Comunicaciones Digitales

Modulación Digital
Dentro de las comunicaciones digitales con frecuencia es necesario modular la información de la fuente, con una señal analógica de mayor frecuencia llamada portadora.
La señal portadora transporta la información a través del sistema.
La señal de información modula a la portadora, cambiando su amplitud, su frecuencia o su fase.
La Modulación que el proceso de cambiar una o más propiedades de la portadora en proporción con la señal de información.
Las comunicaciones digitales abarcan una amplia variedad de técnicas de comunicación que incluyen la transmisión digital y la radio digital.

1.La transmisión digital es un sistema digital, donde los pulsos digitales se transfieren entre 2 o más puntos en un sistema de comunicaciones.
Con la transmisión digital no hay portadora analógica, y la fuente original de información puede tener forma digital o analógica.
Si esta en forma analógica se debe convertir a pulsos digitales antes de transmitirla, y se debe reconvertir a la forma analógica en el extremo de recepción.

2.La radio digital es la transmisión de portadoras analógicas moduladas digitalmente, entre 2 o más puntos en un sistema de comunicaciones.
En la radio digital la señal modulada y la señal desmodulada son pulsos digitales. Estos pulsos se pueden originar en un sistema digital de transmisión en una fuente digital, como por ejemplo una computadora, o puede ser una señal analógica codificada en binario.

En los sistemas digitales de radio, el medio de transmisión puede ser una instalación física o el espacio libre.
Los sistemas de comunicaciones analógicos fueron los primeros en ser desarrollados.

La ecuación 1 es la descripción de una onda seno dial de voltaje, variable en el tiempo, como puede ser una señal portadora de alta frecuencia.

Donde:
V(t)=Voltaje variable seno dialmente en el tiempo.
V=Amplitud máxima (Volts)
F=Frecuencia. (Hertz)
=Desplazamiento de fase (Radiantes)

Señal de Información Analógica

-Si la señal de información es analógica y la amplitud (v) de la portadora es proporcional a ella, se produce la modulación de amplitud (Amplitude Modulation).

-Si se varía la frecuencia (f) en forma proporcional a la señal de información, se produce la modulación de frecuencias (FM-Frecuency Modulation).

-Por Último, si se varía la fase En proporción con la señal de información, se produce la modulación de fase (PM-Pmase Modulation).

Señal de información Digital.
-Si la señal de información es digital y la amplitud (v) de la portadora se varia proporcionalmente a la señal de información, se produce una señal modulada digitalmente, llamada modulación por corrimiento de amplitud.
-Si la frecuencia (f) varia en forma proporcional a la señal de información se produce la modulación por corrimiento de frecuencia (FSK-Frecuency Shift Keying).
-Si la fase varia de manera proporcional a la señal de información, se produce la modulación por corrimiento de fase (PSK- Phase Shift Keying).
-si se varia al mismo tiempo la amplitud y la fase en proporción con la señal de información, resulta la modulación de amplitud en cuadratura (QAM-Quadrature Amplitude Modulation).

Los Sistemas ASK, FSK, PSK y QAM son formas de modulación digital.
La Modulación se en un transmisor mediante un circuito llamado modulador. Una portadora sobre la que ha actuado una señal de información se llama ONDA MODULADA o SEÑAL MODULADA.
La demodulación es el proceso inverso a la modulación y reconvierte a la portadora modulada en la información original, es decir, quita la información de la portadora.
La demodulación se hace sobre el receptor con un circuito llamado DEMODULADOR.
Hay 2 razones por las que la demodulación es necesaria en las comunicaciones electrónicas.
1.Es en el extremo difícil irradiar señales de baja frecuencia en forma de energía electromagnética, con una antena
2.Ocasionalmente las señales de la información ocupan la misma banda de frecuencias y se transmiten al mismo tiempo las señales de 2 o más fuentes interferirán entre si.

La señal de información puede estar en forma analógica o digital y el modulador puede efectuar modulación analógica o digital.

En el transmisor se hace una conversión elevadora de las señales de información, de bajas frecuencias a altas frecuencias y se hace una conversión descendente en el receptor de altas frecuencias a bajas frecuencias.

El proceso de convertir una frecuencia o banda de frecuencias y pasarla a otro lugar en el espectro total de frecuencias, se llama transmisión de frecuencias.

Tarea 1
Que es la señal de información en la modulación digital
Tarea 2
Que es AM y en qué consiste
Tarea 3
Que es el electro de frecuencias, en qué consiste.

19/05/09
Una Onda Seno se define por 3 características:
1)Amplitud
2)Frecuencia
3)Fase
Y cuando se cambia cualquiera de estas características se crea una segunda versión de esa onda, y por lo tanto, cambiar una característica de una señal eléctrica, puede servir para representar datos digitales.
Antes de discutir los métodos específicos de la modulación digital a analógica se definirán 2 aspectos básicos los cuales son:
A)tasa de Bit/audio
B)Señal Portadora

Tasa de Datos y Tasa de Señal
Se puede definir la tasa de datos (Tasa de Bits) y la tasa de señal (Tasa de Baudios), como la relación siguiente:
…… 1
Donde:
N= Numero de elementos de la señal por segundo, llamado TASA DE DATOS (bps)
r= Numero de elementos de datos transportados por un elemento de señal.
El valor r en una transmisión analógica es:

Donde:
L= Es el tipo de elemento de señal

En comunicaciones el Baudio es análogo aun coche mientras que el bit es análogo a un pasajero siendo necesario maximizar el número de personas por coche para reducir el tráfico.

Ancho de Banda
El ancho de banda necesario para la transmisión analógica de una señal digital es proporcionar a la tasa de señal excepto para FSK, en la que se debe añadir la diferencia entre señales portadoras.

Señal Portadora
En la transmisión analógica, el dispositivo emisor produce una señal de alta frecuencia que actúa como base para la señal de información.
Esta señal base se denomina señal portadora o frecuencia portadora.

5.1 Modulación de amplitud
La modulación de amplitud (AM-Amplitude-Modulation), Es el proceso de cambiar la amplitud de una señal portadora de frecuencia relativamente alta , en proporción con el valor instantáneo de la señal, Modulante o Moduladora (Información).
La Modulación de amplitud es una forma de modulación relativamente poco costosa y de baja calidad, que se usa para emisiones comerciales de señales de audio y video. También se usa para radiocomunicaciones móviles en 2 sentidos, como por ejemplo los Radios de Banda Civil (CB).

Ejemplo
Una Señal Analógica transporta 4 bits en cada elemento de señal, si se envían mil elementos de señal por segundo, Calcular la tasa de bits.
S= 1000
r=4

Ejemplo 2
Una señal analógica transporta 25 Bits en cada elemento de señal, si se envían 6000 elementos de señal por minuto, Calcule la Tasa de Bits.
r=25
S= 6000 / 60 =100

Ejemplo 3
Una señal analógica tiene una tasa de bits de 8000 Bps y una tasa de Baudio de 1000 Baudios.
a)Cuantos Elementos de datos son transportados, por cada elemento de señal.
b)Cuantos Elementos de señal son necesarios.
N= 8000
S=1000/3600=2
a)



b)



Ejemplo 4
Una señal analógica tiene una tasa de bit de 15350 Bps y una tasa de Baudio de 2620, Calcular:
a)Cuantos elementos de datos son transportados por cada elemento de señal.
b)Cuantos elementos de señal son necesarios.
N= 15350
S= 2620

a)



b)

Los Moduladores de AM son dispositivos no lineales, con 2 entradas y 1 Salida.
Una entrada es una señal portadora de alta frecuencia y amplitud constante, y la segunda, esta formada por señales de información, de frecuencia relativamente baja, que puede tener una sola frecuencia, o ser una forma compleja de onda, formada a su vez por muchas frecuencias.
Las frecuencias que son lo suficientemente altas como para irradiarse en forma eficiente de una antena y propagarse por el espacio libre se suelen llamar Radio Frecuencias o RF.
En el Modulador, la información actúa sobre, o modula, la portadora de Rf y produce una forma moduladora de onda.
La Señal de información puede tener una sola frecuencia, o puede consistir en un intervalo de frecuencias.
A la forma de onda moduladora de salida de un modulador de AM se le llama frecuencia Envolvente de AM.
Ejemplo 1
Una señal analógica transporta 64 bits en cada elemento de señal, si se envían 7200 x seg. Calcule la tasa de bits.
R=64
S=7200/3600=2

Ejemplo 2
Una señal analógica tiene una tasa de bit de 23465 Bps y una tasa de Baudio de 5171 baudios.
a)Calcular cuántos elemento de datos son transportados por cada elemento de señal
b)Cuantos elementos de señales son necesarios.
N=23465
S=5171
a)


b)

=23.10

21/05/09
Envolvente AM
Aunque existen varias clases de modulación de amplitud, la que probablemente se usa con más frecuencias es la AM de PORTADORA DE MAXIMA POTENCIA Y DOBLE BANDA LATERAL (DSBFC Double Side Band Full Carrier).
A este sistema se le llama también AM convencional o simplemente AM.
La Figura 1 Ilustra la relación entre la portadora
La señal moduladora
Y la onda moduladora en la AM convencional.

El ancho de banda B de una onda DSBFC de AM es:

La Figura 2 muestra el espectro de frecuencias para una onda AM y se extiende desde