MODULAÇÃO ASK, PSK, FSK E QAM

Transcrição

1 MODULAÇÃO ASK, PSK, FSK E QAM

2

3 ÉCNICAS DE MODULAÇÃO PASSA-FAIXA Na transmissão da dados anda ase a sequencia serial de dados de entrada é representada na forma de uma onda discreta modulada por amplitude de pulso que pode ser transmitida em um canal passa-aixa ( Canais usados exclusivamente para comunicação entre dois dispositivos.a anda do canal não é compartilhada ). O prolema é quando deseja-se transmitir dados digitais em canais que a largura de anda compartilhada por vários sistemas de comunicação, como é o caso do canal sem fio ou do satélite (canal passa-faixa ). Neste caso utiliza-se uma estratégia de modulação configurada ao redor de uma portadora senoidal cuja amplitude, fase ou frequencia é variada de acordo com a sequencia de dados contendo a informação.

4 ALGUMAS PRELIMINARES Dada uma fonte inária que emite os símolos 0 e 1, o processo de modulação que envolve o chaveamento da amplitude, fase ou frequencia de uma onda senoidal dentre um par de possíveis valores de acordo com os símolos 0 e 1. Considere a portadora senoidal c( t) = Ac cos(π fct + φc ) Dados os parâmetros da portadora c(t) podemos identificar três formas distintas de modulação inária: Chaveamento inário de amplitude ( BASK, inary amplitude shift-keying ), na qual a frequencia e a fase da portadora são mantidas constantes enquanto que a amplitude é chaveada em dois possíveis valores utilizados para representar os símolos 0 e 1. Chaveamento inário de fase ( BPSK, inary phase-shift keying ), na qual a amplitude e frequencia da portadora são mantidas constantes enquanto que a fase é chaveada entre dois possíveis valores, por exemplo 0 0 e 180 0, para representar os símolos 0 e 1. Chaveamento inário de frequencia (BFSK, inary frequency-shift keying ), na qual a amplitude e fase da portadora são mantidas constantes enquanto que a frequencia é chaveada entre dois possíveis valores utilizados para representar os símolos 0 e 1.

5 EM COMUNICAÇÕES DIGIAIS A PORADORA POSSUI ENERGIA UNIÁRIA c( t) = cos(π fct + φc)

6 CONSIDERAÇÕES PASSA-FAIXA Considere um esquema de modulação linear para o qual a onda modulada é definida por s ( t) = ( t) c( t) Na qual (t) representa um onda inária de entrada. fc >> W na qual W é a largura de faixa da onda inária (t) e com isto não existirá soreposição espectral na geração de s(t) s ( t ) = ( t )cos( π fc t ) φc = A energia do sinal transmitido (por it) é uma versão escalonada da energia da onda inária de entrada responsável por modular a portadora senoidal E 1 0 ( t) dt 0

7 CHAVEAMENO BINÁRIO DE AMPLIUDE (BASK) E t) = 0, (, para o símolo inário1 para o símolo inário 0 s ( t) = ( t) c( t) c( t) = cos(πf ct) E E s( t) = 0, cos(πf ct), para o símolo 1 para o símolo 0

8 GERAÇÃO E DEECÇÃO DE SINAIS ASK Ë facilmente otido utilizando um modulador tipo produto com duas entradas: o sinal liga-desliga é o sinal modulante e a portadora senoidal E t) = 0, (, para o símolo inário1 para o símolo inário 0 Modulador Produto ASK c( t) = cos(πf ct) A detecção mais simples é o detector de envelope

9 CHAVEAMENO BINÁRIO DE FASE (BPSK) s( t) = E E cos(πf t), c cos(πf t + π ) = c E cos(πf t), c para o símolo 1correspondendo a i = 1 para o símolo 0 correspondendo a i = A energia por it, E, é constante. Não pode usar um detector de envelope. Deve-se usar detecção coerente.

10 GERAÇÃO E DEECÇÃO COERENE DE SINAIS BPSK Geração Codificador de nível sem retorno para zero,no qual a sequencia inária de dados de entrada é codificada na forma polar com os simolos 1 e 0 representados pelos níveis constantes: E e E Modulador de produto, o qual multiplica a onda inária codificada em nível pela portadora senoidal c(t) com amplitude para produzir o sinal BPSK. Detecção Modulador produto suprido por um sinal de referencia gerado localmente que é uma réplica da portadora c(t). FPB projetado para remover as componentes de frequencia dorada da saída do modulador de produto ( componentes centradas em fc ) e deixar passar as componentes de frequencia nula. Amostrador amostra uniformemente a saída do FPB em t=i, na qual i=0,±1, ±,..O clock que governa a operação do amostrador é sincronizado com o clock responsável pela temporização do it no transmissor. Dispositivo de tomada de decisão compara os valores amostrados da saída do FPB com um limiar fornecido externamente, a cadas segundos.

11 MODULAÇÃO POR CHAVEAMENO EM QUADRAURA DE FASE - QPSK A informação transportada pelo sinal transmitido está contida na fase da portadora senoidal. s t) = E π cos πf ct + (i 1), 0 t = 4 0, caso contrário ( E é a energia por símolo do sinal transmitido e é a duração do símolo. Usando a identidade trigonométrica E π E π si ( t) = cos (i 1) cos(πf ct) sen (i 1) sen(πf ct) 4 4

12 QPSK Na realidade, o sinal QPSK é constituido por dois sinais BPSK. Um sinal BPSK, representado pelo primeiro termo E π cos (i 1) cos(πf 4,define o produto da modulação de uma onda inária pela portadora senoidal cos(πfπ f t ) amém reconhecemos que c c t) π E cos (i 1) 4 E / para i = E / para i = 1,4 =,3 O outro sinal BPSK E sen (i π 1) sen(πf 4 c t),define o produto da modulação de uma onda inária pela portadora senoidal sen(πf ct)

13 amém reconhecemos que QPSK E sen (i π 1) 4 = E / para i = 1, E / para i = 3,4

14 GERAÇÃO E DEECÇÃO COERENE DE SINAIS QPSK

15 CHAVEAMENO BINÁRIO EM FREQUENCIA - BFSK = = = para o símolo 0 correspondendo a i ), cos( 1 correspondendo a i 1 para o símolo ), cos( ) ( 1 t f E t f E t s π π

16 BFSK DEECÇÃO NÃO COERENE

17 MODULAÇÃO EM AMPLIUDE EM QUADRAURA M-QAM E E i = 0,1,..., M 1 si ( t) = 0 ai cos(πfct ) 0 i sen(πfct ), 0 t Esquemas de modulação M-ário são preferidos em detrimento de esquemas de modulação inário para a transmissão de dados digitais em canais passa-aixa quando a condição é conservar largura de faixa ao custo de aumento de potência e complexidade do sistema.

18 ADSL

19 ADSL

20 ADSL

21 ADSL