Modulación QAM, Codificación 4B5B y Fundamentos de Transmisión Digital

Modulación de Amplitud en Cuadratura (QAM)

La modulación de amplitud en cuadratura (QAM) es una forma de modulación digital en donde la información digital está contenida tanto en la amplitud como en la fase de la portadora transmitida.

• En este caso se modifican dos parámetros de la onda sinusoidal: la amplitud y la fase, mientras que la frecuencia (f) permanece constante (combina las técnicas PSK y ASK).
• Se puede variar x veces la fase e y veces la amplitud, a fin de obtener un total de xy variaciones, equivalentes a posibles estados.
• Cualquier cambio de amplitud medible puede combinarse con cualquier cambio de fase.
• Como regla general, siempre existen mayores cambios de fase que de amplitud, dada la susceptibilidad a interferencias debido al ruido que pueden afectar la decodificación de la señal.

Esquema de los estados de 8-QAM

El 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.

Codificación 4B5B: Concepto y Aplicaciones

• Esta técnica trata de lidiar con la ineficiencia de la codificación Manchester.
• Introduce un bit más para romper las secuencias largas de ceros (0s) y unos (1s). Cada 4 bits de datos se convierten en 5 bits transmitidos.
• La condición es que las secuencias transmitidas no tengan más de un 0 al comienzo y no más de dos ceros al final.
• Los códigos de 5 bits son transmitidos utilizando el esquema NRZI (Non-Return to Zero Inverted).
• Gracias a este método, se obtiene un 80% de eficiencia.

Fórmulas Fundamentales

• Velocidad máxima de datos (sin ruido): bps = 2H * log2(V)
• Velocidad máxima de datos (con ruido): bps = H * log2(1 + S/N)
• Atenuación: Atenuación = 10 * log10(Potencia de Entrada / Potencia de Salida)
• Efecto del ángulo de fase (φ): V(t) = Vm * sen(ωt + φ), siendo φ > 0.

Cuantificación de Señales

La cuantificación es la conversión de una señal discreta en el tiempo evaluada de forma continua a una señal discreta en el tiempo discretamente evaluada. El valor de cada muestra de la señal se representa como un valor elegido de entre un conjunto finito de posibles valores.

Se conoce como error de cuantificación (o ruido de cuantificación) a la diferencia entre la señal de entrada (sin cuantificar) y la señal de salida (ya cuantificada). En el diseño de sistemas, interesa que el ruido sea lo más bajo posible. Para conseguir esto, se pueden emplear distintas técnicas de cuantificación avanzadas.