UNIDAD 2
TECNICAS DE
MODULACION
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
NO RETORNO A CERO-NIVEL (NRZ-L)
Dos tensiones diferentes para los bits 0 y 1
Tensión constante durante el intervalo del bit
no hay transición, no retorna a tensión cero
Ausencia de tensión para 0, tensión constante
positiva para 1
Más habitual, tensión negativa para un valor y
tensión positiva el otro valor
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CR
.UC
LM
NO RETORNO A CERO INVERTIDO
(NRZI)
Sin retorno a cero invertido en 1’s
Tensión constante durante la duración de un bit
El dato se codifica por la presencia o ausencia de
una transición al principio del tiempo del bit
Transición (bajo a alto o al revés) significa un 1
Sin transición significa un 0
Fáciles de implementar.
Uso eficaz del ancho de banda.
NRZI es más inmune a ruidos y a errores de
cableado.
Con capacidad de sincronización.
Con capacidad de detección de errores3
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.UC
LM
NRZ
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.UC
LM
Cada vez que vaya a empezar un “1” se produce una transición. Si
empieza un “0” no se produce transición.
CODIFICACIÓN DIFERENCIAL
Datos representados por cambios en vez de
por niveles
Detección más fiable en la transición que en el
nivel
En sistemas de transmisión complicados es fácil
perder la polaridad. Si se invierte, se cambian
los 0 por 1 y viceversa. Con codificación
diferencial no existe este problema
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.UC
LM
NRZ: VENTAJAS E INCONVENIENTES
Ventajas: Fácil de implementar
Uso eficaz del ancho de banda
NRZI es más inmune a ruidos y a errores de cableado.
Con capacidad de sincronización.
Con capacidad de detección de errores
Inconvenientes Componente continua (DC)
Ausencia de la capacidad de sincronización
Usados para grabaciones magnéticas
No usados para transmisión de señales
Presencia de componente continua
Carecen de capacidad de sincronización
No suelen ser atractivos para transmisión de señales6
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DESVENTAJAS NRZ
Uno de los problemas que presenta este código se fundamenta en la longitud de las secuencias de unos y ceros. En estos casos el receptor necesita sincronizarse y del mismo modo llegar a comprobar que exista señal o si por el contrario no está disponible.
Una prolongada permanencia de la señal en nivel positivo o negativo durante la transmisión puede conducir a la situación denominada desplazamiento de la línea base, que dificulta al receptor la adecuada decodificación de la información.
Otro de los aspectos negativos se centra en el método que se debe emplear para que el emisor y el receptor estén en sincronismo. Para ello es necesario continuos cambios en la señal. Esto se ve dificultado cuando aparecen las mencionadas cadenas de unos y ceros que mantienen la tensión a niveles altos o bajos durante largos periodos de tiempo.
No tiene un ancho de banda eficiente.
Es susceptible a interferencias.
Los límites entre bits individuales pueden perderse al transmitir de forma consecutiva secuencias largas de 1 ó 0.
CODIFICACION AMI (VENTAJAS)
En el caso del esquema bipolar-AMI, un 0 binario se representapor ausencia de señal y el 1 binario se representa como un pulsopositivo o negativo.
Los pulsos correspondientes a los 1 deben tener una polaridadalternante. Este tipo de esquema tiene las siguientes ventajas.
En primer lugar, no habrá problemas de sincronización en el casode que haya una cadena de 1. Cada 1 fuerza una transición, porlo que el receptor se puede sincronizar en dicha transición. Unacadena larga de ceros, todavía es un problema.
En segundo lugar, ya que los elementos de señal correspondientesa 1 alternan el nivel de tensión, no hay componente continua.
Además, el ancho de banda de la señal resultante esconsiderablemente menor que el correspondiente a NRZ.
Por último, la alternancia entre los pulsos proporciona una formasencilla de detectar errores. Cualquier error aislado, tanto sielimina como si introduce un pulso, significa un incumplimiento dedicha propiedad.
Bipolar AMI, Pseudoternario
Ventajas
No hay componente continua
Uso eficiente del ancho de banda
Detección de errores aislados
Inconvenientes
Problemas de sincronización
Menor eficacia (hay que distinguir entre tres
niveles)
Más vulnerable al ruido
VIOLACION DE CODIGO
• B8ZS: Bipolar con sustitución de 8 ceros:
Se basa en un AMI Bipolar
Sustituye 8 ceros en AMI bipolar
Se produce violación de código en el cuarto 0
Se produce transición válida en el quinto 0
Se repite el proceso con el séptimo y octavo 0
Se usa para enlaces T1- USA 1544Mbps
•HDB3: Bipolar de 3 ceros de alta densidad:
Sustituye 4 ceros en AMI e introduce una violación
Si el número de 1s desde la última aparición es par:
Transición normal, 00, violación
Si el número de 1s desde la última aparición es impar:
000, violación
Se usa para enlaces PCM- E1 2.048Mbps
CARACTERÍSTICAS VIOLACIÓN DE
CÓDIGO
• Utilizar códigos sencillos
• Evitar la componente continua
• Evitar las secuencias largas que correspondan a
señales de tensión nula
• Lograr una buena sincronización
• No reducir la velocidad de los datos
• Capacidad para detectar errores
B8ZS (NORTEAMÉRICA)
Bipolar con 8 Ceros de Sustitución
Basado en AMI bipolar
Si aparece un octeto con todo ceros y el último valor de tensión anterior a dicho octeto fue positivo, se codifica dicho octeto como 000+-0-+
Si aparece un octeto con todo ceros y el último valor de tensión anterior a dicho octeto fue negativo, se codifica dicho octeto como 000-+0+-
Causa dos violaciones del código AMI
Improbable que ocurra debido al ruido
El receptor detecta e interpreta como octeto con todo ceros
Adecuado para transmisión a altas velocidades 12
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HDB3 (EUROPA Y JAPÓN)
Alta Densidad Bipolar 3 Ceros
Basado en AMI bipolar
Si aparece un cuarteto con todo ceros y el último valor de polaridad anterior a dicho cuarteto fue negativo, se codifica dicho cuarteto como 000- o bien +00+
Si aparece un cuarteto con todo ceros y el último valor de polaridad anterior a dicho cuarteto fue positivo, se codifica dicho cuarteto como 000+ o bien –00-
En las violaciones siguientes se alternan las polaridades de las violaciones para evitar la componente continua
Adecuado para transmisión a altas velocidades 13
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B8ZS Y HDB3
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MANCHESTER
Manchester
Utilizado por IEEE802.3 (LAN Ethernet con bus CSMA /CD)
Manchester Diferencial
Utilizado po IEEE802.5 (LAN Token Ring- anillo)
Miller o de Retardo
Ventajas
• Sincronización: siempre existe transición durante el intervalo de duración
correspondiente a un bit
• No hay componente continua
• Detección de errores por ausencia de transición
Inconvenientes
La máxima velocidad de modulación es el doble que en los NRZ, por tanto el
ancho de banda necesario es mayor.
VENTAJAS DE LA CODIFICACION MANCHESTER
Como ventajas principales se pueden destacar las siguientes:
La codificación Manchester o codificación bifase-L es autosincronizada: provee una forma simple de codificar secuencias de bits, incluso cuando hay largas secuencias de periodos sin transiciones de nivel que puedan significar la pérdida de sincronización, o incluso errores en las secuencias de bits. Por ello es altamente fiable.
Detección de retardos: directamente relacionado con la característica anterior, a primera vista podría parecer que un periodo de error de medio bit conduciría a una salida invertida en el extremo receptor, pero una consideración más cuidadosa revela que para datos típicos esto llevaría a violaciones de código. El hardware usado puede detectar esas violaciones de código, y usar esta información para sincronizar adecuadamente en la interpretación correcta de los datos.
Esta codificación también nos asegura que la componente continua de las señales es cero si se emplean valores positivos y negativos para representar los niveles de la señal, haciendo más fácil la regeneración de la señal, y evitando las pérdidas de energía de las señales.
DESVENTAJAS DE LA CODIFICACION MANCHESTER
Las principales desventajas asociadas son lassiguientes:
Ancho de banda del doble de la señal dedatos: una consecuencia de las transicionespara cada bit es que el requerimiento delancho de banda para la codificaciónManchester es el doble comparado en lascomunicaciones asíncronas, y el espectro dela señal es considerablemente más ancho. Lamayoría de los sistemas modernos decomunicación están hechos con protocoloscon líneas de codificación que persiguen lasmismas metas, pero optimizan mejor el anchode banda, haciéndolo menor.
TÉCNICAS DE MODULACIÓN
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LM
DESPLAZAMIENTO DE AMPLITUD
(ASK)
Valores representados por diferentes
amplitudes de portadora
Usualmente, una amplitud es cero
Se usa presencia y ausencia de portadora
Susceptible de repentinos cambios de
ganancia
Poco eficiente
Hasta 1200 bps en líneas de calidad telefónica
Usada en fibra óptica
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)2cos()( tfAts c
0)( ts 0 binario
ASK
1 binario
VENTAJAS DE LA MODULACION ASK
1.La fuerza de la señal portadora varia para
representar valores
binarios (1 o O).
2. Frecuencia y fase permanecen constar
mientras la amplitud cambia.
3. La amplitud pico de la señal durante la
duración de cada bit es
constante y su valor depende del estado del
bit (1 oO).
1.La velocidad de transmisión usando ASK esta
limitada por las características físicas del
medio de transmisión.
2. La transmisión ASK es altamente susceptible
a la interferencia del ruido. Es quizás el método
más afectado por el ruido
DESVENTAJAS DE LA MODULACION ASK
DESPLAZAMIENTO DE FRECUENCIA (FSK)
Valores representados por diferentes
frecuencias (próximas a la portadora)
Menos sensible a errores que ASK
Hasta 1200 bps en líneas de calidad telefónica
Transmisión por radio en HF (3-30 MHz)
Incluso en LAN en frecuencias superiores con
cable coaxial
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Inmunidad al ruido.
Almacenamiento y procesamiento.
Utilización de regeneradores de señales.
Las señales son mas sencillas de medir y evaluar.
Están mejores equipadas para la detección ycorrección de errores.
Como Modulacion digital, sus equipos consumen menospotencia.
Las ventajas de modulación FSK sobre ASK se hacenimportantes cuando El índice de modulación se hacemucho mayor que 1, con lo que se incrementa el anchode banda y con ello el nivel de protección contra ruidoe interferencia. Por ejemplo, para un β de 0,2 2Δf estaasociada a un favor, para β de 2 2Δf se asocia a 2fasores y para β de 5 2Δf se asocia a casi 16 fasores (3lobulos)
VENTAJAS DE LA MODULACION FSK
Requieren mas ancho de banda.
Requiere sincronización precisa.
Los sistemas de transmisión de estos son
incompatibles con las instalaciones analógicas
existentes.
DESVENTAJAS DE LA MODULACION FSK
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0 binario
FSK
1 binario)2cos()( 1tfAts
)2cos()( 2tfAts
FSK EN LÍNEA DE CALIDAD
TELEFÓNICA
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LM
DESPLAZAMIENTO DE FASE (PSK)
La Fase de la portadora se desplaza para
representar los datos
PSK Diferencial
El cambio de fase se refiere a la transmisión del bit
anterior en lugar de a una referencia absoluta
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0 binario
1 binario)2cos()( tfAts c
)2cos()( tfAts c
PSK
VENTAJAS MODULACIÓN PSK
En modulaciones PSK la potencia es la misma,
lo que simplifica el diseño de amplificadores y
etapas receptoras (reduciendo costos), ya
que la potencia de la fuente es constante. Las
modulaciones BPSK y QPSK son óptimas desde
el punto de vista de protección frente a
errores.
Es el mas eficiente en transmisión de datos
binarios
DESVENTAJAS DE PSK
Sincronización
Probabilidad de error elevada pero inferior a la
FSK
PSK EN CUADRATURA (QPSK)
Uso más eficaz del espectro si por cada
elemento de señalización se representa más
de un bit
Con saltos de fase de /2 (90o)
Cada elemento representa dos bits
Se pueden usar 8 ángulo de fase e incluso
amplitudes distintas
Un modem estándar de 9600 bps usa 12 ángulos,
cuatro de los cuales tienen dos amplitudes
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1
1
QPSK
)4
72cos()(
tfAts c
)4
2cos()(
tfAts c
)4
32cos()(
tfAts c
)4
52cos()(
tfAts c
1
0
0
0
0
1
OTROS PSK
8-PSK
8 fases, repartidas dos en cada cuadrante,
para cada una de las 8 ternas que se pueden
generar con tres bits
16-PSK
16 fases, repartidas cuatro en cada
cuadrante, para cada una de las 16 cuaternas
que se pueden generar con cuatro bits
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LM
MODULACIÓN EN AMPLITUD EN
CUADRATURA (QAM)
Se pueden enviar dos señales diferentes
simultáneamente sobre una misma portadora
Se utilizan dos réplicas de la portadora, una de
ellas desfasada 90 respecto a la otra (en
cuadratura)
Cada una de las portadoras se modula
usando ASK
Las dos señales independientes se transmiten
por el mismo medio
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VENTAJAS MODULACIÓN EN AMPLITUD EN
CUADRATURA (QAM)
Este tipo de modulación tiene la ventaja de que
ofrece la posibilidad de transmitir dos señales en la
misma frecuencia, de forma que favorece el
aprovechamiento del ancho de banda disponible.
DESVENTAJAS MODULACIÓN EN AMPLITUD EN
CUADRATURA (QAM)
Tiene como inconveniente que es necesario realizar la
demodulación con demoduladores síncronos.
La sincronización es: cuando determinados
fenómenos ocurran en un orden predefinido o a la
vez.
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