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PRINCÍPIOS DE COMUNICAÇÕES. MODULAÇÃO DE PULSO Evelio M. G. Fernández - 2009. Sistemas de Comunicações Digitais. Sistema “digital” no sentido de utilizar uma seqüência de símbolos pertencentes a um conjunto finito de símbolos para representar a fonte de informação.
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PRINCÍPIOS DE COMUNICAÇÕES MODULAÇÃO DE PULSO Evelio M. G. Fernández - 2009
Sistemas de Comunicações Digitais • Sistema “digital” no sentido de utilizar uma seqüência de símbolos pertencentes a um conjunto finito de símbolos para representar a fonte de informação.
Sistemas de Comunicações Digitais • Redes sem fio (802.11 a/b/g/n) • Telefonia Celular (GSM, 3G) • Satélite (TV, Rádio, Dados, DVB-S) • Redes sem fio fixas (802.16, Wimax) • Radiodifusão de TV digital (ATSC, DVB-T, ISDB-T) • Ethernet (10M/100M/1G/10G) • ADSL, VDSL • Fibra óptica
Por quê Digital? • Aumento da demanda por transmissão de dados • Grau de integração e confiabilidade dos circuitos eletrônicos para processamento digital de sinais • Facilidade de codificação de fonte para compressão de dados • Possibilidade de codificação de canal • Segurança • Facilidade de lidar com o compromisso largura de banda-potência para otimizar o uso destes recursos • Padronização
Sistemas de Comunicações Digitais • Características desejáveis • Baixa taxa de erro de bits (BER) • Operar com baixa relação sinal ruído (SNR) • Bom desempenho em canais com desvanecimento (fading) • Ocupar pouca largura de banda • Fácil implementação • Baixo custo
Sistemas de Comunicações Digitais • Parâmetros • Taxa de Transmissão • Representa a velocidade com que a informação é transmitida • A taxa de transmissão em símbolos/s (baud) também é chamada de velocidade do canal • Exemplo: • Rb = 100 bits/s • Rb = 10 símbolos/s (bauds)
Sistemas de Comunicações Digitais • Parâmetros de Desempenho • Eficiência Espectral • Eficiência em Potência
Teorema da Amostragem • Um sinal limitado em banda a W Hz, com energia finita, é descrito de maneira completa especificando-se os valores do sinal em instantes de tempo separados por 1/2W segundos. • Um sinal limitado em banda a W Hz, com energia finita, pode ser completamente recuperado a partir do conhecimento de suas amostras, tomadas à taxa de 1/2W amostras por segundo.
Processo de Quantização • Transformar a amplitude da amostra m(nTs) de um sinal de mensagem m(t) no tempo t = nTs, para uma amplitude discreta v(nTs) tomada de um conjunto finito de amplitudes possíveis
Exemplo: Geração de um Sinal PCM • Considere um sinal de áudio com componentes espectrais limitadas à faixa de freqüências de 300 Hz a 3300 Hz. Suponha que o período de amostragem utilizado para gerar o sinal PCM é 125 µs. Deseja-se que a relação sinal-ruído de quantização seja de, no mínimo, 40 dB. • Qual o número de bits por amostra que deve ser utilizado? • Qual o número de níveis de quantização (uniformes) a ser utilizado? • Qual a taxa de bits do sinal PCM? • Que capacidade de memória (em bits) será necessária para armazenar 5 min deste sinal de áudio?
Problema 3.8 – Haykin Vinte e quatro sinais de voz são amostrados e depois multiplexados por divisão de tempo. A operação de amostragem usa amostras de topo plano com duração de 1µs. A operação de multiplexação inclui provisão para sincronização adicionando um pulso extra de amplitude suficiente e 1µs de duração. A componente de freqüência mais elevada de cada sinal de voz é 3,4 kHz. a) Supondo uma taxa de amostragem de 8 kHz, calcule o espaçamento entre pulsos sucessivos do sinal multiplexado. b) Repita seu cálculo supondo o uso da amostragem pela taxa de Nyquist
Problema 3.9 – Haykin Doze diferentes sinais de mensagem, cada um com uma largura de banda de 10 kHz, devem ser multiplexados e transmitidos. Determine a mínima largura de banda necessária para cada um dos seguintes métodos de multiplexação/modulação. a) FDM/SSB. b) TDM/PAM
Códigos de Linha • Dados de informação discreta (bits ou símbolos) são associados com formas de onda (sinais) em banda base • Telefonia digital • Redes de computadores • Interfaces de comunicação via cabo • Características desejadas • Ocupar pouca largura de banda • Pequeno conteúdo espectral nas baixas freqüências • Assegurar suficientes transições (sincronismo) • Sinas sem nível DC (acoplamento AC) • Detecção de erros
Códigos de Linha(a) Unipolar NRZ(b) Polar NRZ (c) Unipolar RZ(d) Bipolar RZ(e) Bifásico ou Manchester