INTRODUCCION
Sistemas M-ario
Las técnicas de modulación digital hasta
ahora estudiadas solo emplean un bit cada vez para modular la señal portadora.
Cada bit de entrada produce una portadora
modulada en amplitud, frecuencia o fase, durante el tiempo de duración de cada
bit.
M-ario es un término derivado de la palabra
binario. “M” es un número que representa la cantidad de condiciones o
combinaciones posibles para la agrupación binaria que se considere.
Con la modulación M-aria se logra tener
mayores velocidades, debido a que un solo evento de por portadora representa
más de un bit.
Modulación QAM
Figura 1: Cuadro de Modulaciones
Digital/Analógica
La modulación de amplitud de
la cuadratura es un sistema de la modulación en el cual los datos son
transferidos modulando la amplitud de dos ondas de portador separadas, sobre
todo sinusoidal, que son fuera de fase por 90 grados (seno y coseno). Debido a
su diferencia de fase, se llaman los portadores de la cuadratura, la modulación
de amplitud de la cuadratura es la combinación de afinar de la modulación de
amplitud y de desplazamiento de fase. Es una modulación digital avanzada, en la
que su eficiencia se utiliza para la transmisión de datos a alta velocidad por
canales con ancho de banda restringido.
Figura
2: Transmisión y Recepción de Modulación QAM
La amplitud y la fase de una
señal pueden modularse simultáneamente o por separado, aunque esto resulta
difícil de generar y principalmente de detectar. En vez de ello, es muy
práctico separar la señal en dos componentes independientes conocidos como I
(componente "en fase") y Q (componente "en cuadratura"), ambos ortogonales entre sí.
Cuando nos referimos a
comunicaciones digitales, es común expresar la modulación en términos de estas
dos componentes, razón por la cual, la representación de una constelación
bidimensional I-Q es particularmente
útil y puede asociarse a la mayor parte de los métodos de modulación digital.
En una "constelación I-Q", la componente "en fase" se
proyecta en el eje de las abscisas (eje x) y la componente "en
cuadratura" se proyecta en el eje de las ordenadas (eje y) de un plano cartesiano.
Se dice que una señal estará "en fase" cuando su ángulo de fase sea
de cero grados (situada en el eje I) y que una señal estará "en
cuadratura" cuando se encuentre desfasada 90° respecto a la señal en fase
(situada en el eje Q).
Figura 3: Señales en fase
(Cos) y Cuadratura (Sen)
Una de
las características principales de la modulación m-QAM es que modula la mitad
de los símbolos con una frecuencia y la otra mitad con la misma frecuencia,
pero desfasada 90°.
El
resultado de las componentes después se suma, dando lugar a la señal m-QAM. De
esta forma, QAM permite llevar dos canales en una misma frecuencia mediante la
transmisión ortogonal de uno de ellos con relación al otro. Como ya se ha
dicho, la componente "en cuadratura" de esta señal corresponderá a
los símbolos modulados con una frecuencia desfasada 90°, y la componente
"en fase" corresponde a los símbolos modulados sobre una portadora
sin fase.
|
TIPOS DE MODULACION
La cantidad de niveles se puede calcular con
la siguiente expresión: donde k es el número de bits por símbolo.
·
8 QAM
·
16QAM
·
64QAM
·
128QAM
·
265QAM
EXPLICACION
8-QAM utiliza dos amplitudes diferentes
y cuatro fases que confieren a ocho símbolos diferentes. Puesto que hay 8
símbolos diferentes, cada símbolo podría ser usado para representar 3 dígitos
binarios (por ejemplo símbolo 1 representa 000, símbolo 2 representa 001,.. y
símbolo 8 representa 111), dando así una velocidad de datos que es 3 veces
mayor que la de la velocidad de símbolos.
Figura
4: Modulación
8-QAM y diagrama de constelación
16-QAM utiliza cuatro amplitudes y cuatro
fases, dando dieciséis símbolos diferentes. En 16-QAM se puede representar
4 dígitos binarios por símbolo y, por lo tanto, la velocidad de datos de 16-QAM
es cuatro veces mayor que la de la velocidad de símbolos.
Usando
técnicas similares con más valores de amplitudes y fases, las tasas de datos
más altas se pueden conseguir.
Figura
5: Modulación
16-QAM y diagrama de constelación
Una
cosa a destacar es que un mayor número de símbolos significa la complejidad
general del procesamiento de los aumentos en el emisor y receptor. Sobre
todo, la complejidad es mayor en el receptor, ya que no conoce los símbolos de
entrada y por lo tanto necesita la capacidad para decodificar de forma
instantánea entre los diferentes símbolos que están llegando a velocidad de
línea.
Figura
6: Tabla
de Modulaciones QAM
ANCHO DE BANDA Y ESPECTRO DE LA SEÑAL QAM
El mínimo ancho de banda necesario para
transmitir una señal QAM es el doble del ocupado por la señal digital original
que lleva la información
Donde
BF= Ancho de banda de la señal digital de
información
Se sabe que la velocidad de Nyquist viene
determinado por la siguiente formula
Se ha observado en este capitulo que en la
modulación QAM que en un simbolo se transmiten k bits de información
por lo que:
Entonces
PSD
Los cálculos son los mismos que una modulación MPSK
El ancho de banda de lóbulo principal
Eficiencia espectral
Figura 7: PSD para
la envolvente compleja de MPSK y QAM
La siguiente tabla presenta un resumen de las
velocidades de bits de diferentes formas de QAM y PSK.
MODULACIÓN
|
BITS POR SÍMBOLO
|
VELOCIDAD DE SÍMBOLO
|
BPSK
|
1
|
velocidad de bits
de 1 x
|
QPSK
|
2
|
tasa de bits media
|
8PSK
|
3
|
1/3 tasa de bits
|
16QAM
|
4
|
1/4 tasa de bits
|
32QAM
|
5
|
1/5 tasa de bits
|
64QAM
|
6
|
1/6 tasa de bits
|
VENTAJAS
|
DESVENTAJAS
|
Menor consumo de energía eléctrica
|
Sensibilidad ante el ruido
|
Menor Costo
|
Es necesario
realizar la demodulación con demodulares síncronos
|
Mejor aprovechamiento del ancho de banda disponible.
|
El ancho de banda minimo necesario es el mismo que
el de PSK y ASK (2.5 MHz)
|
Pruebas de
transmisión de mejor calidad
|
|
Mayor Compatibilidad con los servicios digitales de
datos
|
|
Provee
transmisiones de mejor calidad
|
Interesante :P
ResponderEliminarEXCELENTE BLOG, MUY BUENA INFORMACION
ResponderEliminarGrax por la información Andre... xD
ResponderEliminarBuen Trabajo.
ResponderEliminarExcelente información :D
ResponderEliminarMuy buena información
ResponderEliminarLas modulacione digital.... gran aporte !!!
ResponderEliminarBUEN APORTE. BUENA INFORMACION.
ResponderEliminarExcelente información
ResponderEliminarGran aporte
ResponderEliminarInteresante, muy buena información
ResponderEliminarMuy interesante información
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