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MODULAÇÃO ASK, PSK, FSK E QAM TÉCNICAS DE MODULAÇÃO PASSA-FAIXA � Na transmissão da dados banda base 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-baixa ( Canais usados exclusivamente para comunicação entre dois dispositivos.A banda do canal não é compartilhada ). � O problema é quando deseja-se transmitir dados digitais em canais que a largura de banda compartilhada por vários sistemas deque a largura de banda 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. ALGUMAS PRELIMINARES � Dada uma fonte binária que emite os símbolos 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 símbolos 0 e 1. Considere a portadora senoidal � Dados os parâmetros da portadora c(t) podemos identificar três formas distintas de modulação binária: � Chaveamento binário de amplitude ( BASK, binary amplitude shift-keying ), na qual a frequencia e a fase da portadora são mantidas constantes enquanto )2cos()( ccc tfAtc φpi += 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 símbolos 0 e 1. � Chaveamento binário de fase ( BPSK, binary 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 00 e 1800 , para representar os símbolos 0 e 1. � Chaveamento binário de frequencia (BFSK, binary 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 símbolos 0 e 1. EM COMUNICAÇÕES DIGITAIS A PORTADORA POSSUI ENERGIA UNITÁRIA )2cos(2)( cc b tf T tc φpi += CONSIDERAÇÕES PASSA-FAIXA � Considere um esquema de modulação linear para o qual a onda modulada é definida por � Na qual b(t) representa um onda binária de entrada. fc >> W na qual W é a largura de faixa da onda binária b(t) e com isto não existirá sobreposição espectral na geração de s(t) 0 )2cos()(2)( == cctftbts φpi )()()( tctbts = � A energia do sinal transmitido (por bit) é uma versão escalonada da energia da onda binária de entrada responsável por modular a portadora senoidal 0 )2cos()()( == cc b tftb T ts φpi ∫≈ bT b b dttbT E 0 2)(1 CHAVEAMENTO BINÁRIO DE AMPLITUDE (BASK) = 0 binário símbolo o para ,0 1 binário símbolo o para ,)( bEtb )()()( tctbts = )2cos(2)( tf T tc c b pi= 2Eb = 0 símbolo o para ,0 1 símbolo o para ),2cos(2)( tfT E ts cb b pi GERAÇÃO E DETECÇÃO DE SINAIS ASK � Ë facilmente obtido utilizando um modulador tipo produto com duas entradas: o sinal liga-desliga é o sinal modulante e a portadora senoidal Modulador Produto = 0 binário símbolo o para ,0 1 binário símbolo o para ,)( bEtb ASK � A detecção mais simples é o detector de envelope )2cos(2)( tf T tc c b pi= CHAVEAMENTO BINÁRIO DE FASE (BPSK) =−=+ = = 2i a endocorrespond 0 símbolo o para ),2cos(2)2cos(2 1i a endocorrespond 1 símbolo o para ),2cos(2 )( tf T E tf T E tf T E ts c b b c b b c b b pipipi pi � A energia por bit, Eb, é constante. � Não pode usar um detector de envelope. Deve-se usar detecção coerente. � Geração � Codificador de nível sem retorno para zero,no qual a sequencia binária de dados de entrada é codificada na forma polar com os simbolos 1 e 0 representados pelos níveis constantes: e � Modulador de produto, o qual multiplica a onda binária 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 dobrada da saída do modulador de produto ( componentes centradas em 2fc ) e deixar passar as GERAÇÃO E DETECÇÃO COERENTE DE SINAIS BPSK bE bE− bT 2 FPB projetado para remover as componentes de frequencia dobrada da saída do modulador de produto ( componentes centradas em 2fc ) e deixar passar as componentes de frequencia nula. � Amostrador amostra uniformemente a saída do FPB em t=iTb, na qual i=0,±1, ±2,..O clock que governa a operação do amostrador é sincronizado com o clock responsável pela temporização do bit no transmissor. � Dispositivo de tomada de decisão compara os valores amostrados da saída do FPB com um limiar fornecido externamente, a cadaTs segundos. MODULAÇÃO POR CHAVEAMENTO EM QUADRATURA DE FASE - QPSK � A informação transportada pelo sinal transmitido está contida na fase da portadora senoidal. � E é a energia por símbolo do sinal transmitido e T é a duração do =≤≤ −+ = contrário caso ,0 2TTt0 , 4 )12(2cos2)( b pi pi itf T E ts c E é a energia por símbolo do sinal transmitido e T é a duração do símbolo. � Usando a identidade trigonométrica )2( 4 )12(2)2cos( 4 )12(cos2)( tfsenisen T E tfi T E ts cci pi pi pi pi −− −= QPSK � Na realidade, o sinal QPSK é constituido por dois sinais BPSK. � Um sinal BPSK, representado pelo primeiro termo ,define o produto da modulação de uma onda binária pela portadora senoidal )2cos( 4 )12(cos2 tfi T E cpi pi − )2cos(2 tfpisenoidal Também reconhecemos que • O outro sinal BPSK ,define o produto da modulação de uma onda binária pela portadora senoidal )2cos(2 tf T c pi =− = = − 2,3i para2/ 1,4i para 2/ 4 )12(cos E EiE pi )2( 4 )12(2 tfsenisen T E cpi pi −− )2(2 tfsen T c pi QPSK � Também reconhecemos que = =− = −− 3,4i para2/ 1,2i para 2/ 4 )12( E EisenE pi GERAÇÃO E DETECÇÃO COERENTE DE SINAIS QPSK CHAVEAMENTO BINÁRIO EM FREQUENCIA - BFSK = = = 2i a endocorrespond 0 símbolo o para ),2cos(2 1i a endocorrespond 1 símbolo o para ),2cos(2 )( 2 1 tf T E tf T E ts b b b b pi pi BFSK – DETECÇÃO NÃO COERENTE MODULAÇÃO EM AMPLITUDE EM QUADRATURA M-QAM � Esquemas de modulação M-ário são preferidos em detrimento de esquemas de modulação binário para a transmissão de dados digitais em canais passa-baixa quando a condição é conservar largura de faixa ao custo de aumento de potência e complexidade do sistema. Tt Mi tfsenb T E tfa T E ts cicii ≤≤ −= −= 0 1,...,1,0),2(2)2cos(2)( 00 pipi ADSL ADSL ADSL ADSL
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