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Informe Laboratorio 1 Generador 8-QAM 
 
William Camilo Pozos Blanco – 20171005027, Cristhian Camilo Vega – 20171005097 
 
Resumen: La modulación de amplitud en cuadratura (QAM) es 
una tecnica de modulacion digital en la cual se transportan dos 
señales independientes moduladas tanto en amplitud como en 
fase, esto se consigue modulando 2 portadoras Ortogonales entre 
sí, de manera que la señal QAM está compuesta por una suma 
lineal de dos señales anteriormente moduladas, una a 90ª de la 
otra, para conseguir que este sistema funcione se deben mezclar 
circuitos digitles con circuitos analogicos, o los tambien llamados 
convertidores de niveles, ya que se tienen dos niveles (1 y 0) y se 
quiere convertir a 5 niveles diferentes de voltaje. 
 
Palabras clave: 8-QAM, Mapeador, Registro de 3 Bits. 
 
1. INTRODUCCIÓN 
En el siguiente informe se presenta el análisis y diseño de 
un sistema de modulación 8-QAM, el cual es un sistema de 
comunicaciones que permite enviar dos señales en 
cuadratura, para representar símbolos que a su vez 
representan el mensaje que se quiere enviar, de esta manera 
se pretende explicar el diseño de un circuito capaz de generar 
las dos señales independientes I y Q que puestas una contra 
la otra dan una figura llamada “Constelación”, la cual en este 
sistema de comunicaciones digitales tienen una forma en 
específico, que se explicará más adelante. 
 
2.MARCO TEÓRICO 
 
Modulación QAM: 
 
Consiste en modular por desplazamiento en amplitud de 
forma independiente, dos señales portadoras que tienen la 
misma frecuencia pero que están desfasadas entre sí 90º. 
 
La señal QAM es el resultado de la suma de dos señales ask, 
las cuales pueden ir por el mismo canal sin interferencia ya 
que las portadoras poseen un desfase de 90º, por lo cual se 
dice son dos señales en cuadratura. 
 
Si se observan las dos señales en este caso llamadas I y Q 
una contra la otra se observa una figura que evidencia lo que 
simboliza cada par de valores de voltaje, es decir, cada señal 
aporta una coordenada que forma un punto el cual se llama 
Símbolo. 
 
Debido a esto es que existen variaciones de la modulación 
N-QAM siendo N el número de símbolos con los que se 
modula la señal, existen pues variaciones como lo son 
8-QAM y 16-QAM. 
 
 
Fig. 1. Constelaciones 8-AM y 16-QAM. 
 
Modulación 8-QAM: 
 
Como se dijo anteriormente la modulación 8-QAM es una 
modulación en amplitud en cuadratura que utiliza 8 símbolos 
para representar un mensaje, dichos símbolos tienen dos 
componentes, una señal I y una señal Q, las cuales son 
enviadas en dos portadoras que son ortogonales la una de la 
otra, de ahí el término modulación en cuadratura. 
 
El esquema en bloques para un sistema con el que se obtiene 
una señal 8-QAM es el siguiente: 
 
 
Fig. 2. Diagrama de bloques sistema 8-QAM. 
 
Las ventajas que presenta esta tecnica de modulacion son las 
siguientes. 
 
- Mayor inmunidad al Ruido. 
- Menor consumo de energía eléctrica. 
- Menor costo. 
- Mayor capacidad para acarrear grandes cantidades 
de información respecto a los métodos de 
modulación analógica. 
- Proveen transmisiones de mejor calidad. 
- Compatibilidad con servicios digitales de datos. 
- Mayor seguridad en la transmisión de información. 
 
 
 
 
3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 
 
Se requiere implementar un modulador de amplitud en 
cuadratura 8 QAM mediante un software de simulación que 
permita tener una cadena de bits aleatoria como entrada de 
información y que a su vez permita la generación de 
símbolos preestablecidos en forma de constelación para I y 
Q. 
 
Para la realización de este proyecto se dividió su 
desarrollo en dos segmentos, primero en la generación y 
almacenamiento de la información, posterior a este la 
codificación de los símbolos generados a los valores 
correspondientes para obtener la constelación. 
 
En este caso se plantea un orden en los símbolos de la 
siguiente manera: 
 
Fig. 3. Constelación 8-QAM 
 
En este caso tomaremos R1=1.25V, R2=3.75. 
 
 
 ​4. DISEÑO Y MODELO DE SOLUCIÓN 
 
3.1 Ingreso de la información. 
 
Inicialmente se diseña un oscilador astable con un ciclo 
útil de 50% empleando el circuito integrado NE555, la salida 
de este oscilador será empleada como reloj para todo el 
circuito. 
 
 
Fig. 4. Oscilador astable. 
 
El generador de señales aleatorias se basa en una señal de 
ruido amplificar, esta señal en laboratorio sería generada por 
un circuito como el siguiente: 
 
 
Fig. 5. Circuito generador de ruido. 
 
Sin embargo al ser un circuito que depende de factores 
externos dentro de la simulación es reemplazado por un 
generador de función especial llamado VNoise, el cual es 
conectado a un comparador, para convertirla en una señal 
con la cual se pueda trabajar, para sincronizar la señal con los 
demás circuitos colocamos a salida del operacional un Flip 
Flop tipo D con la señal se relog anteriormente mostrada. 
 
 
Fig. 6. Circuito generador de ruido. 
 
 
 
Fig. 7. Señales de reloj, de la salida del operacional y la señal 
aleatoria. 
 
Debido a que es un sistema 8 QAM la cantidad de bits a 
transmitir son 3 por cada símbolo, por ende se necesita 
almacenar cada uno de estos bits individualmente para su 
posterior uso, para este requerimiento se decidió implementar 
un registro serie para el almacenamiento de 3 bits 
consecutivos y un registro paralelo para almacenar una 
cadena de 3 bits, como se muestra a continuación. 
 
 
Fig. 8. Registro serie y registro paralelo. 
 
 
Fig. 9. Señales de reloj, de la señal aleatoria, del Dato en A, 
del Dato en B y del Dato en C. 
 
El muestreo individual de cada flip flop tipo D en serie 
solamente guarda el anterior valor con cada flanco de subida 
de la señal de reloj, y a su vez cada tres flancos de reloj se 
deben actualizar los datos guardados en registro en paralelo. 
Esta señal se generó mediante el siguiente circuito conectado 
al reloj general : 
 
 
Fig. 10. Circuito generador de pulsos cada (3/f)S. 
 
 
 
Fig. 11. Señales de reloj y señal pulsante cada 3 ciclos de 
reloj. 
 
 
3.2 Mapeo de la información. 
 
Por facilidad se decide utilizar un DAC (Convertidor 
Digital-Analogico), dispositivo sencillo para transformar 
señales binarias a señales analogicas. 
 
Entrada 1 (5V) Entrada 2 (5V) Vout (V) 
0 0 3.75 
0 1 1.25 
1 0 -1.25 
1 1 -3.75 
Tabla. 1. Valores salida DAC. 
 
El diseño del circuito que implementa la anterior tabla es 
el siguiente: 
 
 
Fig. 12. DAC de 2 bits. 
 
Se ejecuta una prueba con valores de entrada para D y E 
en el mismo orden de la tabla 1. obteniendo las siguientes 
señales: 
 
 
Fig. 13. Entradas E, D y Salida DAC. 
De la misma forma para obtener Q se utiliza otro DAC en 
este caso con las entradas F y G. 
 
 
Condicionamos los valores posibles en las entradas de los 
DAC mediante circuitos combinacionales que cumplan la 
siguiente tabla de verdad para obtener los valores 
correspondientes a los símbolos, S0, S1, … , S7, teniendo 
como entradas a los pulsos almacenados en A, B y C, además 
las señales I0 e Q0 habilita o inhabilita su correspondiente 
switch controlado por voltaje. 
 
 A B C I0 D E Q0 F G 
S0 0 0 0 1 0 1 0 X X 
S1 0 0 1 0 X X 1 0 1 
S2 0 1 0 1 1 0 0 X X 
S3 0 1 1 0 X X 1 1 0 
S4 1 0 0 1 0 0 1 0 0 
S5 1 0 1 1 1 1 1 0 0 
S6 1 1 0 1 1 1 1 1 1 
S7 1 1 1 1 0 0 1 1 1 
Tabla2. Tabla de verdad Señales entradas de los DAC. 
 
 
 
 
 
 
Fig. 14. Implementación de los circuitos combinacionales. 
 
Como consideración especial la señal F es la salida 
directamente de B. El circuito para la salida de I y Q son 
idénticos además a la salida del DAC conectamos finalmente 
el switch controlado por voltaje. 
 
 
Fig. 15. Switch controlado por la señal I0. 
 
5. RESULTADOS 
 
Finalmente se procede a hacer una prueba con una señal 
generada aleatoriamente y se busca que las señales generadas 
I y Q cumplan la Tabla 2, y que para cada 3 bits que ingresen 
al sistema se generan dos señales que vistas una contra la 
otra nos den el punto en la Fig 3 
 
 
 
Fig. 16. Prueba entrada aleatoria y salidas I y Q. 
 
 
Fig. 17. Prueba Constelación. 
 
Si observamos la Fig. 16. podemos ver la correspondencia 
entre los bits a la entrada y los símbolos de las señales I y Q 
y cómo se cumple la tabla de verdad anteriormente propuesta 
, a su vez podríamos graficar los símbolos en el plano I-Q y 
verificar que nos dan donde deberían ir. 
 
De esta manera se obtiene la prueba en la Fig 17 y se ve 
como efectivamente se cumplen los puntos propuestos en la 
Fig 3. 
 
También podemos observar como en el propio simulador 
ltSpice se pueden obtener las trazas al comparar I vs Q y 
resulta una figura con “Nodos” en los puntos que se 
diseñaron en primer lugar. 
 
 
Fig. 18. Trazas I vs Q. 
 
6. CONCLUSIONES 
-La generación un mensaje completamente aleatorio 
mediante software es compleja debido la falta de factores 
aleatorios, situación que es opuesta a la práctica, debido a 
que todos los factores externos no controlados afectan un 
circuito. 
-El circuito capaz de generar la señal 8-QAM es 
relativamente sencillo de implementar, ya que los circuitos 
digitales representan casi un 70% y se pueden implementar 
en un microcontrolador, sin embargo, los circuitos con 
operacionales se tendrían que montar de manera externa. 
-La tasa de símbolos por segundo es un tercio de la tasa 
de bits por segundo. 
 
7. REFERENCIAS 
 
[1] Couch, Leon “Sistemas de comunicación digitales y analógicos”, 2008, 
E.D Pearson Educación, “Capítulo 5: Sistemas modulados de AM, FM y 
digitales”. 
[2] Tomasi, Wayne “Sistemas de Comunicaciones Electrónicas”, 2008, E.D 
Pearson Educación, “Capítulo 12: Comunicaciones digitales”. 
 
7. ANEXO 
 
 
Fig. 19. Circuito final.