En electrónica y telecomunicaciones , la conformación de pulsos es el proceso de cambiar la forma de onda de los pulsos transmitidos para optimizar la señal para el propósito previsto o el canal de comunicación . Esto a menudo se hace limitando el ancho de banda de la transmisión y filtrando los pulsos para controlar la interferencia entre símbolos . La conformación de pulsos es particularmente importante en la comunicación RF para ajustar la señal dentro de una determinada banda de frecuencia y generalmente se aplica después de la codificación y modulación de línea .
La transmisión de una señal con una alta tasa de modulación a través de un canal de banda limitada puede crear interferencias entre símbolos . La razón de esto son las correspondencias de Fourier (ver Transformada de Fourier ). Una señal de banda limitada corresponde a una señal de tiempo infinito, lo que provoca que los pulsos vecinos se superpongan. A medida que aumenta la tasa de modulación, aumenta el ancho de banda de la señal. [1] Tan pronto como el espectro de la señal es rectangular, esto conduce a una forma sinc en el dominio del tiempo. Esto sucede si el ancho de banda de la señal es mayor que el ancho de banda del canal, lo que provoca una distorsión. Esta distorsión suele manifestarse como interferencia entre símbolos (ISI). Teóricamente, para pulsos de forma sinc, no hay ISI, si los pulsos vecinos están perfectamente alineados, es decir, en los cruces por cero entre sí. Pero esto requiere una muy buena sincronización y un muestreo preciso/estable sin fluctuaciones. Como herramienta práctica para determinar ISI, se utiliza el patrón de ojo , que visualiza efectos típicos del canal y la sincronización/estabilidad de frecuencia.
El espectro de la señal está determinado por el esquema de modulación y la velocidad de datos utilizados por el transmisor, pero se puede modificar con un filtro de configuración de pulso. Esta configuración de pulso suavizará el espectro, lo que generará nuevamente una señal de tiempo limitado. Por lo general, los símbolos transmitidos se representan como una secuencia de tiempo de pulsos de dirac delta multiplicados por el símbolo. Esta es la transición formal del dominio digital al analógico. En este punto, el ancho de banda de la señal es ilimitado. Esta señal teórica luego se filtra con el filtro de conformación de pulsos, produciendo la señal transmitida. Si el filtro de conformación de pulsos es rectangular en el dominio del tiempo (como suele hacerse al dibujarlo), esto conduciría a un espectro ilimitado.
En muchos sistemas de comunicación de banda base, el filtro de configuración de impulsos es implícitamente un filtro de furgón . Su transformada de Fourier tiene la forma sin(x)/x y tiene una potencia de señal significativa en frecuencias superiores a la velocidad de símbolo. Esto no supone un gran problema cuando se utiliza fibra óptica o incluso cable de par trenzado como canal de comunicación. Sin embargo, en las comunicaciones por RF esto supondría un desperdicio de ancho de banda y sólo se utilizan bandas de frecuencia estrictamente especificadas para transmisiones individuales. En otras palabras, el canal de la señal tiene una banda limitada. Por lo tanto, se han desarrollado mejores filtros, que intentan minimizar el ancho de banda necesario para una determinada velocidad de símbolo.
Un ejemplo en otras áreas de la electrónica es la generación de pulsos donde el tiempo de subida debe ser corto; Una forma de hacerlo es comenzar con un pulso de aumento más lento y disminuir el tiempo de aumento, por ejemplo, con un circuito de diodo de recuperación escalonada .
Estas descripciones aquí proporcionan un conocimiento práctico que cubre la mayoría de los efectos, pero no incluyen la causalidad, lo que conduciría a funciones/señales analíticas. Para entender esto completamente, se necesita la transformada de Hilbert , que induce una dirección por la convolución con el Kernel de Cauchy. Esto acopla la parte real e imaginaria de la descripción de la banda base, añadiendo así estructura. Esto implica inmediatamente que la parte real o la imaginaria son suficientes para describir una señal analítica. Al medir ambos en un entorno ruidoso, se obtiene una redundancia que se puede utilizar para reconstruir mejor la señal original. Una realización física es siempre causal, ya que una señal analítica transporta la información.
No todos los filtros pueden utilizarse como filtros de configuración de impulsos. El filtro en sí no debe introducir interferencias entre símbolos; debe satisfacer ciertos criterios. El criterio de Nyquist ISI es un criterio de evaluación comúnmente utilizado, porque relaciona el espectro de frecuencia de la señal del transmisor con la interferencia entre símbolos.
Ejemplos de filtros de configuración de pulsos que se encuentran comúnmente en los sistemas de comunicación son:
La conformación de pulsos del lado del emisor a menudo se combina con un filtro adaptado del lado del receptor para lograr una tolerancia óptima al ruido en el sistema. En este caso, la configuración del pulso se distribuye equitativamente entre los filtros emisor y receptor. Las respuestas de amplitud de los filtros son, por tanto, raíces cuadradas puntuales de los filtros del sistema.
Se han inventado otros enfoques que eliminan los complejos filtros de configuración de pulsos. En OFDM , las portadoras se modulan tan lentamente que cada portadora prácticamente no se ve afectada por la limitación del ancho de banda del canal.
También se le llama filtro Boxcar ya que su equivalente en el dominio de la frecuencia tiene una forma rectangular. Teóricamente, el mejor filtro de configuración de pulsos sería el filtro sinc, pero no se puede implementar con precisión. Es un filtro no causal con colas que se desintegran relativamente lentamente. También es problemático desde el punto de vista de la sincronización, ya que cualquier error de fase produce una interferencia entre símbolos que aumenta considerablemente.
El coseno elevado es similar al sinc, con la compensación de lóbulos laterales más pequeños por un ancho espectral ligeramente mayor. Los filtros de coseno elevado son prácticos de implementar y se utilizan ampliamente. Tienen un exceso de ancho de banda configurable, por lo que los sistemas de comunicación pueden elegir un equilibrio entre un filtro más simple y eficiencia espectral.
Esto da un pulso de salida con forma de función gaussiana .