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Modulación
Proceso que permite la transmisión de señales a distancias y reporta numerosos beneficios.
Algunos beneficios deseados
Inmunidad a interferencias y ruido
Permitir mayores velocidades en soportes existentes de cobres
Los nuevos servicios telemáticos reclaman
Mayores volúmenes de información
Mayores velocidades
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Modulación de señales digitales
0 1 0 1 0
A cos (2?fct + ?)
(Gp:) Conmutación de amplitud
ASK
(Gp:) Conmutación de Frecuencia
FSK
(Gp:) Conmutación de Fase
PSK*
(Gp:) Amplitud
(Gp:) fase
(Gp:) Frecuencia
Clásicas
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Modulación por Codificación de Rejilla (Trellis Code Modulation, TCM)
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Modulación por Codificación de Rejilla (Trellis Code Modulation, TCM)
Tipo de modulación empleada cuando se desea incrementar la velocidad en una transmisión modulada sin incrementar el ancho de banda y sin deteriorar sensiblemente la Pe.
Empleada en los MODEMs telefónicos, en equipos de microondas, xDSL, etc..*
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Trellis Code Modulation TCM
Modulación por Codificación de Rejilla
Combinación de:
Técnica de modulación (por ejemplo QAM)
Técnicas de Codificación de Convolución para corrección de errores aplicada a los bits con mayores probabilidades de error.*
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+
+
bits de inf.
bits
codificados
codif.
Codificador de Convolución
Introduce dígitos de chequeo (redundantes) capaces de corregir errores de la transmisión.*
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MODULADOR TCM
Con
versor
serie
paralelo
modulador
QAM
Señal
modulada
TCM
n bits de inf.
codificador
de convolución
bits
de inf.
V. 32, V.32bis, V. 33, V.34 y V. 34bis
hasta 33.6 Kbps*
bits con mayor Pe
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Modulación de Multitono Discreto (Discrete Multi-Tone, DMT)
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DMT
Modulación que permite hacer un buen aprovechamiento del Ancho de banda de un soporte
Simplifica procesos de ecualización.
Permite tener en cuenta las características de ruido del medio de forma dinámica.
Muy empleada entre otras en las técnicas xDSL.*
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Principios de Modulación
Técnica de modulación que pertenece a una clase llamada modulación de múltiples sub-portadoras (MCM, Multicarrier Modulation).
DMT representa una alternativa eficaz de QAM.
DMT divide los flujos de datos en bloques de datos múltiples, y modula cada bloque de datos en subportadoras diferentes.*
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Ejemplo de DMT empleado en ADSL
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Cualidades de la modulación DMT
La operación de cada subcanal es independiente.
La implementación práctica se realiza mediante un proceso llamado subcanalización.
Cada subcanal confina la potencia dentro de una banda estrecha (aunque existen solapamientos indeseables). *
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Cualidades de la modulación DMT, cont.
En una aplicación real el proceso de subcanalización no consigue un aislamiento espectral perfecto entre subbandas.
Es posible eliminar interferencias de banda estrecha anulando las sub-bandas afectadas.
El sistema puede modificar dinámicamente el número de bits asignados a una subportadora según la S/N de cada subcanal.*
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Cualidades DMT, cont.
Proceso de ecualización más simple que otros métodos de modulación.
Muy empleado en los equipos de xDSL.
Adoptado como estándar para equipamiento ADSL.*
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Ejemplos de adaptación de un sistema DMT a las características de una línea.
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(Gp:) Transmisor DMT
(Gp:) Receptor DMT
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Ejemplo de espectro de señal
DMT para ADSL
MHz
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Comparación CAP vs DMT
Ecualización en DMT
Ecualización en CAP
La ecualización en DMT es más simple.
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DWMT – Discrete Wavelet Multitone , una versión de DMT
DWMT utiliza transformadas Wavelet.
El uso de la transformada de Fourier digital en DMT genera armónicos que generan interferencias en canales adyacentes.
La transformada Wavelet produce armónicos de más baja energía, produciendo menos interferencia en subcanales adyacentes lo que hace la recepción de la señal más simple y de mejor calidad. *
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DMT
WDMT
Interferencias en canales adyacentes
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Conclusiones DMT
Técnica de modulación derivada de QAM.
Divide el canal en subcanales que configura para optimizar S/N.
Hace uso de las técnicas de DFT.
Muy empleada en xDSL.
Fácil ecualización.
Existe variante (WDMT) que emplea Transformada Wavelet que presenta ventajas en cuanto a interferencia en canales adyacentes.*
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Modulación de Espectro Ensanchado
Spread Spectrum (SS)
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ESPECTRO ESNANCHADO
(Spread Spectrum)
Bases de la teoría conocidas desde la década del 40 para aplicaciones militares.
Década del 70 se trabaja en este esquema para investigaciones no militares pero no se extiende su uso por limitaciones tecnológicas.
VLSI ha permitido equipos mediante SS a costos razonables en TxD, redes de computadoras inalámbricas y telefonía celular digital (aplicaciones de radio).*
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La señal modulada ocupa un Bt mucho mayor que el mínimo necesario para su transmisión.
El ensanchamiento del espectro se alcanza con una señal ensanchadora (spreading signal) llamada señal de código que es independiente del dato.
En el receptor la recuperación de la señal de dato se realiza correlacionando la señal de SS con una réplica sincronizada de la señal de código. *
REQUISITOS DE SS
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1.- Supresión de señales interferentes que compartan el mismo rango de frecuencias.
2.- Reducción de la Densidad Espectral de Energía de la señal modulada (El enlace puede operar sin ser detectado por receptores no autorizados) (Low Probability Detection, LPD).*
Beneficios de SS
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3.- Obtiene buenos resultados en la determinación de posiciones a través de mediciones de demoras por las disminuciones de los tiempos de establecimientos.
tiempo de subida de un pulso ? t ? 1/ W; ==> incertidumbre disminuye
Beneficios de SS, cont
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3.- Permite Acceso Múltiple: Se reparte el recurso de comunicación entre varios usuarios de una manera coordinada.
Ejemplo: Acceso Múltiple por División de Código CDMA, manteniendo la privacidad de las comunicaciones entre usuarios. Un usuario no autorizado no puede monitorear fácilmente una señal*
Beneficios de SS, cont
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señal
1
señal
2
señal
1
señal
3
señal
1
señal
3
señal
2
señal
3
señal
2
tiempo
frecuencia
•••
•••
•••
• • •
banda 3
banda 2
banda 1
Expresión simplificada del proceso, no requiere sincronización entre usuarios para el uso del recurso de comunicación, solo sincronía entre Tx. y Rx.*
Beneficios de SS, cont
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xSS(t)
?
Bases de SS
Señal
recibida
Señal de código
Señal de código
filtro
interferencia
x(t)
?
?
?
Multiplicar por la señal de código 1 vez ensancha el espectro de la señal útil.
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Aplicaciones de
Espectro Esparcido
LAN Inalámbricas (wireless LAN) Èstándar 802.11 y 802.11b de la IEEE norma el uso de Secuencia directa y salto de frecuencia
Enlaces de datos punto a punto en el rango de algunos Mbps (T1, E1, etc).
Aplicaciones militares
Comunicaciones celulares.
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Conclusiones SS
Método que obtiene ventajas para la transmisión por radio.
Basado en producir como señal transmitida una señal con un ancho espectral superior al necesario.
Permite la coexistencia de múltiples servicios sin que se interfieran entre sí.
Permite CDMA
Tipos :
Secuencia Directa
Salto de Frecuencia*
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OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) Multiplex por División de Frecuencias Ortogonales
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FDM convencional
Semejante a DMT.
Subcanales que no se solapan.
Fácil ecualización.*
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OFDM
Subcanales que se solapan.
Con portadoras ortogonales.
Detección coherente.
Ventajas en ahorro de Bt.
Permite alcanzar altas velocidades.*
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Espectro de los subcanales solapados
(Gp:) 1/T
(Gp:) 1/T
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Uso de OFDM en 802.11 para WLAN
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Aplicaciones de OFDM
802.11a de la IEEE para WLAN en la banda de 5 GHz y velocidades de 6 – 54 Mbps.
Existen soluciones para interiores y exteriores.
Comunicaciones inalámbricas de banda ancha para servicios multimedia con velocidades de 72/192 Mbps con Bt de 10.5/28 MHz en la banda de 3.5 GHz.
PLC (Power Line Communication).
Otros.*
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Conclusiones finales
Con las nuevas técnicas de modulación se logran soluciones a
Empleo de velocidades crecientes
Soluciones a interferencias indeseables
Mayor inmunidad ante el ruido y la interferencia
Empleo de los soportes al máximo de sus potencialidades.
Permitir la coexistencia de múltiples señales en el espectro radioeléctrico.
etc.**