Modulacao ASK PSK FSK e QAM

Prévia do material em texto

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