Diferentes tipos de modulación en telecomunicaciones DCPSK FSK PSK y QAM
En el ámbito de las comunicaciones, la modulación es un elemento fundamental en el envío y recepción adecuada de señales. Una estrategia ampliamente empleada es la modulación Diferencialmente Coherente de Desplazamiento de Fase, denominada DCPSK por sus siglas en inglés. En este ensayo, nos adentraremos en los específicos de este método y su relevancia en la transmisión de información en la sociedad contemporánea.
MODULACIÓN DE FRECUENCIA BINARIA BFSK
La modulación FSK binaria es una técnica de modulación angular en la que la señal modulante es una secuencia de pulsos binarios que varían entre dos niveles de voltaje discretos, en lugar de una onda analógica continuamente variable como en la modulación de frecuencia convencional. La amplitud de la portadora se mantiene constante en la modulación FSK binaria, pero su frecuencia en radianes (w c) cambia por una cantidad igual a ± D w/2, como se muestra en la ecuación 1.
La variación en la frecuencia ( D w/2) es proporcional a la amplitud y polaridad de los pulsos binarios de la señal de entrada. Por ejemplo, un uno binario de valores de +1 volt producirá un cambio de frecuencia de + D w/2, mientras que un cero binario de -1 volt producirá un cambio de frecuencia de - D w/2.
Además, la velocidad a la que se cambia la frecuencia depende del grado de variación de los pulsos binarios, lo que afecta la tasa de modulación de FSK binaria ( R b) como se muestra en la ecuación 2.
Reflexiones sobre la capacidad de transmisión en la modulación de Frecuencia de Desplazamiento
La figura 2 ilustra un modulador de FSK binario, el cual suele ser un oscilador de voltaje controlado (VCO). El cambio más rápido de la entrada se produce cuando ésta es una onda cuadrada. Por tanto, si se considera únicamente la frecuencia fundamental de la entrada, la frecuencia modulante más alta es exactamente la mitad de la tasa de bits de entrada.
La frecuencia de reposo del VCO es seleccionada de tal manera que se ubique en el medio entre las frecuencias de marca y espacio. Un 1 lógico en la entrada hará que el VCO cambie de su frecuencia de reposo a la frecuencia de marca, mientras que un 0 lógico provocará que el VCO pase de su frecuencia de reposo a la frecuencia de espacio. El índice de modulación en FSK es...
En el peor de los casos, o sea cuando tanto la desviación de frecuencia como la frecuencia modulante están en sus valores máximos, se produce el ancho de banda más amplio. En un modulador de FSK binario, Df representa la desviación de frecuencia pico de la portadora y es igual a la diferencia entre la frecuencia de reposo y las frecuencias de marca o espacio. Esta desviación de frecuencia se mantiene constante y siempre en su valor máximo. Asimismo, fa equivale a la frecuencia fundamental de la entrada binaria, la cual, en el peor de los casos, es igual a la mitad de la tasa de bits...
Transformación de amplitud en cuadratura QAM Efectos de modulación
La modulación de amplitud en cuadratura (QAM) es una técnica digital que combina amplitud y fase para transmitir información.
En QAM, la señal portadora se modula con dos señales digitales independientes, una controla la amplitud y la otra la fase.
Este método permite codificar más datos en una sola señal en comparación con otros tipos de modulación, como la AM o FM.
La ventaja de utilizar QAM es que mayor cantidad de información puede ser transmitida en un menor periodo de tiempo.
El proceso de demodulación es el inverso a la modulación y se basa en extraer la información de la señal recibida.
Otra característica importante de QAM es su robustez, ya que tolera cierto nivel de ruido en la señal sin afectar significativamente la información transmitida.
QAM DE DIECISÉIS QAM
El 16-QAM, al igual que el 16-PSK, es un sistema M-ario con M=16. Se aplica a los datos de entrada en grupos de cuatro (24=16). Al igual que en el 8-QAM, la fase y la amplitud de la portadora transmisora se modifican.
Transmisor QAM de dieciséis
El transmisor de 16-QAM se presenta en la figura 16 mediante un diagrama a bloques. Los datos de entrada, en formato binario, se segmentan en cuatro canales: I, I', Q y Q'. Cada canal tiene una tasa de bits igual a la cuarta parte de la tasa de bits de entrada (f b/4).
Este esquema es utilizado en la modulación de señales de alta velocidad, ya que permite dividir y transmitir de manera eficiente grandes cantidades de datos. Además, al dividirse en cuatro canales, se logra una mayor estabilidad y una menor probabilidad de error en la transmisión.
El primer canal, I, recibe la información directamente de la entrada binaria y se divide en dos: I0 e I1. Luego, cada una de estas señales se modula con una onda portadora en fase y en cuadratura respectivamente, generando así las señales simbólicas correspondientes.
El segundo canal, I', realiza el mismo proceso pero de manera inversa, ya que recibe la señal I y la modula con una onda portadora en fase negativa y en cuadratura positiva.
El tercer y cuarto canal, Q y Q', funcionan de manera similar a los anteriores, pero utilizando una onda portadora en cuadratura y en fase respectivamente.
¡Todo un sistema de transmisión que permite una mayor eficiencia y fiabilidad en la transmisión de datos!
Transmisor de FSK
En el dominio del tiempo, se produce una función escalón al utilizar un modulador de FSK binario. Esta función se desplaza entre dos frecuencias: una frecuencia de 1 lógico y una frecuencia de 0 lógico, cuando la señal de entrada binaria cambia de 0 lógico a 1 lógico, y viceversa. Cada cambio en la condición lógica de la señal de entrada binaria provoca un cambio en la frecuencia de salida en el FSK binario. La figura l muestra un ejemplo sencillo de un transmisor de FSK binario.
Entrega eficiente de frecuencia mínima en FSK
La transmisión de desplazamiento mínimo del FSK (MSK), también conocida como frecuencia de fase continua (CPFSK), es un método para enviar señales en el que se modula la frecuencia de una señal de fase continua. En esencia, el MSK es una variante del FSK binario, en el que las frecuencias de marca y espacio están sincronizadas con la razón de bit de entrada binario. Gracias a esto, se consigue una mayor eficiencia y fiabilidad en la transmisión.En lugar de utilizar una frecuencia fija para las señales de marca y espacio, en el MSK se seleccionan dos frecuencias, f m y f s, que están sincronizadas con la razón de bit de entrada binario. Lo interesante es que estas frecuencias se escogen de tal forma que siempre están separadas de la frecuencia central por un múltiplo impar de la mitad de la razón de bit (f b / 2), donde n es un entero impar. Esto garantiza una mejor discriminación entre las frecuencias de marca y espacio, lo que se traduce en una transmisión más precisa y libre de errores.
Gracias a la sincronización de las frecuencias de marca y espacio con la razón de bit de entrada binario, se consigue una correcta discriminación de señales, lo que asegura una transmisión precisa y libre de errores.
