TE111 Comunicação Digital

Transcrição

1 TE111 Comunicação Digital Transmissão Digital Passa Banda 17 de setembro de 2013 Modulações Digitais Básicas ASK FSK PSK Representação Complexa de Sinais Passa-Faixa g(t) = g I (t) cos(2πf c t) g Q (t) sin(2πf c t)

2 Energia de um Pulso de RF E = T 0 T s 2 (t)dt = A 2 cos 2 (2πf c t)dt = A 2 [ t 2 + sin(4πf ct 4πf c 0 ] T 0 E = A2 T 2, se f c = n T Espaço de Sinais PSK Binário (BPSK) φ 1 (t) = 2 T b cos(2πf c t) Geração e Detecção Coerente de Sinais BPSK BER = 1 2 erfc Eb N 0

3 Mapeamento QPSK Espaço de Sinais QPSK Coerente BER = 1 2 erfc Eb N 0

4 QPSK Deslocado (Off-Set QPSK, OQPSK) Duas Constelações QPSK π 4 - QPSK

5 Constelação de Sinais 8-PSK BER 1 log 2 M erfc Es sin π N 0 M, M 4, E s = E b log 2 M Constelação de Sinais 16-QAM ( 1 BER log 2 M ) erfc 3E s M 2(M 1)N 0 onde E s = 2(M 1)E0 3 Constelação V.32

6 Constelação V.34 Espaço de Sinais FSK Binário ( ) BER = 1 2 erfc Eb 2N 0 Geração e Detecção Coerente de Sinais FSK Binários

7 Receptor FSK Binário não Coerente BER = 1 2 e E b 2N 0 Espaçamento Mínimo de Frequências FSK não Coerente Mapeamento MSK

8 Pulso Formatador GMSK Espectro de Potência MSK e GMSK Espectro de Potência GSM

9 Espectro de Potência M-FSK ( ) P e 1 ( ) 2 (M 1)erfc Es M/2, BER = P e 2N 0 M 1 Modulação OFDM OFDM é utilizada nos seguintes sistemas: IEEE a&g (WLAN) IEEE a (WiMAX) ADSL (DMT = Discrete MultiTone) systems DAB (Digital Audio Broadcasting) DVB-T (Digital Video Broadcasting) ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial) OFDM é espectralmente eficiente, mas não é eficiente em termos de potência (devido aos requerimentos de linearidade dos amplificadores de potência). Diagrama de Blocos de um Sistema OFDM

10 Modulação das Subportadoras e Codificação N subportadoras ou subcanais carregam N símbolos em paralelo. 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. Sinal de uma Subportadora no Domínio do Tempo IEEE a&g: T G = 0.8µs, T F F T = 3.2µs IEEE a oferece alocação de banda flexível (i.e. símbolos de comprimento variável) e escolha de T G : T G /T F F T = 1/4, 1/8, 1/16 ou 1/32 Subportadoras Ortogonais

11 Subcanais no Domínio da Frequência Efeito do Multi-Percurso na Subportadora n Intervalo de guarda não excedido Efeito do Multi-Percurso na Subportadora n Intervalo de guarda excedido

12 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 frequências na banda de transmissão. Portadoras piloto são utilizadas para corrigir (equalizar) a magnitude e a fase das subportadoras recebidas nas frequências das portadoras piloto. OFDM Exemplo 1: IEEE a&g (WLAN) 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). OFDM Exemplo 2: IEEE a (WiMAX) Somente 200 das 256 subportadoras são usadas: 192 subportadoras moduladas + 8 portadoras piloto.

13 Taxa de Erro de Bits de Modulações Binárias