Modulacao ASK PSK FSK e QAM PDF

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Como gerar e detectar sinais. Através desses sinais, o resumo explica como podemos modular este sinais de forma mais simples e eficaz....

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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 l d banda de b d compartilhada lh d por vários á sistemas de d 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 ()

cos(2

)

 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 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

()

2

cos(2

)

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) ()

2

( ) cos(2

)

0

 A energia do sinal transmitido (por bit) é uma versão escalonada da

energia da onda binária de entrada responsável por modular a portadora senoidal 1

∫ 0

()

2

CHAVEAMENTO BINÁRIO DE AMPLITUDE (BASK)  ()   0, ()

()

, para o símbolo binário 1 para o símbolo binário 0

() ()

 2    0, 

()

cos(2

2

cos(2

), para o símbolo 1 para o símbolo 0

)

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 ()

   0,

, para o símbolo binário 1 para o símbolo binário 0

Modulador Produto

()

2

cos( 2

)

 A detecção mais simples é o detector de envelope

CHAVEAMENTO BINÁRIO DE FASE (BPSK)  2   ()   2  

cos(2

cos(2

),

para o símbolo 1 correspondendo a i 1

)

2

cos(2

), para o símbolo 0 correspondendo a i

2

 A energia por bit, Eb, é constante.  Não pode usar um detector de envelope. Deve-se usar detecção

coerente.

GERAÇÃO E DETECÇÃO COERENTE DE SINAIS BPSK  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 2 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 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. ()

 2    

 cos 2 

(2

1)

 ,0 4 

0,

t

T

2Tb

caso contrário

 E é a energia por símbolo do sinal transmitido e T é a duração do

símbolo.  Usando a identidade trigonométrica ()

2

 cos (2 

 1)  cos(2 4

)

2

  (2 

 1)  4

(2

)

QPSK  Na realidade, o sinal QPSK é constituido por dois sinais BPSK.  Um sinal BPSK, representado pelo primeiro termo 2

 cos (2 

1)

 cos(2 4 

)

,define o produto da modulação de uma onda binária pela portadora senoidal 2 cos((2 ) Também reconhecemos que cos (2 1)   / 2 para i 1,4 

• O outro sinal BPSK

2

  (2 

4

 1)  4



(2

/ 2para i

2,3

)

,define o produto da modulação de uma onda binária pela portadora senoidal 2 (2 )

 Também reconhecemos que

QPSK 

(2 

1)

 4 

  

/ 2 para i 1,2 / 2para i

3,4

GERAÇÃO E DETECÇÃO COERENTE DE SINAIS QPSK

CHAVEAMENTO BINÁRIO EM FREQUENCIA - BFSK ()

 2     2  

cos(2

1

),

para o símbolo 1 correspondendo a i 1

cos(2

2

),

para o símbolo 0 correspondendo a i

2

BFSK – DETECÇÃO NÃO COERENTE

MODULAÇÃO EM AMPLITUDE EM QUADRATURA M-QAM ()

2

0

cos(2

)

2

0

(2

),

0,1,...,

1

0

 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.

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