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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 poramplitude de pulso que pode ser transmitida em um canal passa-baixa( Canais usados exclusivamente para comunicação entre doisdispositivos.A banda do canal não é compartilhada ).
� O problema é quando deseja-se transmitir dados digitais em canaisque a largura de banda compartilhada por vários sistemas deque a largura de banda compartilhada por vários sistemas decomunicação, como é o caso do canal sem fio ou do satélite (canalpassa-faixa ).
� Neste caso utiliza-se uma estratégia de modulação configurada aoredor de uma portadora senoidal cuja amplitude, fase ou frequencia évariada 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 frequenciade uma onda senoidal dentre um par de possíveis valores de acordo comos símbolos 0 e 1. Considere a portadora senoidal
� Dados os parâmetros da portadora c(t) podemos identificar três formasdistintas 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 φπ +=
na qual a frequencia e a fase da portadora são mantidas constantes enquantoque a amplitude é chaveada em dois possíveis valores utilizados pararepresentar os símbolos 0 e 1.
� Chaveamento binário de fase ( BPSK, binary phase-shift keying ), na qual aamplitude e frequencia da portadora são mantidas constantes enquanto que afase é chaveada entre dois possíveis valores , por exemplo 00 e 1800 , pararepresentar os símbolos 0 e 1.
� Chaveamento binário de frequencia (BFSK, binary frequency-shift keying ), naqual a amplitude e fase da portadora são mantidas constantes enquanto que afrequencia é chaveada entre dois possíveis valores utilizados para representaros símbolos 0 e 1.
EM COMUNICAÇÕES DIGITAIS A PORTADORA POSSUI ENERGIA UNITÁRIA
)2cos(2
)( ccb
tfT
tc φπ +=
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 qualW é a largura de faixa da onda binária b(t) e com isto não existirásobreposição espectral na geração de s(t)
0 )2cos()(2
)( == cctftbts φπ
)()()( tctbts =
� A energia do sinal transmitido (por bit) é uma versão escalonada daenergia da onda binária de entrada responsável por modular aportadora senoidal
0 )2cos()()( == ccb
tftbT
ts φπ
∫≈bT
bb dttb
TE
0
2)(
1
CHAVEAMENTO BINÁRIO DE AMPLITUDE (BASK)
=0 binário símbolo o para ,0
1 binário símbolo o para ,)( bE
tb
)()()( tctbts = )2cos(2
)( tfT
tc cb
π=
2Eb
=0 símbolo o para ,0
1 símbolo o para ),2cos(2
)(tf
T
Ets c
b
b π
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 aportadora senoidal
ModuladorProduto
=0 binário símbolo o para ,0
1 binário símbolo o para ,)( bE
tb ASK
� A detecção mais simples é o detector de envelope
)2cos(2
)( tfT
tc cb
π=
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
)(
tfT
Etf
T
E
tfT
E
ts
cb
bc
b
b
cb
b
πππ
π
� A energia por bit, Eb, é constante.
� Não pode usar um detector de envelope. Deve-se usar detecçãocoerente.
� 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 pelosníveis constantes: e
� Modulador de produto, o qual multiplica a onda binária codificada em nível pelaportadora 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 domodulador de produto ( componentes centradas em 2fc ) e deixar passar ascomponentes 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 faseda portadora senoidal.
� E é a energia por símbolo do sinal transmitido e T é a duração do
=≤≤
−+= contrário caso ,0
2TTt0 ,4
)12(2cos2
)( bππ itf
T
Ets c
E é a energia por símbolo do sinal transmitido e T é a duração dosímbolo.
� Usando a identidade trigonométrica
)2(4
)12(2
)2cos(4
)12(cos2
)( tfsenisenT
Etfi
T
Ets cci ππππ
−−
−=
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 portadorasenoidal
)2cos(4
)12(cos2
tfiT
Ecππ
−
)2cos(2
tfπsenoidal
Também reconhecemos que
• O outro sinal BPSK
,define o produto da modulação de uma onda binária pela portadorasenoidal
)2cos(2
tfT cπ
=−==
−2,3i para2/
1,4i para 2/4
)12(cosE
EiE
π
)2(4
)12(2
tfsenisenT
Ecππ
−−
)2(2
tfsenT cπ
QPSK� Também reconhecemos que
==−=
−−3,4i para2/
1,2i para 2/4
)12(E
EisenE
π
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
tfT
E
tfT
E
ts
b
b
b
b
π
π
BFSK – DETECÇÃO NÃO COERENTE
MODULAÇÃO EM AMPLITUDE EM QUADRATURAM-QAM
� Esquemas de modulação M-ário são preferidos em detrimento deesquemas de modulação binário para a transmissão de dados digitais emcanais passa-baixa quando a condição é conservar largura de faixa ao custode aumento de potência e complexidade do sistema.
Tt
Mitfsenb
T
Etfa
T
Ets cicii ≤≤
−=−=
0
1,...,1,0),2(
2)2cos(
2)( 00 ππ
ADSL
ADSL
ADSL
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