Comunicação de Dados. Aula 5 Transmissão Analógica

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1 Comunicação de Dados Aula 5 Transmissão Analógica

2 Sumário Modulação de sinais digitais Tipos de Modulação Taxa de transmissão x Taxa de modulação Modulação por amplitude Modulação por freqüência Modulação por Fase Modulação QAM Exercícios

3 Modulação de sinais Processo pelo qual convertemos sinais digitais em analógicos Transmissão digital necessita de um canal passa baixa e largura de banda alta Se o canal for do tipo passa banda, só podemos usar a transmissão analógica Um sinal digital possui 3 características: amplitude, freqüência e fase Se alterarmos um pouco uma dessas características o sinal resultante será diferente do sinal original Dessa forma podemos representar um bit 1 como sendo uma onda senoidal e o bit 0 como sendo uma onda modificada(fase, amplitude ou freqüência)

4 Processo de Modulação

5 Tipos de Modulação

6 Taxa de transmissão x Taxa de modulação Taxa de transmissão é a quantidade de bits transmitidos por 1 segundo Taxa de modulação é a quantidade de modulações por unidade de tempo, a taxa de modulação é medida em bauds Numa modulação podem estar representados um ou mais bits, dependendo da simbologia A taxa de transmissão é igual a taxa de modulação vezes a quantidade de bits que um símbolo pode representar

7 Exercício Resolvido 1 Um sinal analógico transporta 4 bits por símbolo. Se a linha é sinalizada (modulada) em 1000 vezes por segundo, qual vai ser sua taxa de transmissão?

8 Exercício Resolvido 1 Um sinal analógico transporta 4 bits por símbolo. Se a linha é sinalizada (modulada) em 1000 vezes por segundo, qual vai ser sua taxa de transmissão? Resposta: Taxa de modulação = nº de sinalizações por segundo = 1000 bauds Taxa de transmissão = tx de modulação x qde de símbolos Tx transmissão = 1000 x 4 = 4000bps ou 4kbps

9 Exercício Resolvido 2 A taxa de transmissão de um determinado sinal é de 3000bps, Se cada símbolo corresponde a 6 bits, qual a taxa de modulação desse sinal?

10 Exercício Resolvido 2 A taxa de transmissão de um determinado sinal é de 3000bps, Se cada símbolo corresponde a 6 bits, qual a taxa de modulação desse sinal? Resposta: Tx modulação = Tx transmissão / nº de bits por símbolo Tx modulação = 3000 / 6 = 500 bauds

11 Portadora Numa transmissão analógica o dispositivo emissor produz um sinal de alta freqüência que funciona como suporte para o sinal de informação O dispositivo receptor é sintonizado na freqüência da portadora que ele espera receber do transmissor A informação digital modula então o sinal da portadora modificando um ou mais características (amplitude, fase ou freqüência). Chamamos esse processo de shift keying e o sinal da informação de sinal modulante

12 Modulação por amplitude (ASK) Nessa técnica a intensidade ou amplitude do sinal da portadora variam de modo a representar a informação binária Os níveis de tensão que representam os níveis 0 e 1 dependem do sistema em questão, o tempo de bit é o intervalo de tempo que define o valor de um bit A modulação por amplitude é muito susceptível à interferências por ruídos

13 ASK

14 Largura de banda ASK A largura de banda é a faixa total de freqüência ocupada pelo espectro de freqüências No caso do ASK, apenas as freqüências entre f c - N baud /2 e f c +N baud /2 são significativas, onde F c é a freqüência central A largura de banda pode ser definida então por: BW= (1+d)x N baud, onde BW é a largura de banda em Hz, Nbaud é a taxa de modulação,e d é um fator relacionado com a modulação, com valor mínimo de 0

15 Exercício Resolvido 3 Determine a largura de banda de um sinal ASK que está sendo transmitido a 2000bps. O modo de transmissão é half-duplex

16 Exercício Resolvido 3 Determine a largura de banda de um sinal ASK que está sendo transmitido a 2000bps. O modo de transmissão é half-duplex Resposta: No método ASK não há diferenciação entre tx de modulação e tx de transmissão, assim sendo a taxa de modulação vale 2000 bauds, um sinal ASK requer uma largura de banda mínima igual à taxa de modulação, logo a largura de banda é de 2000 Hz

17 Exercício Resolvido 4 Dada uma largura de banda de 10 Khz ( de 1 a 11), determine a freqüência das portadoras e as larguras de bandas em cada direção. Assuma também que não existe separação entre as bandas nas duas direções.

18 Exercício Resolvido 4 Resposta: Para um sinal ASK full-duplex, a largura de banda para cada direção vale: BW= 10/2=5KHz As freqüências das portadores podem ser escolhidas no meio de cada banda Fc(direta)= 1+ 5/2= 3,5 KHz Fc(inversa)= 11 5/2= 8,5 KHz

19 Modulação por freqüência (FSK) Nesse processo a portadora tem usa freqüência fundamental alterada a fim de representar o bit o ou bit 1, a freqüência do sinal é mantida durante o intervalo do bit, mas o valor da freqüência é diferente para cada bit, tanto a amplitude como a fase permanecem iguais Na técnica FSK os problemas com ruídos diminuem uma vez que o receptor estão posicionado para captar variações específicas de freqüências Um fator limitante do FSK é a capacidade física da portadora, em termos de largura de banda

20 FSK

21 Largura de banda FSK Embora a técnica FSK represente dados pela variação entre duas portadoras é melhor trabalhar com a análise das duas faixas de freqüência existindo no mesmo canal. A largura de banda é dada pela fórmula: BW=F c1 -F c0 + N baud

22 Exercício Resolvido 5 Determine a largura de banda mínima para um sinal FSK a 2000 bps. Assuma que a transmissão ocorre no modo half-duplex e que as portadoras estão separadas por 3 KHz

23 Exercício Resolvido 5 Determine a largura de banda mínima para um sinal FSK a 2000 bps. Assuma que a transmissão ocorre no modo half-duplex e que as portadoras estão separadas por 3 KHz Resposta: Para FSK, se Fc1 e Fc0 são freqüências das portadoras, então: BW= = 5000 Hz ou 5KHz

24 Exercício Resolvido 6 Determine a taxa de transmissão máxima de um sinal de largura de banda do meio vale 12 KHz e a diferença entre as portadoras é de 2 KHz. Assuma a transmissão em modo full-duplex

25 Exercício Resolvido 6 Determine a taxa de transmissão máxima de um sinal de largura de banda do meio, vale 12 KHz e a diferença entre as portadoras é de 2 KHz. Assuma a transmissão em modo full-duplex Resposta: Em modo full-duplex, cada direção é reservado de 6 KHz. Se fc1 e fc2 são freqüências das portadoras, então: BW= Nbaud + fc1 f c0 6= Nbaud + 2 Nbaud= 6-2 = 4000 bauds/s, a taxa de transmissão é igual a taxa de modulação, ou seja 4000 bps

26 Modulação por fase (PSK) Na técnica PSK a fase da portadora é variada de modo a representar os níveis 0 ou 1, Além disso a amplitude e a freqüência permanecem constantes, enquanto a fase estiver variando, se partimos do pressuposto que a fase igual a 0º representa o binário o, então podemos representar o binário 1 com uma defasagem de fase de 180º, a esse método chamamos de método 2-PSK,pois representam duas fases diferentes

27 PSK

28 PSK A modulação PSK não é susceptível às degradações provocadas por ruídos, ou as limitações de banda Podemos Aumentar a taxa de transmissão utilizando um maior número de fases para representar outros símbolos

29 PSK

30 Largura de banda PSK A largura de banda mínima PSK é igual a da largura de banda ASK, entretanto a taxa de transmissão é superiora técnica ASK, uma vez que podemos transmitir uma quantidade maior de símbolos simultaneamente

31 Exercício Resolvido 7 Determine a largura de banda de um sinal 4- PSK, transmitindo a 2000bps. Considere que a taxa de transmissão ocorre em modo half-duplex

32 Exercício Resolvido 7 Determine a largura de banda de um sinal 4- PSK, transmitindo a 2000bps. Considere que a taxa de transmissão ocorre em modo half-duplex Resposta: Para a técnica 4-PSK a taxa de modulação é a metade da taxa de transmissão. Assim a taxa de transmissão vale 1000 Hz

33 Exercício Resolvido 8 Dada a largura de banda de 5 KHz e um sinal de 8-PSK, quais são as taxas de modulação e de transmissão

34 Exercício Resolvido 8 Dada a largura de banda de 5 KHz e um sinal de 8-PSK, quais são as taxas de modulação e de transmissão Resposta: A modulação é numérica mente igual a largura de banda, isso significa que ocorrem 5000 baud/s, com a técnica 8-PSK a taxa de transmissão é 3 vezes a taxa de modulação, logo a taxa de transmissão será de bps

35 Modulação por quadrante (QAM) A modulação PSK é limitada a sensibilidade dos equipamentos em distinguir a mudança de fase, esse fator reduz a taxa de transmissão potencial da técnica PSK Na técnica QAM mudamos duas características ao mesmo tempo, as técnicas de ASK e PSK

36 QAM

37 QAM

38 Largura de banda QAM É idêntica a largura de banda do ASK e PSK

39 Comparação entre transmissão e Modulação Considerando um sinal FSK que transmite a 1200 bps, a taxa de transmissão será de 1200 baud/s, pois a representação nesse esquema Quando utilizamos a técnica QAM a taxa de transmissão fica maior

40 Comparação entre transmissão e Modulação

41 Exercício Resolvido 9 Determine a taxa de transmissão de um sinal modulado a 1000 bauds num sistema 16-QAM

42 Exercício Resolvido 9 Determine a taxa de transmissão de um sinal modulado a 1000 bauds num sistema 16-QAM Resposta: Um sinal 16-QAM transmite 4 bits por modulação, logo a taxa de transmissão é de 4 x 1000 = 4000 bps

43 Exercícios 1. O que é modulação digital? 2. Qual a vantagem de se utilizar a modulação em freqüência em relação a modulação em amplitude? 3. Cite 4 tipos de modulação 4. Qual a diferença entre taxa de transmissão e taxa de modulação? 5. Como é feita a modulação ASK? 6. Como é feita a modulação QAM? 7. Qual o tipo de modulação tem a deficiência no tocante a largura de banda? 8. Calcule a taxa de transmissão para um sinal 8-PSK com taxa de modulação de 2000 baud/s 9. Calcule a taxa de transmissão para um sinal 8-QAM, com taxa de modulação de 4000 baud/s 10. Calcule a taxa de modulação para os seguintes casos: 2000bps, FSK 4000bps, ASK 6000bps, 2-PSK

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