ASK, FSK Y PSK
ASK
La modulación por desplazamiento de amplitud, en
inglés Amplitude-shift keying (ASK), es una forma
de modulación en la cual se representan
los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda
portadora en función de los datos a enviar. La amplitud de una señal
portadora analógica varía conforme a la corriente de bit (modulando la señal),
manteniendo la frecuencia y la fase constante. El nivel de amplitud puede ser
usado para representar los valores binarios 0 y 1. Podemos
pensar en la señal portadora como un interruptor ON/OFF. En la señal modulada,
el valor lógico 0 es representado por la ausencia de una portadora, así que da
ON/OFF la operación de pulsación y de ahí el nombre dado.
Las señales ASK son unidimensionales y pueden ser representadas de manera general según:
En que, como se aprecia, f(t) es una señal de energía unitaria.
Las modulaciones ASK tienen el inconveniente de que son muy
sensibles al ruido. Se suelen utilizar en comunicaciones ópticas, ya que las
fibras ópticas permiten trabajar con buenas relaciones señal-ruido.
La técnica ASK se utiliza para la
transmisión de datos digitales en fibras ópticas, en los transmisores con LED,
la expresión de la señal modulada sigue siendo válida. Es decir, un elemento de
señal se representa mediante un pulso de luz, mientras que el otro se
representa mediante la ausencia de luz. Los transmisores láser tienen
normalmente un valor de desplazamiento, "bias", que hace que el
dispositivo emita una señal de alta intensidad para representar un elemento y
una señal de menor amplitud para representar al otro.
El Modulador ASK está
implementado completamente en un microcontrolador PIC18F4455, que transmite una
señal de frecuencia de 125 kHz para un uno lógico y para el cero lógico no
emite señal.
La señal modulada puede representarse gráficamente de la
siguiente manera
Debido a que la señal moduladora es una secuencia periódica
de pulsos, su espectro de frecuencias obtenido por medio del desarrollo en
serie compleja de Fourier tiene la característica de la función sen x/x.
FSK
Una de las formas utilizada por la transmisión de datos desde el punto de vista digital se realiza mediante la modulación FSK (Frecuency Shift Keying), La modulación por desplazamiento de frecuencia o FSK —del inglés Frequency Shift Keying— es una técnica de modulación para la transmisión digital de información utilizando dos o más frecuencias diferentes para cada símbolo. La señal moduladora solo varía entre dos valores de tensión discretos formando un tren de pulsos donde uno representa un "1" o "marca" y el otro representa el "0" o "espacio". que no es otra cosa que realizar cambios de frecuencia a la señal portadora manteniendo constante la fase y la amplitud. El módem usa un VCO, que es un oscilador cuya frecuencia varía en función del voltaje aplicado.
La modulación FSK es poco sensible al ruido eléctrico ya que el cambio en frecuencia es más difícil de alterar que un cambio en la amplitud de la señal, además el dispositivo receptor está buscando cambios específicos de frecuencia en un determinado número de periodos, y allí se pueden ignorar los picos que se presentan por cambios de voltaje. La modulación FSK está limitada por las capacidades físicas de la portadora.
Para conseguir una modulación FSK, se necesita una señal
digital binaria de información f(t), con unos niveles de tensión de 0 a 1
voltios y una anchura de bits Tb. A diferencia de la modulación
ASK, se utilizan dos señales portadoras de alta frecuencia, ambas de amplitud A
Voltios pero con frecuencias diferentes (A cos w1t y A cos w0t). De esta
manera, la función de la señal FSK va a ser:
Conviene decir que f1 y f0 –las frecuencias de las señales portadoras- no tienen porque estar sincronizadas en fase, es decir, que no sean múltiplos de una misma frecuencia base.
Es usada en radiodifusoras como sistemas de transmisión de
datos. Modifica la frecuencia de la señal portadora.
Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) evita la
mayor parte de los problemas de ruido. Se utilizan sólo 2 frecuencias
correspondientes a 1 y 0 de la señal codificada digital.
Se usa comúnmente para el identificador de llamadas.
Aplicaciones de medición remotas.
Se utiliza en los módems de baja velocidad se emplea
separando el ancho de banda total en dos bandas, los módems pueden transmitir y
recibir datos por el mismo canal simultáneamente.
PSK
La modulación por desplazamiento de fase o PSK (Phase
Shift Keying) es una forma de modulación angular que consiste en
hacer variar la fase de la portadora entre un número determinado de
valores discretos. La diferencia con la modulación de fase convencional
(PM) es que mientras en esta la variación de fase es continua, en función de la
señal moduladora, en la PSK la señal moduladora es una señal digital y,
por tanto, con un número de estados limitado.
✔Usos
La modulación PSK es el método más eficiente para transmitir datos binarios en presencia de ruido. A mayor número de posibles fases, mayor es la cantidad de información que se puede transmitir utilizando el mismo ancho de banda, pero mayor es también su sensibilidad frente a ruidos e interferencias.
La gran ventaja de las modulaciones PSK es que la potencia de todos los símbolos es la misma, por lo que se simplifica el diseño de los amplificadores y etapas receptoras (reduciendo costes), dado que la potencia de la fuente es constante.
La modulación PSK se caracteriza porque la fase de
la señal portadora representa cada símbolo de información de la señal
moduladora, con un valor angular que el modulador elige entre un conjunto
discreto de "n" valores posibles.
Un modulador PSK representa directamente la información mediante el valor absoluto de la fase de la señal modulada, valor que el demodulador obtiene al comparar la fase de esta con la fase de la portadora sin modular.
La señal modulada resultante, responde a la expresión:
La modulación QPSK es usada por varias empresas de
televisión satelital para enviar a las casas de los suscriptores señales de
video de HD el espectro de potencia es muy importante ya que entre más grande
sea la potencia, el tamaño de las antenas parabólicas para la recepción es
mucho menor en tamaño, por eso las empresas de televisión satelital usan
antenas de plato pequeñas, gracias a la potencia de la señal modulada en psk. Debido
a su mayor simplicidad frente a la modulación QAM, PSK es una modulación
ampliamente extendida. El estándar de red LAN inalámbrica, IEEE
802.11b-1999, usa una variedad de diferentes modulaciones PSK, dependiendo de
la velocidad de transmisión.
Conclusión
Las técnicas de modulación han sido parte fundamental en el desarrollo de tecnologías que permitan la comunicación y el acceso a la información. En las comunicaciones inalámbricas han hecho más eficiente el uso del espectro electromagnético permitiendo que cada vez más usuarios establezcan un vínculo entre ellos sin necesidad de estar atados a un punto fijo y brindando movilidad. Además hay que resaltar las técnicas de modulación digital, motivo de este estudio, con los aspectos más importantes de cada una de ellas en donde la modulación FSK se caracteriza por su inmunidad a ruidos y a interferencias siendo utilizado por las radiodifusiones públicas, la modulación ASK permite trabajar sobre una sola frecuencia de transmisión y la modulación PSK que posee la misma potencia para todos sus símbolos.
