Modulações digitais. Apresentação das modulações digitais PSK, FSK, ASK e QAM

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1 Modulações digitais 2 Apresentação das modulações digitais PSK, FSK, ASK e QAM

2 Modulações digitais ASK, PSK e FSK ASK FSK Atenuador ASK 1 FSK Oscilador binária 2 binária BPSK QPSK Esasamento de 27º Oscilador Esasamento de 18º binária BPSK Oscilador Esasamento de 18º Esasamento de 9º QPSK A mensagem comanda os comutadores quaternária As modulações digitais PSK, FSK, ASK e QAM 2

3 Modulações digitais não-binárias Nas modulações não-binárias grupos de k bits (chamados símbolos) dão origem a uma de M = 2 k ormas de onda. Passamos a ter: MPSK M ases dierentes MFSK M requências dierentes M-QAM M dierentes combinações de amplitude e ase EM MPSK, para a mesma relação E b N as probabilidades de símbolo e bit errado ( e, respectivamente) degradam-se com o aumento do P e P B número M de ases. Em MFSK, para a mesma relação E b N as probabilidades de símbolo e bit errado melhoram com o aumento do número M de requências. Se o único critério de qualidade osse P B seria desaconselhável usar PSK com muitas ases. Mas não é esse o único critério de escolha. Outros há, como, por exemplo: Largura de banda Potência Eiciência Complexidade Com sinalização ortogonal (MFSK, por exemplo) a largura de banda aumenta com M. Com sinalização de ase múltipla (MPSK) a largura de banda não aumenta com M; logo, para a mesma largura de banda o débito binário aumenta se se aumentar o número de ases do sinal. As modulações digitais PSK, FSK, ASK e QAM 3

4 Espectro de um sinal modulado É sabido que se tivermos uma sinusóide outra, cos t, obtemos ω c cosω m t e a multiplicarmos por 1 1 cosωmtcosωct = cos( ωc + ωm) t+ cos( ωc ω m ) t 2 2 Banda lateral superior Banda lateral inerior Assim, ao multiplicarmos qualquer orma de onda (uma mensagem, por exemplo) por uma sinusóide (uma portadora), a orma de onda resultante tem um espectro que é igual ao espectro bilateral da mensagem mas centrado na requência da portadora e com uma cópia centrada na requência negativa dessa portadora: Espectro da mensagem S () Espectro da mensagem modulada Frequência da portadora: c Sm () - c c Note-se a diminuição da amplitude do espectro da modulação. As modulações digitais PSK, FSK, ASK e QAM 4

5 Espectro de ASK ( Amplitude Shit Keying ) Geração de ASK: multiplicação de uma portadora por uma orma de onda em banda-base. S() S OOK () - c c Espectro de dados binários unipolares aleatórios Espectro do sinal OOK Espectro da mensagem S () -B B Espectro do sinal ASK S ASK () - c 2B A largura de banda de sinais ASK é o dobro da largura de banda do sinal em banda-base. As modulações digitais PSK, FSK, ASK e QAM 5

6 Espectro de PSK ( Phase Shit Keying ) As duas ases de um sinal de PSK binário são º e 18º. Esta última corresponde a inverter o sinal, isto é, a multiplicá-lo por -1. Isto signiica que ASK com amplitudes de sinalização +1 e -1 é o mesmo que PSK binário com ases de sinalização º e 18º. Assim, usando NRZ polar (que não tem componente contínua) como orma de onda de sinalização, obtemos um espectro de PSK que é idêntico ao de ASK: Espectro de PSK S() - c c -B c c +B Portanto, tal como em ASK: a largura de banda de um sinal PSK é o dobro da largura de banda do sinal em banda-base. A largura de banda de impulsos de cosseno elevado é B=(1 + α) 2T para não ocorrer ISI. Se α = 1 então B = 1/T (ritmo de transmissão, taxa de símbolos ou baud rate). Logo, com impulsos de cosseno elevado e α = 1: B PSK = 2 x taxa de símbolos (se α = 1) As modulações digitais PSK, FSK, ASK e QAM 6

7 Espectro de FSK binário ( Frequency Shit Keying ) FSK pode ser visto como OOK entrelaçado : OOK a 1 1 FSK OOK a binária Espectro S FSK () B Espectro do sinal FSK e 1 requências associadas a cada bit B largura de banda do sinal em banda-base Se e 1 estiverem suicientemente aastados: A largura de banda em FSK binário vale B As modulações digitais PSK, FSK, ASK e QAM 7

8 Constelações no espaço de sinal Sinal QPSK Sinal 8PSK com ruído 1 1 Em quadratura Em quadratura Em ase Em ase 5 16 QAM 5 32 QAM QAM 64 QAM com ruído As modulações digitais PSK, FSK, ASK e QAM 8

9 Constelações no espaço de sinal: QAM Formas de onda para 8-QAM b g c a e d h As modulações digitais PSK, FSK, ASK e QAM 9