Exposiciones: 06/01/2011

Modulación ASK

En un sistema de comunicaciones digital la forma de onda moduladora será de la forma de una onda cuadrada, o un tren de impulsos. ASK es una forma de modulación de amplitud donde la portadora es modulada por el tren de impulsos. Esta modulación puede estar entre dos niveles de amplitud o, más usualmente, intercambiando la portadora entre presente y ausente, conocido como encendido y apagado (on y off). Esto es conocido como ASK on-off, o clave on-off Si la forma de onda moduladora no es una sinusoide pero es una onda cuadrada, o un tren de impulsos, utilizando 00K la ecuación se hace durante un periodo y cero en otra parte.

Las señales digitales pueden ser transmitidas sobre canales de baja frecuencia, tal como circuitos de telefonía, o líneas directamente acopladas. Esto es referido como transmisión banda base. Sin embargo, la comunicación digital de ningún modo está confinada a tales circuitos y puede haber ventajas económicas y técnicas al utilizar canales de alta frecuencia para la transmisión de señales digitales. Por ejemplo, puede ser requerida para enviar diferentes mensajes por el mismo circuito simultáneamente, o para cubrir largas distancias por un enlace de radio.

Esto puede ser logrado por el proceso de modulación, en el cual la amplitud, frecuencia, o la fase de una señal de alta frecuencia, conocida como la portadora, es alterada de acuerdo con los datos digitales. En el receptor, la señal de alta frecuencia de entrada es demodulada para restaurar el mensaje a su forma original. El desplazamiento de amplitud (ASK) provee la forma más directa de modulación para señales digitales.

En su forma más simple la portadora es ‘afinada es decir, que es cambiada on y off (encendido — apagado) por períodos establecidos para ajustar con el patrón de bits de la señal moduladora. De este modo la información es transmitida como una onda discontinua, como se muestra a continuación en la figura

En ASK, la frecuencia de portadora es constante y la componente de portadora es de amplitud constante durante el período on. Ninguna información es llevada en la portadora; ya que diferentes patrones de bits de datos dan diferentes cantidades de tiempo ‘on’ para la portadora, los espectros de estos patrones mostrarán diferentes magnitudes de portadora. También, como los patrones de bits de datos cambian, las frecuencias de los componentes de las bandas laterales cambiarán.

Para la transmisión de datos digitales, existen principalmente tres métodos de modulación que permiten alterar el ancho de banda sobre el cual será enviada la información. Estos tres métodos son muy empleados debido a su relativa sencillez y a que son ideales para la transmisión de datos digitales, ellos son, el ASK (Amplitude Shift Keying), FSK (Frequency Shift Keying) y PSK (Phase Shift Keying).

En el dominio de la frecuencia, tal y como ya lo habíamos mencionado, el efecto de la modulación por ASK permite que cualquier señal digital sea adecuada para ser transmitida en un canal de ancho de banda restringida sin ningún problema, además al estar en función de una sola frecuencia, es posible controlar e incluso evitar los efectos del ruido sobre la señal con tan sólo utilizar un filtro pasabandas, o bien, transmitir más de una señal independientes entre sí sobre un mismo canal, con tan sólo modularlas en frecuencias diferentes.

Modulación por desplazamiento en la amplitud (Amplitude shift keying)

CONCEPTO MODULACION 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.

La amplitud de una señal portadora análoga 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 0s y 1s. 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.

Como la modulación AM, ASK es también lineal y sensible al ruido atmosférico, distorsiones, condiciones de propagación en rutas diferentes en PSTN, etc. Esto requiere la amplitud de banda excesiva y es por lo tanto un gasto de energía. Tanto los procesos de modulación ASK como los procesos de demodulación son relativamente baratos. La técnica ASK también es usada comúnmente para transmitir datos digitales sobre la fibra óptica. Para los transmisores LED, el valor binario 1 es representado por un pulso corto de luz y el valor binario 0 por la ausencia de luz. Los transmisores de láser normalmente tienen una corriente "de tendencia" fija que hace que el dispositivo emita un nivel bajo de luz. Este nivel bajo representa el valor 0, mientras una onda luminosa de amplitud más alta representa el valor binario 1.

Codificación

La forma más simple y común de ASK funciona como un interruptor que apaga/enciende la portadora, de tal forma que la presencia de portadora indica un 1 binario y su ausencia un 0. Este tipo de modulación por desplazamiento on-off es el utilizado para la transmisión de código Morse por radiofrecuencia, siendo conocido el método como operación en onda continua.

Para ilustrar mejor el tema del interruptor en el modulado ASK se puede ilustrar de la siguiente manera:

Señal coseno de amplitud = 0 por lo que en este estado se encontrará en estado 0
Señal coseno de amplitud = 1 por lo que en este estado se encontrará en estado 1

_{Entendiendo que coseno es un periodo completo}_.

Otros procedimientos más sofisticados de codificación operan sobre la base de utilizar distintos niveles de amplitud, de forma que cada nivel representa un grupo de datos determinado. Por ejemplo, un esquema de codificación que utilice cuatro niveles puede representar dos bits con cada cambio de amplitud; uno con ocho niveles puede representar tres bits y así sucesivamente. Esta forma de operación requiere una alta relación señal/ruido en el medio de transmisión para una correcta recuperación de la información en recepción, por cuanto gran parte de la señal es transmitida a baja potencia.

La anotación que se usa es la siguiente:

h_t(t) es la señal portadora para la transmisión
h_c(t) es el impulso de respuesta del canal
n(t) es el ruido introducido en el canal
h_r(t) es el filtro en el receptor
L es el número de niveles usados para la transmisión
T_s es el tiempo que transcurre entre la generación de dos símbolos

Comparación de ASK con respecto a otras modulaciones

El proceso a seguir para FSK debe ser análogo al de ASK, con la diferencia de que en este se contará con dos frecuencias. Las funciones creadas anteriormente pueden ser utilizadas nuevamente, lo cual simplifica el trabajo

La modulación ASK tiene la gran desventaja de depender de la amplitud, lo cual lo hace más vulnerable a ruido externo, de la misma manera que AM está sujeta a ruido externo.

La modulación en FSK permite que la información esté contenida en la frecuencia de la señal con lo que es más inmune a ruido.

ASK: casi no se usa. Su mayor ventaja,m es que es muy sencilla y se implementa con M=2 y receptor no coherente. Se utiliza en los sistemas de apertura de puertas (automóviles, garajes, etc...) vía emisiones de radiofrecuencia. Su característica fundamental es que son muy baratos.

FSK: se usa mucho más, también en sistemas muy baratos (FAX, módems telefónicos de baja capacidad, etc...) también se usa en enlaces de microondas y en el sistema GSM.

Características

· Es lineal.

· Sensible a distorsiones.

· Ancho de Banda excesivo.

· Absorbe mucha energía.

· Usada en fibra óptica.

Modulador ASK

El sistema de modulación que presentamos se compone de las siguientes etapas: generador de señal moduladora, generador de señal portadora, circuito modulador, amplificador y sistema de transmisión, como lo muestra la figura

Demodulador ASK

Ventajas de la modulación ASK

1. La fuerza de la señal portadora varía para representar valores binarios (1 o 0).

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 o 0).

Desventajas de la modulación ASK

1. La velocidad de transmisión usando ASK está 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.

Conclusiones

La modulación en ASK no es otra cosa que una variante de la modulación en AM que se adapta perfectamente a las condiciones de los sistemas digitales, además de que les permite trabajar sobre una sola frecuencia de transmisión en ves de tener que lidiar con pulsos cuadrados que contienen componentes en todas las frecuencias del espectro.

Su recuperación también resulta ser más sencilla, dado que sólo depende de sincronizar la frecuencia de las señales sinusoidales que sirven de portadoras y regeneradoras dependiendo si se hallan en el modulador o el demodulador.

El ASK por sí sólo, a pesar de todas estas consideraciones, no es uno de los métodos más utilizados debido a que para cada frecuencia es necesario realizar un circuito independiente, además de que sólo puede transmitirse un solo bit al mismo tiempo en una determinada frecuencia. Otro de los inconvenientes es que los múltiplos de una frecuencia fundamental son inutilizables y que este tipo de sistemas son susceptibles al ruido.

Sin embargo, conocer su funcionamiento es esencial para poder comprender el diseño de otro tipo de modulaciones como el FSK, el PSK, el QPSK y demás derivados, dado que en buena parte este tipo de diseños están basados en variaciones o combinaciones de dos o más señales moduladas en ASK.

Su construcción también es muy sencilla, una de las opciones que de entrada suenan más coherentes de acuerdo a la tecnología disponible actualmente es la de convertir ambas señales a su representación logarítmica a través de un amplificador operacional. Un tercer operacional serviría como sumador de las nuevas señales.

Finalmente se necesitaría un operacional en configuración exponencial para regresar la señal convolucionada que será transmitida. En el demodulador se trabajaría de forma similar salo que se debería incluir a la entrada de la etapa de recepción un circuito tanque como el mostrado en la figura 5 y una etapa idéntica a la mencionada anteriormente. La señal portadora puede ser generada a través de un oscilador basado en el 555 o mediante un cristal de frecuencia fundamental.

Este enlace es de la modulación ASK

http://www.youtube.com/watch?v=wuPSovpxi_c