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MODULACIONES DIGITALES

RESUMEN._ El presente artculo tiene como fin simular algunos

modelos de modulacin digital en Matlab 7.1 como son ASK,OOK, FSK, QPSK, 8PSK. Las funiones tendrn como parmetro

de ingreso el vector de bits y la frecuencia de la portadora.

Asimismo, programar una interfaz grfica (GUIDE) que genere bits

aleatorios (hasta 10) para su posterior modulacin.

INTRODUCCIN

La industria de las comunicaciones electrnicas ha venido

reemplazando poco a poco las tcnicas convencionales

analgicas de modulacin, como son AM (modulacin de

amplitud), FM (modulacin de frecuencia) y PM (modulacin de

fase) por sistemas digitales de comunicaciones. Esto, debido a

las ventajas que presenta la modulacin digital: mayor inmunidad al ruido, sencillez de procesamiento, alta seguridad

de los datos y multicanalizacin.

Algunas de las modulaciones digitales son: ASK (amplitude shift key ing), OOK (On-Off keying), FSK (frequency shift

keying), BPSK (binary phase shift keying), QPSK (quadrature phase shift keying), 8PSK (8 phase shift key ing).

Fig. 1. Varias modulaciones digi tales.

El trmino comunicaciones digitales abarca un rea extensa de tcnicas de comunicaciones, incluyendo transmisin

digital y radio digital. La transmisin digital es la transmisin de pulsos digitales, entre dos o ms puntos, de un

sistema de comunicaciones. El radio digital es la transmisin de portadoras analgicas moduladas, en forma digital

entre, dos o ms puntos de un sis tema de comunicacin. Los s istemas de t ransmisin digital requieren medios guiados

y los sistemas de radio digital requieren medios no guiados [1].

En los sis temas de radio digital las seales de modulacin y demodulacin son pulsos digitales.

Funcin askd(g,f) y ookd(g,f)

En la modulacin digital de amplitud (ASK), la amplitud de la portadora sinusoidal se conmuta entre dos valores en

respuesta al cdigo PCM. Por ejemplo, el valor 0 se puede transmitir como una amplitud de A volts, mientras que el

estado 1 se transmite como una seal sinusoidal de amplitud de B volts. La seal ASK resultante consiste en impulsos

modulados, llamados marcas, que representan el estado 1, y espacios que representan el estado 0. Este tipo de

modulacin se conoce tambin con el nombre de modulacin OOK (On-Off Keying), donde A=0 volts [2].

Las funciones askd y ookd permiten ingresar un vector binario g y la frecuencia f de la portadora. Estas funciones se

muestran a continuacin:

function askd(g,f)

%Modulation ASK

%Example:

%askd([1 0 1 1 0],2)

if nargin > 2

error('Too many input arguments')

elseif nargin==1

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Simulacin de cdigos de


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f=1;

end

if f 2

error('Too many input arguments');

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Unipolar RZ, Bipolar RZ, AMI NRZ,

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motor DC usando el puente H.

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alcance.


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elseif nargin==1

f=1;

end

if f


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La funcin bpskd se muestra a continuacin:

function bpskd(g,f)

%Modulation BPSK

%Example:

%bpskd([1 0 1 1 0],2)

if nargin > 2


elseif nargin==1

f=1;

end

if f


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Fig. 4. Funcin bpskd.

Funcin fskd(g,f0,f1)

En la modulacin FSK la frecuencia de la portadora cambia de acuerdo al valor de la modulante. Esto es, para un 0 se

tendr una frecuencia f0 y para un 1 se tendr una frecuencia f1.

La funcin que simula la modulacin fsk se muestra a continuacin:

function fskd(g,f0,f1)

%FSK modulation

%Example:(f0 and f1 must be integers)

%fskd([1 0 1 1 0],1,2)

if nargin > 3

error('Too many input arguments')

elseif nargin==1

f0=1;f1=2;

elseif nargin==2

f1=2;

end

val0=ceil(f0)-f0;

val1=ceil(f1)-f1;

if val0 ~=0 || val1 ~=0;

error('Frequency must be an integer');

end

if f0


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subplot(2,1,2);plot(ask,'LineWidth',1.5);grid on;

title('FSK modulation');

axis([0 100*length(g) -2.5 2.5]);

La siguiente figura muestra como trabaja esta funcin:

Fig. 5. Funcin fskd.

Funcin qpskd(g,f)

Para la modulacin QPSK, se t iene un smbolo (fase) por cada dos bits. La siguiente funcin simula esta modulacin.

function qpskd(g,f)

%Modulation QPSK

%Example: g is a binay vector; f is the carrier frequency.

%qpskd([1 0 1 1 0 0],2)

if nargin > 2


elseif nargin==1

f=1;

end

if f


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se=[zeros(1,50) zeros(1,50)];

elseif g(n)==1 && g(n+1)==0;

die=-sqrt(2)/2*ones(1,100);

die1=sqrt(2)/2*ones(1,100);

se=[ones(1,50) zeros(1,50)];

elseif g(n)==1 && g(n+1)==1;

die=sqrt(2)/2*ones(1,100);

die1=sqrt(2)/2*ones(1,100);

se=[ones(1,50) ones(1,50)];

end

c=cos(f*t);

s=sin(f*t);

cp=[cp die]; %Amplitude cosino

sp=[sp die1]; %Amplitude sino

mod=[mod c]; %cosino carrier (Q)

mod1=[mod1 s]; %sino carrier (I)

bit=[bit se];

end

bpsk=cp.*mod+sp.*mod1;

subplot(2,1,1);plot(bit,'LineWidth',1.5);grid on;

title('Binary Signal')

axis([0 50*length(g) -1.5 1.5]);

subplot(2,1,2);plot(bpsk,'LineWidth',1.5);grid on;

title('QPSK modulation')

axis([0 50*length(g) -1.5 1.5]);


Fig. 6. Funcin qpskd.

Funcin epsk(g,f)

De igual forma que la modulacin QPSK, la modulacin 8PSK lleva la informacin en la fase de la onda. En este caso

se tiene un s mbolo (fase) por cada tres bits. La siguiente funcin presenta esta modulacin:

function epsk(g,f)

%Modulation 8PSK

%Example: g is a binay vector; f is the carrier frequency.

%epsk([1 0 1 1 1 0],2)

if nargin > 2


elseif nargin==1

f=1;

end


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if f


9/10



die=cos(-pi/8)*ones(1,150);

die1=sin(-pi/8)*ones(1,150);

se=[ones(1,50) ones(1,50) ones(1,50)];

end

c=cos(f*t);

s=sin(f*t);

cp=[cp die]; %Amplitude cosino

sp=[sp -die1]; %Amplitude sino

mod=[mod c]; %cosino carrier (Q)

mod1=[mod1 s]; %sino carrier (I)

bit=[bit se];

end

opsk=cp.*mod+sp.*mod1;

subplot(2,1,1);plot(bit,'LineWidth',1.5);grid on;

title('Binary Signal')

axis([0 50*length(g) -1.5 1.5]);

subplot(2,1,2);plot(opsk,'LineWidth',1.5);grid on;

title('8PSK modulation')

axis([0 50*length(g) -1.5 1.5]);


Fig. 7. Funcin epsk.

INTERFAZ GRFICA

La herramienta GUIDE de Matlab permite crear una simptica interfaz grfica para cambiar de modulacin con un par de

clics. El entorno de esta interfaz se muestra en la siguiente figura:


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Fig. 8. Entorno de la interfaz grfica para simular modulaciones

digitales.

Esta interfaz permite generar un vector de bits aleatorios cada vez que se presiona el botn Random, y modular la

secuencia de bits. Permite, asimismo, que el usuario ingrese los valores binarios para su posterior modulacin.

Esta sencilla interfaz as como las funciones descritas se encuentran publicadas en la pgina del autor en

www.mathworks.com, User Community, File Exchange.

REFERENCIAS[1]Sistemas de comunicaciones electrnicas, Tomasi, Wayne, pg 454-481

[2]Principios de las comunicaciones, Briceo, Jos, pg. 371-402

Para bajar el programa pulsa el botn descargar:

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