Sistemas de transmisión digital, modulación multinivel

1. PSK (phase shift keying).

Es una modulación de fase donde la señal moduladora (datos) es digital.
Existen dos alternativas de modulación PSK: PSK convencional, donde se tienen en cuenta los desplazamientos de fase y PSK diferencial, en la cual se consideran las transiciones.
Las consideraciones que siguen a continuación son válidas para ambos casos.



En PSK el valor de la señalmoduladora está dado por

mientras que la señal portadora vale:
vp(t) = Vp cos(2π fp t)
En donde Vp es el valor pico de la señal portadora y fp es la frecuencia de la señal portadora.
La modulación PSK está caracterizada por
v(t) = vp(t) . vm(t)
o sea
v(t) = Vp . Vm cos(2π fp t)
Luego para Vm = 1
v(t) = Vp cos(2π fp t)
y para Vm = -1
v(t) = -Vp cos(2π fp t) = Vp cos(2π fp t + π)
1.12 – PSK.

De acuerdo con la polarización combinada que se entrega a los diodos entre la tensión senoidal del oscilador local OL y los datos digitales en banda base BB se dispone de la conducción alternada de los diodos. Esta conducción alternada introduce una variación de fase a la salida respecto del OL de entrada de 0° o 180°. Se trata de la modulación 2PSK que consiste en dos estados de fasede salida asociados a los dos estados de banda base. Los datos de entrada al circuito de producto deben ser del tipo bipolar (+1,-1) para polarizar en forma alternada los diodos. El demodulador se fundamenta en el mismo esquema de funcionamiento pero la complejidad es superior debido a que se requiere una referencia de fase para poder reconocer la modulación de 0° y 180° de fase. En la siguientefigura se esquematiza el modulador y demodulador del tipo 2PSK.



Al sistema modulador de 2PSK se lo suele comparar con una llave electrónica controlada por la señal moduladora, la cual conmuta entre la señal portadora y su versión desfasada 180º.


Esquema para 2 – PSK
En el sistema PSK convencional es necesario tener una portadora en el receptor para sincronización, o usar un códigoautosincronizante, por esta razón surge la necesidad de un sistema PSK diferencial. Es diferencial puesto que la información no esta contenida en la fase absoluta, sino en las transiciones. La referencia de fase se toma del intervalo inmediato anterior, con lo que el detector decodifica la información digital basándose en diferencias relativas de fase.

1.2 4 – PSK

La modulación de 4 estadosde fase 4PSK resulta tener una mejor eficiencia espectral (relación entre la velocidad de información en b/s y el ancho de banda necesario en Hz). En otras palabras requiere menor ancho de banda para transmitir la misma información debido a que cada nivel de fase lleva 2 bits de información.
La siguiente figura muestra el modulador y demodulador 4PSK constituido por dos moduladores balanceadosfuncionando en cuadratura (el oscilador local que alimenta a cada modulador se encuentra con una diferencia de fase de 90°). Cada modulador entrega las fases 0-180° y 90-270° o cual permite obtener las 4 fases resultantes por suma vectorial. Los ejes en cuadratura (ortogonales) se denominan I (In phase) y Q (Quadrature). La distribución de bits para cada fase se realiza mediante la codificacióncíclica (Gray) de tal forma que entre una fase y las adyacentes a 90° solo se tiene el cambio de un bit. Entre fases a 180° se tiene el cambio de dos bits. Un error de fase entre estados adyacentes solo introduce un error de bit. Antes y después del modulador se coloca un filtro que limita la banda ocupada por la señal digital y por el espectro de frecuencia intermedia. El filtrado de la banda delcanal modulado permite reducir el espectro aumentando la eficiencia espectral. Sin embargo, dicha operación elimina armónicas lo que produce una distorsión de amplitud y de fase de la señal resultante respecto de la señal de entrada.
La distorsión de amplitud se observa como una atenuación teórica de 3 dB para saltos de 90° y una anulación de la portadora para saltos de 180°. Esta modulación de...