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COMUNICAÇÃO DIGITAL. MODULAÇÃO DIGITAL Evelio M. G. Fernández - 2011.  1. Espaço de Sinais 4-PAM. Modulações Digitais Básicas. ASK – Amplitude Shift Keying. PSK – Phase Shift Keying. FSK – Frequency Shift Keying. Representação Canônica de Sinais Passa-Faixa. Energia de um Pulso de RF.

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Presentation Transcript


  1. COMUNICAÇÃO DIGITAL MODULAÇÃO DIGITAL Evelio M. G. Fernández - 2011

  2. 1 Espaço de Sinais 4-PAM

  3. Modulações Digitais Básicas ASK – Amplitude Shift Keying PSK – Phase Shift Keying FSK – Frequency Shift Keying

  4. Representação Canônica de Sinais Passa-Faixa

  5. Energia de um Pulso de RF

  6. Espaço de Sinais – PSK Binário Coerente

  7. Geração e Detecção Coerente de Sinais BPSK

  8. Espaço de Sinais – QPSK Coerente

  9. QPSK Deslocado (Off-Set QPSK, OQPSK)

  10. Duas Constelações QPSK

  11. /4 – QPSK

  12. Constelação de Sinais 8-PSK

  13. 2 1 1 Constelação 16-QAM

  14. Padrões de Modem de Banda de Voz

  15. Constelação V.32

  16. Constelação V.34

  17. Espaço de Sinais – FSK Binário Coerente

  18. Geração e Detecção de Sinais FSK Binários

  19.    Receptor FSK Binário não Coerente

  20. Espaçamento Mínimo de Freqüências FSK não Coerente

  21. Pulso Formatador - GMSK

  22. Espectro de Potência MSK e GMSK

  23. Espectro de Potência GSM

  24. Espectro de Potência – M-FSK

  25. Modulação OFDM • OFDM é utilizada nos seguintes sistemas: • IEEE 802.11a&g (WLAN) • IEEE 802.16a (WiMAX) • ADSL (DMT = Discrete MultiTone) systems • DAB (Digital Audio Broadcasting) • DVB-T (Digital Video Broadcasting) OFDM é espectralmente eficiente, mas não é eficiente em termos de potência (devido aos requerimentos de linearidade dos amplificadores de potência).

  26. Diagrama de Blocos de um Sistema OFDM Coding & Interl. Bit-to- symbol mapping Modu- lation S/P IFFT Add CP Channel Sync FFT P/S Demod. Deinterl. & Decoding

  27. Modulação das Subportadoras e Codificação N subportadoras ou subcanais carregam N símbolos em paralelo (= transmitidos ao mesmo tempo). Um símbolo pode carregar 1 bit (BPSK), 2 bits (4-PSK), 4 bits (16-QAM), or 6 bits de dados (64-QAM). N símbolos em paralelo formam um símbolo OFDM. Para cada método de modulação existem diferentes opções de codificação para controle de erros. O código utilizado será determinante no cálculo da taxa de transmissão de dados. Ex: códigos convolucionais de taxa 1/2, e puncionados com taxas 2/3 e 3/4.

  28. Sinal de uma Subportadora no Domínio do Tempo Intervalo de guarda para prevenir interferência intersimbólica No receptor, a FFT é calculada somente neste intervalo de tempo TFFT TG Próximo símbolo Tempo Tempo de Símbolo IEEE 802.11a&g: TG = 0.8 ms, TFFT = 3.2 ms IEEE 802.16a oferece alocação de banda flexível (i.e. símbolos de comprimento variável) e escolha de TG: TG/TFFT = 1/4, 1/8, 1/16 or 1/32

  29. Subportadoras Ortogonais Ortogonalidade neste intervalo Subportadora n Subportadora n+1 Símbolo anterior Tempo guarda Parte do símbolo que é usada no cálculo da FFT no receptor Próximo símbolo

  30. Ortogonalidade entre Subportadoras Ortogonalidade neste intervalo Subcarrier n Cada subportadora tem um número inteiro de ciclos no intervalo de cálculo da FFT. Se esta condição é válida, o espectro de um subcanal contém nulos espectrais nas freqüências de todas as outras subportadoras. Subcarrier n+1 Símbolo anterior Guard time Parte do símbolo que é usada no cálculo da FFT no receptor Próximo símbolo

  31. Subcanais no Domínio da Freqüência Um subcanal Espectro OFDM Nulos espectrais nas freqüências das outras subportadoras

  32. Efeito do Multi-Percurso na Subportadora n Subportadora n Réplicas da subportadora n Símbolo anterior Tempoguarda Parte do símbolo que é usada no cálculo da FFT no receptor Próximosímbolo

  33. Efeito do Multi-Percurso na Subportadora n Subportadora n Tempo de guarda não excedido: As réplicas não afetam as propriedades de ortogonalidade da subportadora no domíno da freqüência. Ainda há nulos espectrais nas freqüências das outras subportadoras. Réplicas da subportadora n Símbolo anterior Guard time Parte do símbolo que é usada no cálculo da FFT no receptor Próximo símbolo

  34. Efeito do Multi-Percurso na Subportadora n Subportadora n Explicação Matemática: A soma de senoides (da mesma freqüência e com amplitudes e fases diferentes) = ainda uma senoide pura com a mesma freqüência Réplicas da subportadora n Símbolo anterior Guard time Parte do símbolo que é usada no cálculo da FFT no receptor Próximo símbolo

  35. Efeito do Multi-Percurso na Subportadora n Subportadora n Réplicas com retardo grande Símbolo anterior Tempoguarda Parte do símbolo que é usada no cálculo da FFT no receptor Próximo símbolo

  36. Efeito do Multi-Percurso na Subportadora n Subportadora n Tempo de guarda excedido: As réplicas afetam as propriedades de ortogonalidade dos subcanais no domínio da freqüência. Não haverão mais nulos espectrais nas freqüências das outras subportadoras => interferência inter-portadoras. Réplicas com retardo grande Símbolo anterior Guard time Parte do símbolo que é usada no cálculo da FFT no receptor Próximo símbolo

  37. Efeito do Multi-Percurso na Subportadora n Subcarrier n Explicação Matemática: Réplicas com muito retardo não são mais senoides puras! Réplicas com retardo grande Símbolo anterior Tempoguarda Parte do símbolo que é usada no cálculo da FFT no receptor Próximo símbolo

  38. Resumo: Características da Modulação OFDM O desvanecimento devido à propagação por múltiplos percursos (fading) não provoca interferência intersimbólica ou interferência inter-portadoras se o intervalo de guarda é suficientemente longo. Porém, o fading provoca seletividade em freqüências na banda de transmissão. Portadoras piloto são utilizadas para corrigir (equalizar) a magnitude e a fase das subportadoras recebidas nas freqüências das portadoras piloto.

  39. OFDM exemplo 1: IEEE 802.11a&g (WLAN) Subportadora Piloto Subportadoras moduladas 52 subportadoras Freqüência 16.25 MHz 48 subportadoras moduladas + 4 subportadoras piloto. Centrado em cada subportadora há um subcanal transportando dados com taxa de transmissão baixa (taxa de transmissão baixa  sem interferência intersimbólica).

  40. OFDM exemplo 2: IEEE 802.16a (WiMAX) Somente 200 das 256 subportadoras são usadas: 192 subportadoras moduladas + 8 portadoras piloto.

  41. Aplicações de Modulações Digitais

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