Modulación por desplazamiento diferencial de fase

MODULACION BPSK no diferencial

La modulación por desplazamiento diferencial de fase (DPSK, que viene de differential phase shift keying), es una alternativa para la modulación digital, donde la información binaria de la entrada esta compuesta en la diferencia entre las fases de dos elementos sucesivos de señalización, y no en la fase absoluta. Con la DPSK no es necesario recuperar la portadora de fase coherente. En su reemplazo, un electo de señalización recibido se demora por un intervalo de frecuencia del elemento de señalización, y a continuaron se compara con el siguiente elemento de señalización recibida. La diferencia entre la fase de los electos de señalización determina la condición lógica de datos.

En los sistemas de modulación binaria de fase, la referencia de fase para la demodulación se deriva a partir de la fase de la portadora en el intervalo de señalización anterior, y el receptor descodifica la información digital basada en esa diferencia de fase. Si las interferencias sobre el canal y otros factores así como estabilidad de los osciladores son suficientemente estables y no alteran la fase entre dos intervalos adyacentes, entonces la fase se puede codificar, no con respecto a un valor absoluto, por ejemplo, 0º para un “1” y 180º para un “0”, que es el caso PSK, sino más bien por codificación diferencial en términos del cambio de fase entre intervalos sucesivos. Por ejemplo, 0º de desfase desde el intervalo anterior puede designar un “1”, mientras que un desfase de 180º puede designar un “0”.

BPSK Diferencial

Diferencia de fase entre QPSK y OQPSK

Transmisor DBPSK

Figura 1: Diagrama de bloques modulador

La figura 1, muestra un diagrama de bloques de un transmisor de modulación por desplazamiento diferencial de fase binario (DBPSK, de differential binary phase shift keying). Donde un bit de datos que llega se identifica con una compuerta XNOR con el bit anterior, antes de introducirse al modulador BPSK (Modulación balanceada). Para el primer bit de datos no hay bit anterior con que compararlo y, entonces hace referencia a un bit inicial.

En la figura 2 muestra la relación entre los datos de entrada y salida comparados por XNOR y la fase en la salida del modulador balanceado. Si se supone que el bit inicial de referencia es un 1 lógico, la salida del circuito XNOR no es más que el complemento del indicado.

Figura 2: Tabla de sincronización

En tabla de sincronización (figura 2) el primer bit de datos se compara XNOR con el de referencia. Si son iguales, la salida XNOR es 1 lógico, de lo contrario la salida, la salida XNOR será 0 lógico el modulador balanceado funciona igual que un modulador BPSK convencional; un 1 lógico produce +senωct en la salida, y un 0 lógico produce -senωct

Receptor DBPSK

Figura 3: Diagrama de bloques desmodulador

La figura 3 y 4 muestra el diagrama de bloques y la secuencia de sincronización respectivamente de un receptor DBPSK. La señal recibida tiene un tiempo de demora que es de un bit, y enseguida se compara con el siguiente elemento de señalización en el modulador balanceado. Si estos son iguales se genera un 1 lógico, de lo contrario se genera un 0 lógico.

Figura 4: Tabla de sincronización

Si se supone la fase en forma incorrecta solo el primer bit desmodulado es erróneo. La codificación diferencial se puede implementar con esquemas de modulación digital de orden mayor que el binario, aunque los algoritmos diferenciales son mucho más complicados que en la DBPSK.

La ventaja principal del DBPSK es la implementación del circuito. En la DBPSK no se necesita circuito de recuperación de portadora. Una desventaja de la DBPSK es que requiere una relación de señal a ruido de 1 a 3dB más, para alcanzar la misma frecuencia de errores que la PSK absoluta

Recuperación de reloj

Figura 5: Esquema de recuperación del reloj

Figura 6: Diagrama de sincronización

Como en cualquier sistema digital, a la radio le es urgente una sincronización precisa entre los circuitos de transmisión y de recepción. A este problema es necesario generar los relojes en el receptor, y que estén sincronizados con los del transmisor. En la figura 5 se muestra un circuito sencillo que suele usarse para recuperar la información del reloj, a partir de los datos ya recibidos. Los datos recuperados tienen un tiempo de demoran que es de medio bit, y a continuación se comparan con los datos originales en un circuito XOR. La frecuencia del reloj que se recupera con este método es igual a la frecuencia con que se recibe los datos, fb. La figura 6 muestra la relación entre los datos y la sincronización del reloj recuperado. También muestra que mientras los datos recibidos contengan una cantidad apreciable de transmisión (secuencial 1/0), se mantiene el reloj recuperado si los datos recibidos tuvieran un periodo prolongado de unos o ceros sucesivos, se perdería el reloj recuperado. Para evitar que eso suceda, los datos se revuelven en el extremo de transmisión y se vuelven a ordenar en el extremo de recepción. La mezcla introduce transiciones (pulsos) en la señal binaria, que usan un algoritmo predeterminado, y el ordenador usa el mismo algoritmo para eliminar las transiciones.

Véase también

• Modulación por desplazamiento de fase