
frecuencias esperadas de entrada, es decir, del espacio y de la
marca. Dicha cuadratura es necesaria para poder recuperar la
energía de la señal, que se encuentra desfasada respecto a los
osciladores.
Para poder observar el comportamiento de los
correlacionadores, se generó una señal BFSK que se observa
en la Fig. 5.a, donde desde el tiempo de muestra 0 hasta 100
corresponde a la frecuencia de espacio, y del tiempo de
muestra 100 en adelante, a la frecuencia de marca.
El producto de dos sinusoides, si están correlacionadas,
genera otra señal sinusoidal montada sobre una continua,
caso contrario, dicho valor de continua desaparece, este
efecto es visible en la Fig. 5.b. Para recuperarlo, se utiliza un
filtro IIR que elimina las altas frecuencias, fenómeno que
puede observarse en la Fig. 5.c.
Fig. 5. Salida de correlacionador.
La rama superior del detector de la Fig. 4, se utiliza para
poder recuperar todos los símbolos de espacio o ‘0’, y la rama
inferior es la encargada de detectar todos los símbolos del
tipo marca o ‘1’. Ambas ramas son necesarias para poder
detectar los unos y los ceros, así como también la ausencia de
señal en la entrada del demodulador.
E. Fundamentación matemática
La salida de cualquier correlacionador es la multiplicación
en el dominio del tiempo discreto, de la señal de entrada con
la señal de referencia en la entrada del mismo. Cabe destacar
que existe un desfasaje entre la señal de entrada y los
osciladores, los cuales se representan en la ec. (1) el cual es
la salida del oscilador a en cuadratura.
Los desfasajes presentados en la ec. (1), son producto de
la falta de sincronización entre la señal de entrada y los
osciladores locales. Aplicando identidades trigonométricas a
la expresión anterior, tenemos el resultado de la ec. (2).
Para el caso donde la frecuencia recibida sea la menor
(frecuencia de espacio) (
) y considerando que
se obtiene la ec. (3).
En la ec. (3) se puede observar que el primer término es
una constante que depende exclusivamente del desfasaje
entre la señal y los osciladores. El segundo término es una
componente del doble de frecuencia. En el caso de que la
frecuencia de entrada sea distinta que la del oscilador, la
salida serán dos componentes frecuenciales, la suma y la resta.
Finalmente, se pasa por un filtro pasa bajos IIR con una
frecuencia de corte de la mitad de la velocidad de
transferencia. El resultado a la salida del filtro es una
constante, como se puede ver en la Fig. 5.c.
El problema de no recuperar la portadora es que la energía
del símbolo se dispersa a causa de la diferencia de fase, esto
se soluciona haciendo una correlación con dos osciladores en
cuadratura. Aplicando la identidad fundamental de la ec. (4),
se puede recuperar la energía de cada símbolo.
III. IMPLEMENTACIÓN
A. Consideraciones previas de diseño en VHDL
Se impuso como una de las condiciones de diseño, la
optimización del uso de recursos en la FPGA, de forma de
tener espacio para implementar, a futuro, otras modulaciones.
Cada modulación a implementar, necesitará utilizar uno de
los recursos más escasos en estos dispositivos, como son los
bloques DSP (multiplicadores y acumuladores). Se pudo
optimizar el empleo de dichos bloques, ya que las frecuencias
de las señales a demodular son ampliamente inferiores al
reloj utilizado. Es por ello que para la descripción de los
filtros se optó por evaluarlos en varios ciclos de máquina,
utilizando un solo bloque DSP, a evaluarlos en un solo ciclo,
utilizando varios bloques.
Otro punto que se tuvo en cuenta fue el tratamiento
matemático de los números. Mientras que los reales (puntos
flotantes) implican una gran implementación de hardware, el
uso de enteros no lo requiere. Por esta razón, a los
coeficientes del filtro, los cuales son números de punto
flotante, se los escala con un numero múltiplo de 2 (ya que
dividir por dos es desplazar a la derecha un bit), para
transformarlos en enteros.
B. Diseño bloques en VHDL
Para el diseño del demodulador en VHDL, se describieron
diferentes bloques como los que se muestran la Fig. 4.
Como en el sistema coexisten dos relojes, uno propio de la
implementó un circuito sincronizador [10] a fin de evitar
problemas de meta estabilidad. La nueva señal generada por
este se usa para tomar los datos de las muestras que van
llegando.
1) Osciladores locales: conformados por una tabla de
valores que van desde -255 a +255, los cuales representan a
los senos y cosenos de las distintas frecuencias (1200Hz,
2200Hz, 2100Hz y 2300Hz). Estos valores son seleccionados
mediante un contador que se incrementa a la velocidad de
Revista elektron, Vol. 5, No. 1, pp. 64-69 (2021)
http://elektron.fi.uba.ar