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TRANSMISIÓN DIGITAL
PASO BANDA
Contenido
1.- El canal paso banda.
2.- Modulación digital.
Objetivo.-
Al finalizar, el lector será capaz de describir los tipos de
modulación digital y calcular la tasa de bit y de baudio para un canal con
los principios
de modulación digital
a
determinada modulación. Aplicar
p
p
p
g
módems telefónicos, DSL y cable.
Última modificación:
1 de octubre de 2010
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Tema 5 de:
COMUNICACIONES DIGITALES
Edison Coimbra G.
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1.- El canal paso banda
La transmisión en banda ancha o paso banda usando modulación digital implica convertir la
señal digital a una señal analógica para su transmisión.
La modulación permite usar un canal paso banda – un canal con un ancho de banda que no
empieza en cero. Este tipo de canal está más disponible que un canal paso bajo, por ejemplo en
la
l red
d telefónica.
t l fó i
Si el canal disponible es un canal paso banda, no se puede enviar la señal digital directamente
all canal,
l es necesario
i convertir
ti la
l seña
ñ digital
di it l a una señal
ñ l analógica
ló i antes
t d
de lla ttransmisión.
i ió
Para la conversión o modulación, se usa una señal analógica de frecuencia única, llamada
portadora. La amplitud, frecuencia o fase de esta portadora se cambia para que parezca como la
señal digital.
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Ejemplo 1: transmisión por banda ancha
Un ejemplo de transmisión por banda ancha o paso banda usando modulación es el envío de
datos
de una PC a ttravés
de una línea
d t
d
é d
lí
ttelefónica.
l fó i
Estas líneas se diseñaron para transportar voz con un BW limitado entre 300 y 3.400 Hz. Aunque
este canal se puede usar como un canal paso bajo, normalmente se considera un canal paso banda.
Una razón es que el BW es tan estrecho (3.300 Hz) que si se trata como un paso bajo y se usa
transmisión banda base, la velocidad máxima que se consigue es 6,6 kbps. La solución es
considerarlo un canal paso banda y usar técnicas de modulación con ayuda de módems.
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2.- Modulación digital
La modulación digital o conversión de digital a analógico es el proceso de cambiar una de las
características de una señal analógica en información basada en una señal digital.
Al cambiar
cualquiera de
las 3
características
principales de
una señal
analógica, se
obtienen
b i
3
mecanismos
para modular
datos digitales
en señales
e
se a es
analógicas.
Modulación por desplazamiento de amplitud
(ASK)
Modulación
d l ió por desplazamiento
d
l
i
de
d frecuencia
f
i
(FSK)
Modulación por desplazamiento de fase (PSK)
Hay un cuarto mecanismo (y mejor) que combina cambios en fase y amplitud y que se denomina
modulación de amplitud en cuadratura (QAM). Es el más eficiente de estos mecanismos y es el que
se usa en todos los módems modernos.
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Modulación ASK
Bits y símbolos
Un bit es la entidad más
pequeña de información.
Un símbolo (baud) es la unidad
más
á corta
t d
de una señal.
ñ l
Tasa de bit y tasa de baud
La tasa de bit es el número
d bits
de
bi enviados
i d
en 1
segundo (bps)
Ancho de banda de ASK
La tasa de baud es el número
de símbolos enviados en 1
(baud)
segundo (baud).
Nbaud = Tasa de baud
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Modulación FSK
Bits y símbolos
Un bit es la entidad más
pequeña de información.
Un símbolo (baud) es la unidad
más
á corta
t d
de una señal.
ñ l
Tasa de bit y tasa de baud
La tasa de bit es el número
d bits
de
bi enviados
i d
en 1
segundo (bps)
A h de
Ancho
d banda
b d de
d FSK
La tasa de baud es el número
de símbolos enviados en 1
(baud)
segundo (baud).
Nbaud = Tasa de baud
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Modulación PSK
Bits y símbolos
Un bit es la entidad más
pequeña de información.
Un símbolo (baud) es la unidad
más
á corta
t d
de una señal.
ñ l
Tasa de bit y tasa de baud
La tasa de bit es el número
d bits
de
bi enviados
i d
en 1
segundo (bps)
A h de
Ancho
d banda
b d de
d FSK
La tasa de baud es el número
de símbolos enviados en 1
(baud)
segundo (baud).
Nbaud = Tasa de baud
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Modulación PSK - Variantes
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Ejemplo 2: BW de señal ASK
Calcule el BW mínimo para una señal ASK que se transmite 2 kbps. El modo de transmisión es halfduplex.
Respuesta.- En ASK, las tasas de baud y de bit son iguales, por tanto Nbaud = 2 kBd y el BW mínimo = 2
kHz.
Ejemplo 3: Tasa de bit de señal ASK
Dado un BW de 5 kHz para una señal ASK, ¿Cuál es la tasa de baudios y la tasa de bits?
Respuesta.R
t
En
E ASK la
l tasa de
d baud
b d = BW,
BW por tanto, Nbaud = 5 kBd y la
l tasa de
d bit
bi = 5 kbps.
kb
Ejemplo 4: BW de señal ASK
En transmisión
E
i ió de
d datos,
d
se pueden
d
usar enlaces
l
ffull-duplex
ll d l
con comunicación
i
ió en ambos
b
sentidos.
id
Es necesario dividir el BW en 2 frecuencia portadoras. Dado un BW de 1 kHz (1 a 11 kHz), dibuje un
diagrama ASK full-duplex del sistema. Calcule las portadoras y los BW en cada dirección. Asuma que
no hay intervalos entre las bandas de ambas direcciones
Respuesta.Para ASK full-duplex, el BW en cada dirección es
BW = 10 kHz/2 = 5 kHz. Las portadoras se eligen
en la mitad de cada banda.
fc(adelante) = 1 kHz + 5 kHz/2 = 3.5 kHz
fc(atrás) = 11 kHz – 5 kHz/2 = 8.5 kH
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Ejemplo 5: BW de señal FSK
Calcule el BW máximo para una señal FSK que se transmite a 2 kbps. La transmisión es en modo
half duplex y las portadoras deben estar separadas por 3 kHz.
half-duplex
kHz
Respuesta.- Si fc1 y fc0 son las portadoras, entonces BW = Nbaud + ( fc1 – fc0 ) = 2 kHz + 3 kHz = 5 kHz.
Ejemplo 6: Tasa de bit de señal FSK
Calcule la máxima tasa de bits de una señal FSK si el BW del medio es 12 kHz y la diferencia entre
las dos portadoras debe ser al menos 2 kHz. La transmisión se lleva a cabo en modo full-duplex
p
Respuesta.-
p
g
En la transmisión full-duplex,
se asignan
6 kHz p
para cada dirección. Para FSK, si fc1 y fc0
son las portadoras, entonces BW = fc1 – fc0 + Nbaud, por tanto Nbaud = 4 kBd. que es igual
a la tasa de bit, es decir 4 kbps.
Ejemplo 7: BW de señal 4-PSK
Calcule el BW de una señal 4-PSK que se transmite a 2 kbps. La transmisión se lleva a cabo en modo
half-duplex.
Respuesta.- En 4-PSK la tasa de baud es 1/2 de la de bit. Por tanto, Nbaud = 1 kBd. Por consiguiente, el
BW = 1 kHz.
Ejemplo 8: Tasa de bit de señal 8-PSK
Dado un BW de 5 kHz para una señal 8-PSK, calcule la tasa de baud y la tasa de bit.
Respuesta.- En PSK la tasa de baud = BW, es decir Nbaud = 5 kBd. Pero, en 8-PSK la tasa de bit es
3Nbaud , por lo que la tasa de bit = 15 kbps
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Modulación QAM
Estándares
A h de
Ancho
d banda
b d de
d QAM
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Ejemplo 9: Tasa de baud de señal 8-PSK
Un diagrama de constelación está formado por 8 puntos igualmente espaciados sobre un círculo. Si
la tasa de bit es 4.8 kbps, ¿cuál es la tasa de baudio?
Respuesta.- La constelación indica 8-PSK con los puntos separados 45º. Puesto que 23 = 8, se
transmiten 3 bits con cada símbolo (baud). Por tanto, Nbaud = 1.6 kBd.
Ejemplo 10: Tasa de bit de señal 16-QAM
Calcule la tasa de bit para una señal 16-QAM de 1 kBd
Respuesta.- Una señal 16-QAM tiene 4 bits por baud, puesto que 24 = 16, por tanto, tasa de bit = 4 kbps.
Ejemplo 11: Tasa de baud de señal 64-PSK
Calcule la tasa de baud para una señal 64-QAM de 72 kbps
Respuesta.- Una señal 64-QAM tiene 6 bits por baud, puesto que 26 = 64, por tanto, Nbaud = 12 kBd.
Ejemplo 12
Calcule la tasa de bit para una señal QAM que tiene un BW efectivo de 4 kHz y 15 bit/Bd.
Respuesta.- 60 kbps.
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Ejemplo 13
Se necesita combinar 3 canales de datos consistentes en señales QAM de 15 bit/Bd y BW = 4kHz, en
un enlace que tiene un BW de 12 kHz,
kHz entre 20 y 32 kHz.
kHz
a) Muestre la configuración usando el dominio de la frecuencia, sin bandas de guarda.
b) Calcule la tasa de bit del enlace.
Respuesta.- a) La figura muestra la configuración de una FDM. Para el presente ejemplo, f1=20, f2=24 y
f3=28
28 kHz.
kH b) 180 kbps.
kb
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Ejemplo 14
Calcule la tasa de bit de carga y de descarga del modulador que se muestra en la figura.
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FIN
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