Consiste en variar la frecuencia de la portadora de acuerdo a los datos. Si la fase de la señal FSK es continua, es decir entre un bit y el siguiente la fase de la sinusoide no presenta discontinuidades, a la modulación se le da el nombre de CPFSK (Continuous Phase FSK) y será la que analizaremos a continuación.
Factores que caracterizan la FSK son:
Aplicación en los moden para transmisión de datos, en la transmisión de radio digital, en el sistema telefónico celular ETACS (transmisión de información a través del control channel).
Requiere circuitos de media complejidad.
Probabilidad de error elevada, pero inferior a la ASK.
Denominada Fb la velocidad de transmisión de los bit, el espectro mínimo BW de la señal modulada resulta mayor que Fb.
La eficiencia de transmisión, definida como relación entre Fb y BW, resulta menor que uno (1).
El baudio o baud rate, definido como velocidad de modulación o velocidad de símbolo, es igual a la velocidad de transmisión Fb.
Ventajas de la modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK).
Las ventajas de FSK sobre ASK se hacen notables cuando el índice de modulación es grande
Con esta condición se aumenta la protección contra el ruido y las interferencias, obteniendo un comportamiento más eficiente respecto a ASK, puesto que en este caso la pequeña modulación de amplitud mencionada en el caso de FSK de banda angosta, se hace despreciable.
La siguiente figura ilustra un mensaje y la señal FSK resultante:
Veamos FSK binario
La señal será una sinusoide de frecuencia fA = (c+)/2 si se transmite un UNO y una sinusoide de frecuencia fB = (c-)/2cuando se transmita un CEROLa frecuencia de portadora sin modular es (fA+fB)/2 = fc .
La continuidad de la fase se logra cuando
La Densidad espectral de potencia de la señal FSK puede obtenerse conociendo que:
Por lo tanto la DEP de la señal CPFSK presentada será:
Observe que esto puede verse como dos ondas ASK
La constelación de la señal CPFSK se construye luego de definir las siguientes funciones ortonormales
Transmisor de FSK
La salida de un modulador de FSK binario, es una función escalón en el dominio del tiempo. Conforme cambia la señal de entrada binaria de 0 lógico a 1 lógico, y viceversa, la salida del FSK se desplaza entre dos frecuencias: una frecuencia de marca o de 1 lógico y una frecuencia de espacio o de 0 lógico. Con el FSK binario, hay un cambio en la frecuencia de salida, cada vez que la condición lógica de la señal de entrada binaria cambia. Un transmisor de FSK binario sencillo se muestra en la siguiente figura.
Receptor de FSK
El circuito que más se utiliza para demodular las señales de FSK binarias es el circuito de fase cerrada (PLL), que se muestra en forma de diagrama a bloques en la figura 3. Conforme cambia la entrada de PLL entre las frecuencias de marca y espacio, el voltaje de error de cc a la salida del comparador de fase sigue el desplazamiento de frecuencia. Debido a que sólo hay dos frecuencias de entrada (marea y espacio), también hay sólo dos voltajes de error de salida. Uno representa un 1 lógico y el otro un 0 lógico. En consecuencia, la salida es una representación de dos niveles (binaria) de la entrada de FSK. Por lo regular, la frecuencia natural del PLL se hace igual a la frecuencia central del modulador de FSK. Como resultado, los cambios en el voltaje de error cc, siguen a los cambios en la frecuencia de entrada analógica y son simétricos alrededor de 0 V.
Transmisión de desplazamiento mínimo del FSK
La transmisión de desplazamiento mínimo del FSK (MSK), es una forma de transmitir desplazando la frecuencia de fase continua (CPFSK). En esencia, el MSK es un FSK binario, excepto que las frecuencias de marca y espacio están sincronizadas con la razón de bit de entrada binario. Con MSK, las frecuencias de marca y espacio están seleccionadas, de tal forma que están separadas de la frecuencia central, por exactamente, un múltiplo impar de la mitad de la razón de bit [f m y f s = n( f b / 2 ), con n = entero impar]. Esto asegura que haya una transición de fase fluida, en la señal de salida analógica, cuando cambia de una frecuencia de marca a una frecuencia de espacio, o viceversa.
Rendimiento de error del FSK
La probabilidad de error para los sistemas FSK se evalúa en forma un tanto diferente a los PSK y QAM. Hay en esencia sólo dos tipos de sistemas FSK: no coherente (asíncronos) y coherentes (síncronos). Con FSK no coherente, el transmisor y el receptor no están sincronizados en frecuencia o fase. Con FSK coherente, las señales de referencia del receptor local están cerradas, en frecuencia y en fase, con las señales transmitidas. La probabilidad de error para FSK no coherente es
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La probabilidad de error para FSK coherente es
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FIGURA 22
La figura 22 muestra las curvas de probabilidad de error, para FSK coherente y no coherente para varios valores de E b/N 0. De las ecuaciones 16 y 17 puede determinarse que la probabilidad de error para FSK no coherente es mayor que la del FSK coherente para iguales relaciones de la densidad de potencia de energía por bit a ruido.
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