baud
nc o e an a e
= Tasa de baud
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Modulación PSK Un bit es la entidad más pequeña de información. Un símbolo (baud) es la unidad m s cor a e una se a .
Tasa de bit y tasa de baud
La tasa de bit es el número de bits enviados en 1 segundo (bps) La tasa de baud es el número de símbolos enviados en 1 . N baud
nc o e an a e
= Tasa de baud
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Modulación PSK - Variantes
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Ejemplo 2: BW de señal ASK Calcule el BW mínimo para una señal ASK que se transmite 2 kbps. El modo de transmisión es halfduplex. Respuesta.- En ASK, las tasas de baud y de bit son iguales, por tanto N baud = 2 kBd y el BW mínimo = 2 kHz.
Ejemplo 3: Tasa de bit de señal ASK Dado un BW de 5 kHz para una señal ASK, ¿Cuál es la tasa de baudios y la tasa de bits? espues a.- En ASK la tasa de baud = BW, por tanto, N baud = 5 kBd y la tasa de bit = 5 kbps.
Ejemplo 4: BW de señal ASK n transm s n e atos, se pue en usar en aces u - up ex con comun cac n en am os sent os. Es necesario dividir el BW en 2 frecuencia portadoras. Dado un BW de 1 kHz (1 a 11 kHz), dibuje un diagrama ASK full-duplex del sistema. Calcule las portadoras y los BW en cada dirección. Asuma que no hay intervalos entre las bandas de ambas direcciones Respuesta.Para ASK full-duplex, el BW en cada dirección es BW = 10 kHz/2 = 5 kHz. Las portadoras se eligen en la mitad de cada banda. f c(adelante) = 1 kHz + 5 kHz/2 = 3.5 kHz f c(atrás) = 11 kHz – 5 kHz/2 = 8.5 kH www.coimbraweb.com www.coimbraweb.com
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Ejemplo 5: BW de señal FSK Calcule el BW máximo para una señal FSK que se transmite a 2 kbps. La transmisión es en modo . Respuesta. - Si f c1 y f c0 son las portadoras, entonces BW = N baud + ( f c1 – f c0 ) = 2 kHz + 3 kHz = 5 kHz.
Ejemplo 6: Tasa de bit de señal FSK Calcule la máxima tasa de bits de una señal FSK si el BW del medio es 12 kHz y la diferencia entre las dos portadoras debe ser al menos 2 kHz. La transmisión se lleva a cabo en modo full-duplex Res uesta.-
En la transmisión full-duplex, se asignan 6 kHz para cada dirección. Para FSK, si f y f son las portadoras, entonces BW = f c1 – f c0 + N baud, por tanto N baud = 4 kBd. que es igual a la tasa de bit, es decir 4 kbps.
Ejemplo 7: BW de señal 4-PSK Calcule el BW de una señal 4-PSK que se transmite a 2 kbps. La transmisión se lleva a cabo en modo half-duplex. Respuesta. - En 4-PSK la tasa de baud es 1/2 de la de bit. Por tanto, N baud = 1 kBd. Por consiguiente, el BW = 1 kHz.
Ejemplo 8: Tasa de bit de señal 8-PSK Dado un BW de 5 kHz para una señal 8-PSK, calcule la tasa de baud y la tasa de bit. Respuesta.- En PSK la tasa de baud = BW, es decir N baud = 5 kBd. Pero, en 8-PSK la tasa de bit es 3N baud , por lo que la tasa de bit = 15 kbps
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Modulación QAM
Estándares Anc o e an a e QAM
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Ejemplo 9: Tasa de baud de señal 8-PSK Un diagrama de constelación está formado por 8 puntos igualmente espaciados sobre un círculo. Si la tasa de bit es 4.8 kbps, ¿cuál es la tasa de baudio? Respuesta.- La constelación indica 8-PSK con los puntos separados 45º. Puesto que 23 = 8, se transmiten 3 bits con cada símbolo (baud). Por tanto, N baud = 1.6 kBd.
Ejemplo 10: Tasa de bit de señal 16-QAM Calcule la tasa de bit para una señal 16-QAM de 1 kBd Respuesta.- Una señal 16-QAM tiene 4 bits por baud, puesto que 2 4 = 16, por tanto, tasa de bit = 4 kbps.
Ejemplo 11: Tasa de baud de señal 64-PSK Calcule la tasa de baud para una señal 64-QAM de 72 kbps Respuesta.- Una señal 64-QAM tiene 6 bits por baud, puesto que 2 6 = 64, por tanto, N baud = 12 kBd.
emp o Calcule la tasa de bit para una señal QAM que tiene un BW efectivo de 4 kHz y 15 bit/Bd. Respuesta.- 60 kbps.
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Ejemplo 13 Se necesita combinar 3 canales de datos consistentes en señales QAM de 15 bit/Bd y BW = 4kHz, en , . a) Muestre la configuración usando el dominio de la frecuencia, sin bandas de guarda. b) Calcule la tasa de bit del enlace. Respuesta.- a) La figura muestra la configuración de una FDM. Para el presente ejemplo, f 1=20, f 2=24 y 3=
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z.
ps.
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Ejemplo 14 Calcule la tasa de bit de carga y de descarga del modulador que se muestra en la figura.
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FIN
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