Transmissão e comunicação de dados. Renato Machado

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1 Renato Machado UFSM - Universidade Federal de Santa Maria DELC - Departamento de Eletrônica e Computação 03 de Maio de 2012

2 Sumário 1 2 Modulação offset QPSK OQPSK 3 4

3 Pulsos quadrados não são práticos. São difíceis de serem gerados e requerem grande largura de banda. Além disso, em razão da largura de banda limitada do canal, os pulsos transmitidos sucessivamente sofrem espalhamento no tempo, o que faz com que um pulso interfira no outro. Esse efeito é denominado interferência intersimbólica (ISI).

4 O espalhamento do sinal não causará interferência se seguidas algumas condições, que combinam a resposta do transmissor-canal-receptor, conhecidas como Nyquist Pulse shaping. Em outras palavras, a resposta do sistema de comunicação (Tx, Rx e Canal) a cada instante de amostragem no receptor é zero para todos os outros símbolos exceto o símbolo corrente.

5 A resposta ao impulso do sistema deve ser [ sin( p t ilustrado na Figura 1. Ts ) p t Ts ], conforme Figura: Pulso ideal

6 Essa função corresponde, no domínio da freqüência, a um filtro com função de transferência retangular, Figura 2. Tal função satisfaz o critério de Nyquist, porém é uma função cujo espectro de amplitude H(f) deve ser constante entre as freqüências -W a W (que determinam a faixa de freqüências passantes do filtro) e nulo fora desse intervalo, o que é irrealizável.

7 Figura: Espectro do pulso ideal da Figura 1

8 Qualquer filtro com uma função de transferência tendo um filtro retangular de largura de banda f o = 1 2T s convolvida com uma função par arbitrária Z(f) com magnitude zero fora da banda passante do filtro retangular, H(f) = rect( f f 0 ) Z(f), obedece o critério de Nyquist.

9 Por exemplo a função cosseno levantado (Raised Cosine Filter), ilustrada na Figura 3, expressa pela equação 1. O espectro dessa função é apresentado na Figura 4. sin( πt παt T s ) cos( T s ) πt 1 ( 4αt (1) 2T s ) 2

10 Figura: Pulso cosseno levantado

11 Figura: Espectro para pulso cosseno levantado

12 Modulação offset QPSK OQPSK Não há mudanças descontínuas de fase, o sinal sofre menos distorções, o que é preferível para as comunicações sem fio. A razão é porque os amplificadores trabalham aumentando ou diminuindo a potência do sinal através de sua amplitude. Quanto mais a amplitude variar, mais amplificações não lineares ocorrem. A modulação QPSK não é tecnicamente uma modulação de envelope constante

13 Modulação offset QPSK OQPSK Modulação offset QPSK OQPSK Consiste em uma variação da modulação QPSK Figura 5. O canal Q é deslocado por meio tempo de símbolo, Figura 6, assim os canais I e Q não sofrem transições ao mesmo tempo. As transições simultâneas podem causar mudanças descontínuas de fase. Por exemplo : Símbolo 00 Símbolo 11. No OQPSK esse tipo de transição não ocorre.

14 Modulação offset QPSK OQPSK Figura: Constelação QPSK comparada a OQPSK

15 Modulação offset QPSK OQPSK Figura: Exemplo de codificação OQPSK

16 Neste tipo de modulação são alteradas as características de fase e amplitude do sinal. Por exemplo, na modulação 16 QAM Figura 7, se tem os sinais deslocados de 45 o em fase e em cada fase há uma variação de amplitude do sinal.

17 Nesta modulação cada símbolo é formado por 4 bits, portanto, se tem 16 símbolos para representar todas as combinações possíveis de bits a serem enviados no canal de comunicação. A taxa de bits é então 4 vezes a taxa de símbolos por segundo (bauds).

18 As constelações QAM podem ser classificadas em tipo I, II e III, como ilustra a Figura 8.

19 16 QAM: Tipo I Em uma constelação do tipo I um número fixo de pontos de sinal (ou fasores) são espaçados igualmente em cada um dos N círculos, onde N é o número de níveis de amplitude. Na constelação de tipo I, os pontos do anel interno estão mais próximos em distância e são mais vulneráveis a erros.

20 16 QAM: Tipo II Para superar esse problema, a constelação do tipo II foi proposta, nesta constelação, pontos de sinal ainda estão em círculos, mas o número de pontos no círculo interno é menor que o número de pontos do círculo externo, fazendo a distância entre dois pontos adjacentes no círculo interno aproximadamente igual a do círculo externo.

21 16 QAM: Tipo III Na Constelação do tipo III é empregado o formato de um quadrado, sua análise mostrou que tem uma pequena melhoria em desempenho sobre o tipo de constelação II, mas a sua implementação seria mais simples que a do tipo I e II. Devido a isto, o tipo III é a constelação mais utilizada.

22 Figura: Modulação 16 QAM

23 Figura: Tipos de modulação QAM

24 1 Para a sequência de bits realizar a modulação QPSK e OQPSK. Apresente os diagramas para os canais I t e Q t para as referidas modulações.

25 Bibliografia Notas de aula do prof. Natanael R. Gomes. LATHI, B. P., Modern Digital And Analog Communications Systems, Oxford University Press, 3rd Ed, STALLINGS, William. Data and Computer Communications. Prentice Hall, 6th edition, HAYKIN, Simon. Digital Communications, Jonh Wyley & Sons, 4th edition, 2007.

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