Tasa de bit.- Es la cantidad de bits que se transfieren por segundo bits/seg Tasa de smbolo.- Simbolos/seg ->baudios

ESQUEMAS DE MODULACION

Definicin

La modulacin es el proceso por el cual una propiedad o un parmetro de una seal llamada

portadora, c(t), se varia proporcionalmente a una segunda seal llamada moduladora, c(f),

la seal resultante de la modulacin Se denomina seal modulada s(t). Seal elctrica. Por

lo regular, la seal portadora es una onda cosenoidal:

Se observa que a esta seal portadora se le puede variar la amplitud , la frecuencia y la

fase , ya sea uno o varios a la vez.

Razones para modular

Transmitir la informacin de la seal original a otra seal cuyas caractersticas son

apropiadas para ser transmitidas por el canal.

Necesidad de antenas ms prcticas.

Conveniencia de multicanalizacin de seales.

Uso eficiente del espectro.

Incremento del rendimiento.

Clasificacin de esquemas de modulacin

Modulacin analgica: la portadora es una forma de onda continua, generalmente una seal

cosenoidal.

Modulacin de amplitud (AM)

Modulacin de ngulo

o Modulacin de frecuencia (FM)

o Modulacin de fase (PM)

Modulacin de pulso la seal portadora es un tren de pulsos rectangulares.

Modulacin de amplitud de pulso (PAM)

Modulacin de ancho de pulso (PWM)

Modulacin de la posicin del pulso (PPM)

Modulacin por codificacin de pulso (PCM)

PCM diferencial (DPCM)

Modulacin delta (DM)

PCM diferencial adaptable (ADPCM)

Modulacin digital: la seal portadora es una seal continua y la seal moduladora es una

seal discreta (generalmente una seal binaria).

Modulacin por cambio de amplitud (ASK)

Modulacin por cambio de frecuencia (FSK)

Modulacin por cambio de fase (PSK)

Modulaciones M-arias

o QPSK

o M-PSK

o QAM

o M-QAM, etc.

Modulaciones avanzadas

o MSK

o GMSK

o DQPSQ

o /4DQPSK, etc.

Modulacin digital

Procesos bsicos de una modulacin digital

ASK

Sea la d(t) la seal de la informacin digital y la seal portadora.

Ancho de banda de ASK utilizando filtro coseno elevado

FSK

Existe una diferencia de frecuencia entre la frecuencia central portadora, fc, y la frecuencia

utilizada para la transmisin de un 0 lgico y de un 1 lgico. Esta diferencia es llamada

desviacin de frecuencia y se denota con f.

Ancho de banda de FSK utilizando el filtro coseno elevado

PSK

Modulacin digital M-aria

Hasta este momento, se han presentado tres tipos bsicos de modulacin digital.

Existen una gran cantidad de variantes que combinan modulaciones simultneas,

Apoyndose del hecho que, con un conjunto de M seales es posible transmitir un mximo

de log2 M bits de informacin por smbolo.

Modulacin por conmutacin de cuatro faces (QPSK)

QPSK tiene el doble de eficiencia de ancho de banda que PSK, puesto que se transmiten 2

bits en un solo smbolo de modulacin, esto es, M = 4 y log2 4 = 2 bits por smbolo.

Las salidas de modulacin QPSK es una onda cosenoidal con amplitud constante y con

cuatro posibles faces: /4, - /4, 3/4 y -3/4.

Ancho de banda de QPSK

Esta caracterstica es favorable cuando ocupamos transmitir ms bits por segundo por

canales de menos ancho de banda.

Modulacin por conmutacin de 8 fases (8PSK)

La salida de un modulador 8PSK es una onda cosenoidal con amplitud constante y ocho

posibles fases seleccionadas de acuerdo al estado que marca un grupo de tres bits (tribits),

esto es, como M=8, entonces cada smbolo puede representarse por log28 = 3 bits por

smbolo.

Modulacin de amplitud cuadrada (QAM)

La modelacin de amplitud cuadrada (QAM), es una forma de modelacin digital en donde

l

Se cumple que:

QAM = QPSK

Modulacin de amplitud en cuadratura de 8 (8QAM)

8QAM es una tcnica de codificacin M-aria, en donde M = 8. A diferencia de 8PSK, en

8QAM la seal de salida no es una seal de amplitud constante.

Similarmente que en la transmisin 8PSK.

Eficiencia del ancho de banda

La eficiencia del ancho de banda describe que tan eficiente es utilizando el ancho de banda

asignado, o la habilidad de un esquema de modulacin para colocar datos, dentro de un

ancho de banda limitado. El ancho de banda eficiente se define como la razn de la tasa de

bit al ancho de banda mnimo requerido para un esquema de modulacin particular.

Probabilidad de error en la modulacin digital

La probabilidad de error en la recepcin aumenta cuando el valor de M crece en la

modulacin. Eb/No (db)

Medios de transmisin

Definicin del canal de transmisin

Es el medio de comunicacin que proporciona la transmisin entre el transmisor y el

receptor y afecta a la seal que se transmite por el ocasionando: atenuacin, retardo y ruido,

normalmente dentro de un cierto ancho de banda disponible.

Medios guiados

Conductores paralelos:

Es un par de conductores aislados entre si y abiertos al medio ambiente.

El problema principal es la interferencia entre los mismos conductores. Son sensibles a

seales electromagnticas. Su principal aplicacin es la interconexin entre dispositivos

que emplean mltiples lneas y distancias cortas.

Cable coaxial:

Es el medio de transmisin ms verstil y se utiliza tanto como para transmitir seales

analgicas como digitales, sus aplicaciones ms comunes son:

distribucin de seal de televisin

transmisin de seales telefnicas a grandes distancias

o pueden transportar hasta 10,000 llamadas de voz simultneamente

o estas siendo remplazado por fibra ptica

conexin con sistemas perifricos a corta distancia

redes de rea local

Las caractersticas de transmisin ms sobresalientes.

Necesidad de instalar un repetidor entre 1 y 9 Km.

Rango de frecuencia arriba de los 500 MHz.

Retardo tpico de la seal alrededor de 4 s/Km.

Atenuacin de la seal de 7 dB/Km.

Es econmico.

Par trenzado:

Es el medio ms viejo, el ms flexible en manejo econmico y el ms comnmente

utilizado tanto para seales analgicas como para digitales. Las aplicaciones ms comunes

son:

En la red telefnica, entre el sitio del suscriptor y la central local de conmutacin.

Dentro de edificios, para la puesta en marcha de un PBX.

En redes de rea local LAN

Entre las caractersticas de transmisin ms sobresalientes:

Para seales analgicas es necesario colocar amplificadores cada 5 o 6 Km.

Para seales digitales se colocan repetidores cada 2 o 3 Km.

Ancho de banda limitado alrededor de 1MHz.

Taza de datos limitada a 100MHz, para distancias cortas se puede alcanzar el orden

de Gbps.

Susceptible a la interferencia de ruido.

Retardo tpico de la seal alrededor de 50 s/Km.

Atenuacin tpica de 0.2 dB/Km.

Comportamiento elctrico de una lnea de transmisin:

Una lnea de transmisin no es un corto, sino que posee ciertos elementos elctricos que

modifican las caractersticas de la transmisin de la seal elctrica a lo largo de la lnea.

Estos elementos dependen de la construccin fsica y material empleado en el conductor y

aislamiento.

Los parmetros elctricos que presenta una lnea se consideran distribuidos lo largo de ella

es decir, son cantidades elctricas por unidad de longitud:

R resistencia del conductor a lo largo de l (oposicin al flujo de corriente).

L inductancia propia.

G conductancia del dielctrico (no es aislante perfecto).

C capacitancia (dos conductores separados por un aislante)

Fibra ptica:

La luz que se utiliza en las redes de fibra ptica es un tipo de energa electromagntica. La

radio, las microondas, el radar, la luz visible, los rayos x y los rayos gama parecen ser todos

muy diferentes. Sin embargo, todos ellos son tipos de energa electromagntica. Una

propiedad importante denota la onda de energa es la longitud de onda .

La velocidad de la luz aproximadamente de 3000,000 kilmetros por segundo o 3x108 m/s.

la frecuencia de adaptaciones est dada en Hz y la unidad tpica de la longitud de onda esta

en metro. Los ojos humanos estn diseados para percibir solamente la energa

electromagntica de longitudes de onda entre 700 y 400 nanmetros (nm) y recibe el

nombre de luz visible.

Para transmitir dato a travs de una fibra ptica se utilizan longitudes de onda que son

invisibles al ojo humano (luz infrarroja). La longitud de onda de la luz es la fibra ptica es

de 850 nm, 1310 nm 0 1550 nm. Se seleccionaron estas longitudes por que pasan por fibra

ptica ms fcilmente que otras.

Medios no guiados

Las seales inalmbricas son ondas electromagnticas que pueden recorrer el vaci del

espacio exterior y medios tales como el aire.

Por lo tanto, no es necesario un medio fsico para la transmisin de seales inalmbricas, lo

que hace que sean un medio verstil para el desarrollo de redes.

Todas estas ondas viajan a la velocidad de la luz, c = 299,792,458 metros por segundo, en

el vaci, donde = c/f metros.

La antena es un conductor elctrico o sistema de conductores utilizando ya ssea para radiar

energa electromagnetica hacia el espacio o para coleccionar energa electromagnetica del

espacio.

Un radiador isotrpico (antena istropica), tiene igual potencia de radiacion en todas

direcciones (3 dimensiones) y solamente es una antena de referencia terica.

Las antenas reales no son radiadores istropicos. La lungitud de la antena es proporcional a

la longitud de onda.

Microondas terrestres

Se utilizan cuando no es prctico instalar un cable. La principal aplicacin son los servicios

de telecomunicaciones de larga distancia como alternativa de fibra ptica. Comnmente la

antena utilizada es el plato parablico, transmitiendo y recibiendo ondas electromagnticas

en el rango de 2 a 40 GHz.

Las bandas de frecuencia ms utilizadas en los

enlaces de microondas terrestres son la de 4 GHz y 6 GHz.

Comunicacin va satlite

Bsicamente, los satlites de comunicacin son repetidores, su era comienza con el

lanzamiento del Sputnik I. una gran mayora de los satlites de telecomunicaciones se han

colocado en la rbita GEO, alrededor de los 35,780 Km de la superficie de la tierra sobre el

plano ecuatorial, provocando un retardo en la transmisin superior de los 270 ms, existen

otras orbitas como son la rbita HEO, MEO y LEO.

Sistema de satlite tpico

Redes inalmbricas

Actualmente existen las necesidades de acceder a fuentes de informacin o comunicar

mensajes ya sea para cada consulta, actualizacin, etc. Y por lo regular estamos en

constante movimiento por las diversas actividades en la vida cotidiana, en consecuencia, la

adopcin de equipos inalmbricos porttiles se est incrementando. Al igual que las redes

tradicionales alambradas se pueden clasificar a las redes inalmbricas en tres categoras.

WAN/MAN (Wide Area Network/Metropolitan Area Network)

LAN (Local Area Network)

PAN (Personal Area Network)

Radiodifusin

Parecidas a las microondas, las diferencia radica que la radiodifusin es omnidireccional,

por lo que las ondas de radio no necesitan antenas parablicas. Las aplicaciones se

encuentran en las bandas de frecuencia de los 30 KHz a los 30 GHz. Este rango cubre AM

comercial, FM comercial, televisin VHF y UHF.

Tambin se utiliza en aplicaciones de redes de datos.

La distancia de alcance y la atenuacin son prcticamente las mismas que para las

microondas terrestres. Debido a que tienen longitud de onda mayor (), las ondas de radio

sufren de menor atenuacin.

Infrarrojos

Regularmente la transmisin se lleva a cabo en interiores mediante transceivers activos

(transformadores/receptores) que modulan la luz infrarroja no coherente. Se debe tener una

trayectoria recta sin obstculos (necesaria lnea de vista) o mediante reflexin en una

superficie de color, como por ejemplo el techo de una habitacin. Una ventaja es que no se

necesita licencia para la asignacin de frecuencias en bandas.

Actualmente, esta tecnologa esta remplazada con la tecnologa Bluetooth para redes de

rea personal (PAN).

Multicanalizacin de seales

Multicanalizacin por divisin de tiempo (TDM)

Uno de sus beneficios ms grandes que se deriva del teorema de muestreo es la

multicanalizacin por divisin de tiempo (TDM), donde simultneamente se transmiten N

mensajes.

En el lapso del tiempo Ts se deben de transmitir las N muestras de los mensajes, y el reloj

en el multicanalizador genera un pulso por cada muestra en el lapso de tiempo; esto es:

Multicanalizacin por divisin de frecuencia (FDM)

Supongamos que la lnea de transmisin (Tx) tiene un ancho de banda en Hz mucho mas

grande que el requerido por una sola conexin, sea Bx Hz por conexin, y la lnea de Tx

dispone arriba de 3Bx Hz. En FDM, el ancho de banda de la lnea Tx se divide en un

nmero de ranuras de frecuencia, cada una pudiendo acomodar la seal de una conexin

individual. A cada una de estas ranuras de frecuencias se les nombra canal. El multiplexor

(MUX) asigna una ranura de frecuencias a cada conexin que se establezca y utiliza un

esquema de modulacin para colocar la seal a conectar en la ranura apropiada.

WDM tecnologa con fibras:

La tecnologa conocida como multicanalizacin por divisin de longitud de onda, permiten

l envi simultaneo de diferentes longitudes de onda a travs de una sola fibra dentro de la

banda espectral que abarca las 1300nm y los 1600nm.