Técnicas de Modulação Digital: ASK, FSK e PSK

Modulação por Chaveamento de Amplitude (ASK)

A Modulação por Chaveamento de Amplitude (ASK) consiste em alterar o nível de amplitude da portadora em função de um sinal de entrada com níveis de amplitude discretos. O princípio da modulação ASK pode ser definido pela Modulação por Chaveamento de Amplitude Binário (BASK), ou seja, o sinal modulante assume um dos dois níveis discretos existentes da fonte de informação (nível lógico 0 ou 1).

Na figura 1, é apresentado um sinal modulado BASK: a menor amplitude corresponde ao nível lógico 0 e a maior amplitude corresponde ao nível lógico 1.

Modulação por Chaveamento de Frequência (FSK)

O processo de Modulação por Chaveamento de Frequência (FSK) consiste em variar a frequência da onda portadora em função do sinal modulante (o sinal digital a ser transmitido). Diferente da modulação FM, o FSK desloca a frequência entre apenas dois pontos fixos separados.

O modulador FSK é formado por dois moduladores ASK: um produz pulsos modulados na frequência F1 para cada bit 1, enquanto o outro produz pulsos modulados na frequência F0 para cada bit 0. A saída dos moduladores é combinada e transmitida.

Modulação por Deslocamento de Fase (PSK)

Neste processo, ocorre a alteração discreta da fase da portadora conforme o sinal digital a ser modulado. Pode-se, por exemplo, manter a fase da portadora em 0° quando ocorrer um bit 1 e alterá-la quando ocorrer um bit 0. Assim como nos casos anteriores, existem as variações BPSK e MPSK. Em particular para o BPSK, define-se o PRK (Phase Reversal Keying) como um PSK com duas fases a 180°.

Constelação de Símbolos

A constelação de símbolos de um modem é um diagrama com representação vetorial de cada símbolo transmitido. Cada símbolo, associado ao seu deslocamento de fase e amplitude, é representado como um ponto:

• Distância ao centro: Corresponde à amplitude do símbolo.
• Posição angular: Em relação ao eixo das abscissas (X), corresponde ao deslocamento de fase.

Com essa representação, é possível construir diagramas para diversos tipos de modulações. O diagrama (a) da figura 11 mostra a modulação DPSK-2 (símbolos em 0° e 180°). A figura 11 (b) mostra a mesma modulação com símbolos em 90° e 270°. Já os diagramas (c) e (d) mostram constelações para DPSK-4 e DPSK-8, respectivamente.

Análise Comparativa e Conclusão

As técnicas analisadas apresentam características distintas para diferentes aplicações:

• ASK: Apesar do aumento da capacidade na modulação multinível, é sensível a ruídos. É ideal para meios estáveis, como a modulação de LEDs em transmissões ópticas.
• FSK: Possui elevada imunidade a ruídos, mas baixa capacidade de transmissão. Técnicas MFSK ocupam muita largura de banda e exigem mais filtros.
• PSK: Muito utilizada em modems, tornou-se a opção mais viável economicamente.

Atualmente, as técnicas visam combinar métodos (como ASK e PSK) para aumentar a capacidade de transmissão e reduzir a largura de banda, buscando a máxima eficiência do canal de comunicação.