República Bolivariana de Venezuela

Universidad Fermín Toro

Vicerrectorado Académico

Facultad de Ingeniería

Cabudare Edo-Lara

MODULACIÓN

Elaborado por: Luis Rodríguez

DEFINICIÓN Y TIPOS DE MODULACIÓN

¿Por qué se modulan las señales? El proceso de modulación supone una adaptación de la señal

al medio de transmisión por el cual va a propagarse.

Normalmente implica la alteración de su banda de frecuencias para transmitir la señal en una

gama de frecuencias más adecuada. La necesidad de modular viene dada por la imposibilidad

de la propagación de la señal en su banda de frecuencias “base”, o en superar las dificultades

que se presenta esta propagación. En general, se pretenden conseguir los siguientes objetivos

en el proceso de modulación:

Posibilidad de multiplexión, es decir, de enviar varios canales de información de una

manera conjunta por el mismo medio de transmisión.

Facilitar la propagación de la señal por el medio de transmisión adaptándola a él. El

ejemplo típico es la radiación de señales por ondas de radio. Exige utilizar antenas de

longitud aproximada λ/2, donde λ es la longitud de onda de la señal. Para señales de

voz limitadas a 4 KHz, la longitud de antena a utilizar sería de unos 75Km, totalmente

desproporcionada. Entonces, para emitir señales de radio es necesaria una modulación

previa para convenir la señal a frecuencias fácilmente radiables:

λ = c / f en donde es la velocidad de la luz, y f la frecuencia de la señal.

Reducción del ruido e interferencia. Empleando el método de modulación adecuado se

puede reducir el ruido e interferencias que sufre la señal durante su transmisión, con

relación a la transmisión banda base.

Superar limitaciones de equipos. Los equipos electrónicos utilizados en los sistemas de

telecomunicación pudieran mejorar la calidad de la transmisión.

En todo proceso de modulación existen una serie de señales propias del proceso:

Se llama moduladora a la señal que contiene toda la información que se quiere enviar. Existe

también una señal encargada de “trasladar” al otro extremo de la comunicación esa

información que contiene moduladora. Esta señal que se encarga de llevar la información de

la moduladora se denomina portadora o carrier. El resultado del proceso será una señal

llamada portadora modulada. En general, la modulación va a conseguir en la alteración

sistemática de algún parámetro de la señal portadora a cargo de la señal moduladora, que es

la que originalmente contiene información.

El parámetro a modificar de la portadora puede ser la amplitud, la frecuencia, la fase, la

posición o la duración del pulso. Según sea la naturaleza de la señal modulada, asi se

denominara el tipo de modulación. Así pues, habrá sistemas de modulación con portadora

analógica o digital y también la señal moduladora puede ser analógica o digital, tal como lo

muestra la siguiente tabla:

Modulación por Pulsos:

La modulación por pulsos corresponde a una señal moduladora analógica y una portadora

digital, por lo que es usual para transmisión digital de voz y video. Los diferentes tipos PAM,

PDM, Y PPM reciben su nombre directamente del parámetro de la señal portadora a variar o

“modular”, amplitud, duración o posición de los pulsos, respectivamente.

En el proceso de modulación se lleva a cabo un muestreo de la señal moduladora y a partir de

estas muestras se construyen los distintos tipos de señal modulada. El hecho de pasar de una

señal analógica a sus muestras nos puede plantear la cuestión de cuantas muestras hemos de

tomar para reproducir exactamente dicha señal a partir de sus muestras, o para poder trabajar

con estas muestras de la señal, con la seguridad de que representan fielmente la señal

analógica original. Es evidente que el número de muestras a tomar por unidad de tiempo

depende de la rapidez con la que la señal varia en el tiempo, que a su vez, tiene relación con el

ancho de banda de la señal. Es decir, cuanto más rápidamente varié la señal y por tanto mayor

ancho de banda, mayor frecuencia de muestra hay que emplear para reproducir la señal con

fidelidad. La respuesta cuantitativa a esta cuestión, se obtiene a partir del teorema de

muestreo o TEOREMA de NYQUIST: “Para reproducir una señal, de frecuencia más alta fmax, a

partir de sus muestras es preciso emplear una frecuencia de muestreo (fs) igual o mayor que

2* fmax (Frecuencia de Nyquist)”.

Fs≥2*fmax

Esto permite pasar de una señal a sus muestras y viceversa fácilmente: para una señal de voz

de 0-4KHz, podemos trabajar a partir de sus muestras tomadas a ritmo de 8.000 por segundo y

retornar a la señal analógica vocal sin errores.

Modulación por Amplitud de Pulso (PAM)

En el caso de PAM, la anchura y la separación de los pulsos permanece constante, siendo la

amplitud de los mismos lo que varía de acuerdo con la amplitud de la moduladora, tal y como

se ve en la figura anterior. Como puede observarse en la figura la señal analógica seria

envolvente del conjunto de pulsos obtenidos tras la modulación.

Modulación Por Posición de Pulso (PPM)

En el caso de la modulación por posición de pulso, la anchura y la amplitud de los pulsos

permanece constante, siendo l aposición de los mismos lo que varía de acuerdo con la

amplitud de la moduladora, tal como se muestra en la figura anterior. La distancia entre dos

pulsos representa la amplitud muestreada de la onda seno.

Modulación por Duración de Pulso (PDM)

En el caso de la modulación por duración de pulso, amplitud y la separación de los pulsos

permanece constante, siendo la anchura de los mismos lo que varía de acuerdo con la

amplitud de la moduladora. A mayor amplitud de la señal inicial mayor anchura en el pulso de

la señal modulada, tal como se muestra en la siguiente figura:

Modulación por Pulsos Codificados (PCM)

Un sistema de modulación que ha alcanzado un gran auge es PCM, también llamado MIC

atendiendo a las siglas castellanas. Tanto el PDM como el PPM utilizando pulsos de amplitud

constante, pero son todavía la representación analógica de una señal analógica. En el sistema

PCM cada pulso es codificado en su equivalente binario antes de su transmisión convirtiendo

así una señal analógica en digital siguiendo los pasos:

Muestreo de PAM, PPM o PDM

Cuantificación

Codificación

Muestreo: Para convertir una señal analógica en señal PCM el primer paso es muestrearla,

obteniendo de esta forma una señal discreta en un dominio pero continua en su rango, es

decir, está definida únicamente en unos instantes de tiempo pero la amplitud que puede

alcanzar en dichos instantes es cualquiera.

Cuantificación: El hecho de que la amplitud de la señal en los instantes de muestra pueda ser

cualquiera supone que para codificarla necesitaríamos un número infinito de bits. En otras

palabras: tenemos un número infinitos de niveles. Por tanto, es necesario cuantificar la señal,

es decir, asignar a una serie de valores de x(t) un único valor, de forma que después del

proceso de cuantificación, el número de valores que puede tener la señal x(t) sea finito. El

proceso se ilustra en la siguiente figura:

A todos los valores comprendidos entre nδ y (n+1)δ se les asigna el valor:

δ=

δ

Otra forma de cuantificar la señal sería la siguiente. Para muestras comprendidas en un

intervalo de cuantificación se tomará el valor más cercano al intervalo de cuantificación.

Consiste en asignar a varias muestras el valor del entero más cercano.

Al hacer aproximaciones se produce un error, denominado ERROR DE CUANTIFICACIÓN y

su valor es la mitad del intervalo de cuantificación. El error de cuantificación se puede

reducir estableciendo mas intervalos de cuantificación teniendo en cuenta que si el

número de niveles es muy elevado, tendremos que enviar gran cantidad de bits por cada

muestra que queramos enviar. Si la señal moduladora es débil los errores de

cuantificación cometidos son relativamente más importantes que cuando la señal es más

fuerte, como se desprende de la siguiente figura:

Para ello se puede hacer una cuantificación no uniforme: comprimir más los niveles

cuando la amplitud de la señal es pequeña con lo cual disminuirían los errores de

cuantificación en este rango de amplitud, pequeña y menos para las amplitudes altas.

Codificación: la fase de codificación consiste en asignar un número de bits a cada una de

las muestras que se van a enviar. Este número de bits depende del número de niveles

usados (N) y número de bits asignados (n) es logarítmica:

n≥log₂N