modulaciones digitales

Departamento de Telecomunicaciones y Telemática

1

"Modulaciones de Señales para "Modulaciones de Señales para aplicaciones de actualidad"aplicaciones de actualidad"

Carmen Moliner Peña

Cujae

2

SumarioSumario

• Introducción

• Modulación por Codificación de Rejilla (TCM).

• Modulación de Multitono Discreto (DMT).

• Modulación de Amplitud y Fase sin Portadora (CAP).

• Modulación de Espectro Esparcido (SS).

4

Modelo de un sistema de Modelo de un sistema de Transmisión de Datos Transmisión de Datos

fuenteprocesamiento

en TX

canal

destinoprocesamiento

en RX

efectosindeseables*

5

Pulsorectangular

Efectos indeseablesEfectos indeseables de la Transmisiónde la Transmisión

Atenuación

Distorsión

Interferencia

Ruido

*

6

Efectos IndeseablesEfectos Indeseables

• Atenuación : Deterioro del nivel de potencia de una señal.

• Distorsión: Modificaciones de la forma de la señal por ancho de banda limitado.

• Interferencia: Contaminación de la señal util con otras señales generadas por el hombre

• Ruido: idem con señales aleatorias.*

7

Procesamiento en transmisiónProcesamiento en transmisión

fuentecodificaciónde la fuente

cifrado

codificación de canal

BandaBase

ModuladorCanalde CX*

Mux

8

ModulaciónModulación

Objetivos de la modulación:Objetivos de la modulación: Facilitar transmisión por radio Adaptar señal a canal de CX. Combatir ruido e interferencia Asignaciones de Frecuencias Multiplex por división de

frecuencia*

9

ModulaciónModulación• Proceso que permite la transmisión de señales a

distancias y reporta numerosos beneficios.• Algunos beneficios deseados

– Inmunidad a interferencias y ruido– Permitir mayores velocidades en soportes existentes

de cobres

• Los nuevos servicios telemáticos reclaman – Mayores volúmenes de información– Mayores velocidades

10

Modulación de señales digitalesModulación de señales digitales

0 1 0 1 0A cos (2fct + )

Conmutación de amplitud ASK

Conmutación de FrecuenciaFSK

Conmutación de Fase PSK*

Amplitud

fase

Frecuencia

Clá

sica

sC

lási

cas

11

Modulación por Codificación de Modulación por Codificación de Rejilla (Trellis Code Rejilla (Trellis Code Modulation, TCM)Modulation, TCM)

• Tipo de modulación empleada cuando se desea incrementar la velocidad en una transmisión modulada sin incrementar el ancho de banda y sin deteriorar sensiblemente la Pe.

• Empleada en los MODEMs telefónicos, en equipos de microondas, xDSL, etc..*

12

Modulación por Codificación de Modulación por Codificación de Rejilla (Trellis Code Modulation, Rejilla (Trellis Code Modulation,

TCM)TCM)

13

Para entender TCM recordemos Para entender TCM recordemos Modulación de Fase...Modulación de Fase...

El ancho de banda ocupado depende fundamentalmente El ancho de banda ocupado depende fundamentalmente de Vs*de Vs*

• •10

Vs = 2400 BdVi = 2400 bpsn =1 bits/ Señal elemental

dmin

1101

1000

Vs = 2400 BdVi = 4800 bpsn = 2 bits/ Señal elemental

dmin

Pe = f (dmin)

14

Recordemos Modulación QAM...

• Se pueden emplear métodos con múltiples fases y múltiples niveles para, sin incrementar Vs ni ancho de banda, incrementar la Vi (bps).

• QAM (Modulacion por cuadratura) es uno de esos tipos.*

15

11110111

Vs = 2400 BdVi = 9600 bpsn = 4 bits/ Señal elemental

QAMQAM

dmindminPe depende de S/N y de dminPe depende de S/N y de dmin

vi pero la Pe vi pero la Pe Vs = 2400 Bd

n = 6 bits/ Señal elementalVi = 14400 bps

Constelación con 64 puntosRequiere nuevas técnicas para adecuadas Pe!!!*Requiere nuevas técnicas para adecuadas Pe!!!*

16

QAMQAM

Conversor serie paralelo

moduladormoduladorQAMQAM

Señal modulada

n bitsSeñalde inf.

Códigos correctores de errores mediante la

introducción de dígitos de chequeo

Será necesario proteger a todos los bits por igual?

Solución: Sólo a los que resultan más Solución: Sólo a los que resultan más propensos al error*propensos al error*

Cuando Pe alta ... Qué técnica conocen uds. para protegerla información de los errores?

dmin

11110111

Fundamentos de la TCMFundamentos de la TCM

18

TTrellis rellis CCode ode MModulation TCModulation TCM

Modulación por Codificación de RejillaModulación por Codificación de Rejilla

Combinación de:• Técnica de modulaciónTécnica de modulación (por ejemplo QAM)• Técnicas de Codificación de ConvoluciónTécnicas de Codificación de Convolución

para corrección de errores aplicada a los

bits con mayores probabilidades de error.*

19

+

+bits de inf.

bits codificados

codif.

Codificador de Convolución Codificador de Convolución

Introduce dígitos de chequeo (redundantes) Introduce dígitos de chequeo (redundantes) capaces de corregir errores de la capaces de corregir errores de la

transmisióntransmisión.*.*

20

MODULADOR MODULADOR TCMTCM

Conversor serie

paralelo

moduladorQAM Señal

moduladaTCM

n bits de inf.

codificadorde convolución

bitsde inf.

V. 32, V.32bis, V. 33, V.34 y V. 34bis hasta 33.6 Kbps*

bits con mayor Pebits con mayor Pe

21

Probabilidad de error de un Probabilidad de error de un sistemas sistemas

• La probabilidad de error depende del cuadrado de la distancia entre los puntos de la constelación*

Departamento de Telemática 22

392 330 274 222 177 135 102 77 55 41 35 31 37 48 65 91 118 155 198 248 303 361

380 316 255 203 158 119 84 60 39 24 17 15 20 30 49 72 101 138 182 230 283 348 415

384 324 277 229 189 156 96 87 83 92 172 208 254 299 354

355 294 243 201 160 98 79 64 58 62 71 90 180 221 271 323 387

406 350 306 266 234 253 288 327 379

360 310 263 165 242 289 338 391

412 371 340 353 390

401 357 318 298 337 378

398

408 396 394 400 414

375 349 339 329 326 335 347 359 386

314 290 279 269 265 273 281 302 322

282 257 236 224 216 212 218 228 247 270

206 185 173 164 162 170 181 197 220

146 133 123 121 125 137 154 179 207193226

131 110 100 117 140

126 112 14154

367 304 244 194 148 108 75 50 28 13 6 4 8 21 38 63 93 127 171 219 275 336 402

362 296 238 186 142 103 69 43 22 1 0 5 16 32 56 85 122 163 213 267 328 3959

365 300 240 190 144 106 73 45 25 3 2 7 18 36 59 88 124 166 217 272 331 39711

372 307 251 199 152 113 80 52 33 19 12 10 14 26 42 66 134 174 225 280 341 40997

388 320 261 210 167 128 67 47 34 27 23 29 40 57 81 111 147 187 237 291 35194

410 343 284 232 183 149 89 68 53 46 44 51 61 78 99 132 168 209 258 315 376115

369 311 259 214 175 95 82 74 76 86 157 195 235 285 342 399139 116 104 12970

403 345 292 249 205 191 227 268 319 373176 150 136 161130 114 107 105 109 120

382 332 287 250 231 264 308 358 413215 184 178 202169 153 145 143 151 159

377 333 293 278 312 352 404260 233 223 245211 200 192 188 196 204

383 346 325 363 407313 286 276 295262 252 241 239 246 256

405 385370 344 334 356321 309 301 297 305 317

411 393389 374 366 364 368 381

–11

–15

–19

–23

–27

–31

–35

–39

–43

9

5

1

–3

–7

45

41

37

13

17

21

25

29

33

–43 –39 –35 –31 –27 –23 –19 –15 –11 –7 –3 1 5 9 45413713 17 21 25 29 33

T1403000-97/d05

FIGURA 5/V.34

Cuarta parte de los puntos de la superconstelación

V.34

23

Conclusión TCMConclusión TCM• Modulación que combina técnicas de modulaciones

clásicas con técnicas de corrección de errores.• Permite incrementar la cantidad de bits transmitidos

en cada señal elemental sin importantes deterioros de la Pe por el empleo de códigos correctores de errores.

• Permiten incrementos de velocidad sin incrementar el Bt a expensas de la complejidad de la demodulación.

• Muy utilizada en los Modems telefónicos y en los sistemas de microondas digitales. *


Modulación de Amplitud y Fase Modulación de Amplitud y Fase sin Portadora sin Portadora

(Carrierless Amplitude Phase, (Carrierless Amplitude Phase, CAP)CAP)

25

CAPCAP

• Modulación que representa una modificación de QAM, presentando semejantes prestaciones e igual Bt que QAM.

• Extrae de la señal a transmitir una componente de portadora que no contiene información.

• Emplea Procesamiento Digital de Señales (DSP).• Las implementaciones hechas permiten tener en cuenta las

condiciones de S/N en la línea. (Ajustar constelaciones)• Es una modulación poco utilizada.*

26

CAPCAP

Modu-Modu-ladorladorQAMQAM

Extracción de componente

dePortadora

SeñalSeñalde de

informacióninformaciónCAPCAP

27

CAP, cont.CAP, cont.

• Al comienzo de la transmisión decide la Constelación de modulación a emplear para obtener las más altas prestaciones con adecuada S/N en la Recepción.

• Con implementaciones enteramente digitales es particularmente sencilla.

• Usada en las aplicaciones donde el ancho de banda del espectro de señal es del orden de la frecuencia central. *

28

Ventajas y desventajas de CAPVentajas y desventajas de CAPVentaja:Ventaja:

• Sencilla y económica para generación enteramente digital.

Desventajas:Desventajas:

• Menor inmunidad al ruido impulsivo que otros métodos (DMT).

• Usada donde el Bt de la señal es del orden de frec. Central.

• Más difícil ecualización que otros métodos (DMT).*

29

Modulación de Multitono Modulación de Multitono Discreto (Discrete Multi-Tone, Discreto (Discrete Multi-Tone,

DMT)DMT)

30

Principios de ModulaciónPrincipios de Modulación• Técnica de modulación que pertenece a una clase

llamada modulación de múltiples sub-portadoras ((MCMMCM, , Multicarrier ModulationMulticarrier Modulation).).

• DMT representa una alternativa eficaz de QAM.

• DMT divide los flujos de datos en bloques de datos múltiples, y modula cada bloque de datos en subportadoras diferentes.

• Con frecuencia cada sub-portadora es modulada en QAM.*

31

DMTDMT

• Modulación que permite hacer un buen aprovechamiento del Ancho de banda de un soporte

• Simplifica procesos de ecualización.

• Permite tener en cuenta las características de ruido del medio de forma dinámica.

• Muy empleada entre otras en las técnicas xDSL.*

32

Ejemplo de DMT empleado en ADSLEjemplo de DMT empleado en ADSL

33

Cualidades de la modulación Cualidades de la modulación DMTDMT

• La operación de cada subcanal es independiente.

• La implementación práctica se realiza mediante un proceso llamado subcanalización.

• Cada subcanal confina la potencia dentro de una banda estrecha (aunque existen solapamientos indeseables). *


Cualidades de la modulación Cualidades de la modulación DMT, cont.DMT, cont.

• En una aplicación real el proceso de subcanalización no consigue un aislamiento espectral perfecto entre subbandas.

• Es posible eliminar interferencias de banda estrecha anulando las sub-bandas afectadas.

• El sistema puede modificar dinámicamente el número de bits asignados a una subportadora según la S/N de cada subcanal.*


Cualidades DMT, cont.Cualidades DMT, cont.• Proceso de ecualización más simple que

otros métodos de modulación.

• Muy empleado en los equipos de xDSL.

• Adoptado como estándar para equipamiento ADSL.*


Ejemplos de adaptación de un sistema DMT a las características de una línea.


Transmisor Transmisor DMTDMT

Receptor Receptor DMTDMT


Ejemplo de espectro de señal Ejemplo de espectro de señal DMT para ADSLDMT para ADSL

MHz

39

Comparación CAP vs DMTComparación CAP vs DMT

DMT: Múltiples subcanales con

duraciones de señales mayores

CAP: Un solo canal con pequeñas duraciones de

la señal elemental

DMT es más inmune al ruido impulsivo que DMT es más inmune al ruido impulsivo que CAPCAP

40

Comparación CAP vs DMTComparación CAP vs DMT

Ecualización en DMT Ecualización en CAP

La ecualización en DMT es más simple.

41

DWMT - Discrete Wavelet DWMT - Discrete Wavelet Multitone , una versión de DMTMultitone , una versión de DMT

• DWMT utiliza transformadas Wavelet.• El uso de la transformada de Fourier digital en

DMT genera armónicos que generan interferencias en canales adyacentes.

• La transformada Wavelet produce armónicos de más baja energía, produciendo menos interferencia en subcanales adyacentes lo que hace la recepción de la señal más simple y de mejor calidad. *

42

DMTDMT WDMTWDMT

Interferencias en canales Interferencias en canales adyacentesadyacentes

43

Conclusiones DMTConclusiones DMT

• Técnica de modulación derivada de QAM.

• Divide el canal en subcanales que configura para optimizar S/N.

• Hace uso de las técnicas de DFT.

• Muy empleada en xDSL.

• Fácil ecualización.

• Existe variante (WDMT) que emplea Transformada Wavelet que presenta ventajas en cuanto a interferencia en canales adyacentes.*

44

Modulación de Modulación de Espectro Espectro

EnsanchadoEnsanchadoSpread Spectrum (SS)Spread Spectrum (SS)

45

ESPECTRO ESNANCHADOESPECTRO ESNANCHADO (Spread Spectrum)(Spread Spectrum)

• Bases de la teoría conocidas desde la década del

40 para aplicaciones militares.• Década del 70 se trabaja en este esquema para

investigaciones no militares pero no se extiende

su uso por limitaciones tecnológicas.• VLSI ha permitido equipos mediante SS a

costos razonables en TxD, redes de computadoras

inalámbricas y telefonía celular digital

(aplicaciones de radio).*

46

• La señal modulada ocupa un Bt mucho mayor que el mínimo necesario para su transmisión.

• El ensanchamiento del espectro se alcanza con una señal ensanchadora (spreading signal) llamada señal de código que es independiente del dato.

• En el receptor la recuperación de la señal de dato se realiza correlacionando la señal de SS con una réplica sincronizada de la señal de código. *

REQUISITOS DE SSREQUISITOS DE SS

47

1.- Supresión de señales interferentes que

compartan el mismo rango de frecuencias.

2.- Reducción de la Densidad Espectral de

Energía de la señal modulada (El enlace puede

operar sin ser detectado por receptores no

autorizados) (Low Probability Detection,

LPD).*

Beneficios de SSBeneficios de SS

49

3.- Permite Acceso Múltiple: Se reparte el recurso de comunicación entre varios usuarios de una manera coordinada.

Ejemplo: Acceso Múltiple por División de Código CDMA, manteniendo la privacidad de las comunicaciones entre usuarios. Un usuario no autorizado no puede monitorear fácilmente una señal*

Beneficios de SS, Beneficios de SS, contcont

50

señal1

señal2

señal1

señal3

señal1

señal3

señal2

señal3

señal2

tiempo

frecuencia

•••

•••

•••

• • •

banda 3

banda 2

banda 1

Expresión simplificada del proceso, no requiere sincronización entre usuarios para el uso del recurso de comunicación, solo sincronía entre Tx. y Rx.*

Beneficios de SS, Beneficios de SS, contcont

51

xSS(t)

Bases de SSBases de SS

Señal recibida

Señal de código Señal de código

filtro

interferencia

x(t)

• Multiplicar por la señal de código 1 vez ensancha el espectro de la señal útil.

•La segunda multiplicación de la Sx recibida por la de código recupera la Sx original.

52

•Multiplicar por la señal de código 1 vez ensancha el espectro de la señal útil.

BtX(f)

fseñal de datooriginal

XSS(f)

fseñal con espectro ensanchado

BtSS


53

• La energía de la señal modulada queda dispersa en un Bt muy grande y su densidad espectral de energía es muy pequeña por lo que puede quedar enmascarada por el ruido, LPD.

• Permite que varias señales ocupen el mismo ancho de banda sin interferirse unas con otra y manteniendo la privacidad.


54

Reducción de InterferenciaReducción de InterferenciaBases de SS, cont.Bases de SS, cont.

Señal recibida

filtro

interferencia

x(t) xSS

Señal de código Señal de código

X(f)

f f

señal modulada

interferencia

interferencia

señal demodulada

55

• Multiplicar la señal modulada por la señal de código seguida por un filtro recupera la señal original.

• La señal útil es multiplicada dos veces pero la señal interferente es multiplicada una vez.

Reducción de InterferenciaReducción de InterferenciaBases de SS, cont.Bases de SS, cont.

56

Tipos de SS mas empleadosTipos de SS mas empleados

•Secuencia Directa

•Salto de Frecuencia

57

Secuencia Directa Secuencia Directa

• Cada usuario emplea una señal de código (secuencias ensanchadoras) diferente.

• Las señales de códigos no son arbitrarias, deben cumplir requisitos.

58

Considerando “ 1” pulso negativo

“ 0” pulso positivo

La suma modulo 2 = Multiplicación

+

1+1 = 0

1+0 = 1

0+0 = 0

0+1 = 1

- • - = +

- • + = -

+ • + = +

+ • - = -

= •

Una observación:Una observación:


Principios de Operación de Principios de Operación de Secuencia DirectaSecuencia Directa

Disminuir el ancho de los pulsos implica Disminuir el ancho de los pulsos implica ensanchar su espectroensanchar su espectro

1

Datos

+

Señal Transmitida

0 0 0 1 1 0 1Señal de

código

1 1 1 0 0 1 0

Td

Tc

61

• Cada usuario tiene un código diferente y la

correlación cruzada entre dos secuencias de

código debe ser baja para permitir la

recuperación de las señales libres de

interferencia.

Principios de Operación de Principios de Operación de Secuencia DirectaSecuencia Directa


Procesamiento de la señal de Datos

Señal TransmitidaSeñal de código

Señal de datos

0 0 01 1Datos

Código 1 1 10 0 10 1 110 0 10 1 1 10 0 10 1 110 0 10 1 1 10 0 10 1 11

Sec.

TX1 1 10 0 10 0 0 0 11 011 1 10 0 10 1 1 100 10 0 0 01 1 0 11 1 1

Td

Tc

Td / Tc = # entero

+


•!!! Sec Tx. + Sec Codigo = Secuencia original de datos

0 0 01 1Datos

Código 1 1 10 0 10 1 110 0 10 1 1 10 0 10 1 110 0 10 1 1 10 0 10 1 11

Sec.

TX1 1 10 0 10 0 0 0 11 011 1 10 0 10 1 1 100 10 0 0 01 1 0 11 1 1

Td

Tc•El espectro de la señal procesada se ha logrado ensanchar•Reloj de datos y de código deben estar sincronizados.

Tc

64

Sec. Tx+Sec. código

Sec. de datosModulador

+Mezclador

Modulación BPSK o QPSK

Transmisión de señal con Transmisión de señal con Espectro EsparcidoEspectro Esparcido

Demodulador+

Mezclador + Datos Recibidos

Sec. de código sincronizada

65

•Para la recuperación de la señal en el Rx. es

necesario:Receptor CONOZCA la secuencia de

esparcimiento y que se sincronice con ella.

Transmisión de señal con Transmisión de señal con Espectro EsparcidoEspectro Esparcido

•Las modulaciones empleadas son formatos

de amplitud constante pues los efectos no

lineales de los amplificadores de banda

ancha alteran las amplitudes. (PSK o DPSK

de 2 o 4 fases)

66

•Td / Tc = Rc / Rd : Factor de

ensanchamiento para SD.•Rc: Velocidad de la señal de código•Rd: Velocidad de la señal de datos.

•Gp = 10 log (Rc / Rd) Determina

comportamiento de Sistema SS.

Ganancia de ProcesamientoGanancia de Procesamiento

67

EjemploEjemplo

•Con Rc / R d= 10 ==> Gp 10 log 10 = 10dB•Significa que el sistema con SS requiere Gp dB

menos en la S/N con respecto al sistema

convencional para alcanzar una buena recepción..

Si antes de SS requería 15 dB de S/N, después de

SS basta tener:• 15 - Gp = 5 dB de S/N

Ganancia de ProcesamientoGanancia de Procesamiento

Departamento de Telecomunicaciones

UCI 2009

68

1000 0100 0010 1001 1100 0110 1011 01011010 1101 1110 1111 0111 0011 0001 1000

0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1

A B C D

+

Ckreloj secuenciasecuencia

Generación de secuencia pseudo Generación de secuencia pseudo aleatoriaaleatoria


UCI 2009

69

Propiedades de secuencia pseudo Propiedades de secuencia pseudo aleatoria (1)aleatoria (1)

Propiedad de Balance

• Aproximadamente la mitad de “ceros” y de “unos”

0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1Balance 7 “0” y 8 “1”cumple

70


Propiedad de carrera (run property)• Carrera secuencia de un mismo dígito. Un dígito

diferente inicia otra carrera. La longitud de carrera es cantidad de dígitos en ella.

• En cada periodo de secuencia pseudo aleatoria deseable que la mitad de las carreras sean de longitud 1, la cuarta parte de longitud 2, la octava parte de longitud 3, etc.0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1Carreras : de “0” hay 4 , la mitad de un cero, la cuarta parte de longitud 2.Idem para “ 1”*


UCI 2009

71


Propiedad de Correlación• Si un periodo de la secuencia es comparado

término a término con un corrimiento cíclico de ella misma, el número de coincidencias difiere del número de discrepancias por no más de una unidad.

• La comparación sólo toma valores elevados cuando las secuencias son coincidentes.


UCI 2009

72

A B C D

+

Ckreloj secuenciasecuencia

0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 11 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1D C C D D C D C D D D D C C C

D = 8C = 7CORRELACIÓN = (C – D) / ( 2 n – 1 )

CORRELACIÓN = (C – D)

n = 4 ; p = 2 n - 1

p = 15

n

p


UCI 2009

73

CorrelaciónCorrelación

Rx (τ) = (1/p ) (Número de coincidencias – discrepancias)

74

1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 CCC CCC CCCCC

Sincronización de la señal de código Sincronización de la señal de código con la versión de la misma del receptorcon la versión de la misma del receptor

• • • •cadena de bits

recibidos

• • • •

Detector de correlación Señal de

sincronización

Periodo de la señal de código

Ventana de análisis

1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0

C - D = 11

Sinc.!!!


DDC DDCCDC CD

0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1

0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0

D DDCDDCCDCC1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0

C - D = -1

+ 1 bit

1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0C - D = -1

- 1 bit

1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0

Sincronización de la señal de código Sincronización de la señal de código con la versión de la misma del receptorcon la versión de la misma del receptor

78

Resumen Beneficios de Espectro Resumen Beneficios de Espectro EsparcidoEsparcido

Secuencia DirectaSecuencia Directa

Alta inmunidad ante la interferencia de canales coexistentes

No afectación a canales coexistentes

Se puede transmitir sin licencia de asignación de frecuencia en algunos países.

79

Múltiples sistemas con diferente secuencia sin

interferencias entre sí ==> Multiplex por División de

Código

Resumen Beneficios de Espectro Resumen Beneficios de Espectro EsparcidoEsparcido

Secuencia DirectaSecuencia Directa

Privacidad de la TX pues es preciso conocer la Sec.

de esparcimiento para detectar la señal.

80

•Con el objetivo de alcanzar una adecuada

Capacidad en un canal con S/N pequeñas se

transforma la señal de datos para que ocupe

mayor Bt ( S/N, Bt , C = )

Resumen de Espectro EsparcidoResumen de Espectro EsparcidoSecuencia DirectaSecuencia Directa

•Para aumentar el Bt es preciso disminuir el

tiempo de duración de los bits. •(Menores Tb ==> Mayores Bt)

81

Resumen de Espectro EsparcidoResumen de Espectro EsparcidoSecuencia DirectaSecuencia Directa

•Sumando en módulo dos la secuencia de datos con una secuencia pseudoaleatoria de menor Tc se transforma la secuencia de datos en otra secuencia de menor T que contiene la información de la señal de datos.

•Siendo conocida por el receptor la secuencia de esparcimiento y con una adecuada sincronización puede recibirse la señal aunque S/N sea tan baja que no produzca interferencias.

82

802.11 IEEE para redes 802.11 IEEE para redes inalámbricas inalámbricas

Condiciones normadas:

•Secuencia de esparcimiento de 11 bits

•Modulación empleada de DBPSK y

DQPSK con razón de símbolos de 1 MHz

para velocidades de transmisión de 1 Mbps

y 2 Mbps respectivamente.

83

•Ganancia de codificación: 10.4 dB.

•Banda de frecuencia : 2.4 - 2.4835 GHz.

802.11 IEEE para redes 802.11 IEEE para redes inalámbricas inalámbricas

DBPSK DQPSK

10 11

10

01

00

1 Mbps 2 Mbps

•Chipping rate : 11 MHz. ( 11 veces superior a la razón de símbolo)

SS DE SALTO DE SS DE SALTO DE FRECUENCIAFRECUENCIA

84

85

Principios Espectro Ensanchado por Principios Espectro Ensanchado por Salto de Frecuencia, Salto de Frecuencia, Frequency HoppingFrequency Hopping

•La banda de frecuencia de transmisión es dividida en un número de sub-bandas denominadas canales.

•Cada canal es de igual ancho de banda dependiendo de la velocidad de información en bps y del método de modulación empleado.

86

•Un transmisor usa cada canal por un corto tiempo y después salta a otro canal.


tiempo

frecuencia(canales) 7

6543210

rango de

frecuenciade trabajo

87


•El método de modulación empleado en los canales puede ser diversos , los más empleados:

•FSK•MFSK•BPSK

88

Tipos de Salto de Frecuencia, cont.Tipos de Salto de Frecuencia, cont.

tiempo

frecuencia(canales)7

6543210

1 0 1

fast frequency hoppingfast frequency hopping

En el intervalo de un bit de datos el sistema experimenta múltiples saltos, la decisión se alcanza por un criterio mayoritario

Saltos de Frecuencia Rápidos

señal de información


tiempo

76543210

1 0 1 1 0

Tipos de Salto de Frecuencia, cont.Tipos de Salto de Frecuencia, cont.Saltos de frecuencia lentosSaltos de frecuencia lentos slow frequency hoppingslow frequency hopping

En el intervalo de tiempo de un canal se transmiten varios bits.Modalidad de más fácil sincronizaciónMenos costosa


FH-SS System. (a) Transmisor (b) receptor

Figure 15.2-1

PN: gen pseudoaleatorio de k bits

2k frecuencias


Output frequency versus data input for slow hop FH-SS system (dos símbolos por salto, FH lento) (FSK)

Figure 15.2-2

92

Ganancia de Procesamiento en FHGanancia de Procesamiento en FH

• GPdB= 10 log (Wtotal/Wcanal)= 10 log n

• n = numero de canales

• En cada canal las frecuencias son fc±fd.

• Si fd= rd/2 (La separación en los símbolos par un mismo canal es 2fd =rd.=Wcanal

• rd: razón de datos en bps.


Secuencia directa vs Frequency Secuencia directa vs Frequency hoppinghopping

Salto de Frecuencia tiene como ventaja sobre

Secuencia Directa La habilidad de evitar el

uso de rangos de frecuencias en los que

existan intensas interferencias que pudieran

dañar la Rx. de la señal.

Una interferencia intensa y conocida se hace

corresponder con un rango de frecuencia en

el que no se ubican canales.


Espectro Esparcido por Salto Espectro Esparcido por Salto de Frecuencia de Frecuencia

Secuencia de salto, (hopping sequence): Patrón pseudoaleatorio de uso de los canales.

Periodo de Chip: Tiempo de estancia del modulador en un canal.

Velocidad de salto, (chipping rate):Saltos de canal por unidad tiempo.


Salto de FrecuenciaSalto de FrecuenciaResumen Resumen

•La señal de datos es modulada empleando diferentes frecuencias portadoras, cada una de ellas define un canal.

•Se definen múltiples canales no solapados.

•Se emplea un canal por un intervalo de tiempo y se salta a otro.


•La secuencia en que se salta de un canal a otro es establecida y pseudoaleatoria.

•El espectro total es la suma del de los canales usados y por lo tanto se logra esparcir el espectro.

Salto de FrecuenciaSalto de FrecuenciaResumen Resumen

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802.11 de la IEEE para redes 802.11 de la IEEE para redes inalámbricasinalámbricas

Modulación de canal: FSK (GFSK)Razón de símbolos :1 MHz

Opciones•GFSK de dos niveles

fo - 170KHz fo fo + 170 KHz

11 Mbps

obligatorio

0

98

•GFSK de 4 niveles

fofo -225 KHz fo - 75 KHz fo + 75 KHz fo + 225 KHz

00 01 11 10

2 Mbps, opcional

•Establecidos 79 canales no solapados con 1 MHz de espaciamiento.•78 patrones de secuencias de frecuencias.

•Banda de frecuencia: 2.4 - 2.4835 GHz.

802.11 de la IEEE para redes 802.11 de la IEEE para redes inalámbricasinalámbricas

99

Aplicaciones de Aplicaciones de Espectro EsparcidoEspectro Esparcido

•LAN Inalámbricas (wireless LAN) Èstándar 802.11 de la IEEE norma el uso de Secuencia directa y salto de frecuencia

•Enlaces de datos punto a punto en el rango de algunos Mbps (T1, E1, etc).

•Aplicaciones militares

100

Conclusiones SSConclusiones SSModulación de Espectro Esparcido:Método que obtiene ventajas para la transmisión por radio sobre la base de producir como señal transmitida una señal con un ancho espectral superior al necesario lo que le permite entre otras cosas coexistir con otros servicios sin que se interfieran entre sí.Tipos :

• Secuencia Directa• Salto de Frecuencia


Conclusiones semifinalesConclusiones semifinales

• Con las nuevas técnicas de modulación se logran Con las nuevas técnicas de modulación se logran soluciones asoluciones a– Empleo de velocidades crecientes– Soluciones a interferencias indeseables– Mayor inmunidad ante el ruido y la interferencia– Empleo de los soportes al máximo de sus potencialidades.– Permitir la coexistencia de múltiples señales en el

espectro radioeléctrico.– etc.

modulaciones digitales

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