SUMÁRIO FUNDAMENTOS E VISÃO GERAL 19 CAPÍTULO 1 PROCESSOS ALEATÓRIOS 49

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1 SUMÁRIO FUNDAMENTOS E VISÃO GERAL O processo de comunicação Principais recursos de comunicação Fontes de informação Redes de comunicação Canais de comunicação Processo de modulação Tipos de comunicação analógica e digital Teorema de Shannon da capacidade de informação Um problema de comunicação digital Notas históricas 43 Notas e referências 46 CAPÍTULO 1 PROCESSOS ALEATÓRIOS Introdução Definição matemática de um processo aleatório Processos estacionários Média, correlação e covariância Processos ergódicos Transmissão de um processo estacionário através de um filtro linear invariante no tempo Densidade espectral de potência Processos gaussianos Ruído Ruído de banda estreita Representação de ruído de banda estreita em termos de componentes em fase e em quadratura Representação do ruído de banda estreita em termos de componentes de envoltória e de fase Onda senoidal mais ruído de banda estreita Experiências no computador: canal com desvanecimento uniforme (flat-fading) Resumo e discussão 94 Notas e referências 96 Problemas 97

2 14 SUMÁRIO CAPÍTULO 2 MODULAÇÃO DE ONDA CONTÍNUA Introdução Modulação em amplitude Esquemas de modulação linear Translação de freqüência Multiplexação por divisão de freqüência Modulação angular Modulação em freqüência Efeitos não-lineares em sistemas FM Receptor super-heterodino Ruído em sistemas de modulação CW Ruído em receptores lineares que utilizam detecção coerente Ruído em receptores AM que utilizam detecção de envoltória Ruído em receptores de FM Experiências no computador: PLL Resumo e discussão 182 Notas e referências 186 Problemas 185 CAPÍTULO 3 MODULAÇÃO DE PULSO Introdução Processo de amostragem Modulação por amplitude de pulso Outras formas de modulação de pulso Compensação largura de banda-ruído Processo de quantização Modulação por codificação de pulso Considerações sobre ruído em sistemas PCM Multiplexação por divisão de tempo Multiplexadores digitais Vantagens, limitações e modificações do PCM Modulação delta Predição linear Modulação por codificação diferencial de pulso Modulação por codificação diferencial de pulso adaptativa Experiência no computador: modulação delta adaptativa Padrão de codificação de áudio MPEG Resumo e discussão 258 Notas e referências 260 Problemas 261

3 SUMÁRIO 15 CAPÍTULO 4 TRANSMISSÃO DE PULSOS EM BANDA BASE Introdução Filtro casado Taxa de erro devido a ruído Interferência intersimbólica Critério de Nyquist para transmissão binária em banda base sem distorção Codificação em nível correlativo Transmissão PAM M-ária em banda base Linhas digitais de assinante Receptor linear ótimo Equalização adaptativa Experiências no computador: padrões oculares Resumo e discussão 319 Notas e referências 322 Problemas 325 CAPÍTULO 5 ANÁLISE DE ESPAÇO DE SINAIS Introdução Representação geométrica de sinais Conversão do canal AWGN contínuo em um canal vetorial Funções de probabilidade Detecção coerente de sinais com ruído: decodificação de probabilidade máxima Receptor de correlação Probabilidade de erro Resumo e discussão 362 Notas e referências 363 Problemas 363 CAPÍTULO 6 TRANSMISSÃO DE DADOS EM BANDA PASSANTE Introdução Modelo de transmissão em banda passante Chaveamento de fase coerente Esquemas de modulação de amplitude/fase híbridos Chaveamento de freqüência coerente Detecção de sinais com fase desconhecida Modulação ortogonal não-coerente Chaveamento de freqüência binária não-coerente Chaveamento de fase diferencial 414

4 16 SUMÁRIO 6.10 Comparação de esquemas de modulação digital com a utilização de uma única portadora Modems de banda de voz Modulação multicanal Multitom discreto Sincronização Experiências no computador: recuperação de portadora e de temporização de símbolos Resumo e discussão 490 Notas e referências 492 Problemas 468 CAPÍTULO 7 MODULAÇÃO POR ESPALHAMENTO ESPECTRAL Introdução Seqüências de pseudo-ruído Uma noção de espalhamento espectral Espalhamento espectral por seqüência direta com chaveamento de fase binária coerente Dimensionalidade do espaço de sinal e ganho de processamento Probabilidade de erro Espalhamento espectral por salto de freqüência Experiências no computador: código de comprimento máximo e código Gold Resumo e discussão 533 Notas e referências 535 Problemas 535 CAPÍTULO 8 COMUNICAÇÕES VIA RÁDIO MULTIUSUÁRIO Introdução Técnicas de múltiplo acesso Comunicações via satélite Análise de links de rádio Comunicações sem-fio Caracterização estatísticas de canais com multipercurso Sinalização binária através de um canal com desvanecimento de Rayleigh Sistemas de comunicação sem-fio TDMA e CDMA Codificação da fonte de voz para comunicações sem-fio Arranjos adaptativos de antenas para comunicações sem-fio Resumo e discussão 586 Notas e referências 587 Problemas 589

5 SUMÁRIO 17 CAPÍTULO 9 LIMITES FUNDAMENTAIS DA TEORIA DA INFORMAÇÃO Introdução Incerteza, informação e entropia Teorema da codificação de fonte Compactação de dados Canais discretos sem memória Informação mútua Capacidade de canal Teorema da codificação de canal Entropia diferencial e informação mútua para grupos contínuos Teorema da capacidade de informação Implicações do teorema da capacidade de informação Capacidade de informação de um canal de ruído colorido Teoria da distorção de taxa Compressão de dados Resumo e discussão 645 Notas e referências 646 Problemas 647 CAPÍTULO 10 CODIFICAÇÃO PARA CONTROLE DE ERROS Introdução Canais discretos sem memória Códigos de bloco lineares Códigos cíclicos Códigos convolucionais Decodificação de probabilidade máxima de códigos convolucionais Modulação codificada em treliça Códigos turbo Experiência no computador: decodificação turbo Códigos de verificação de paridade de baixa densidade Códigos irregulares Resumo e discussão 721 Notas e referências 722 Problemas 724

6 18 SUMÁRIO APÊNDICE 1 Teoria das probabilidades 733 APÊNDICE 2 Representação de sinais e sistemas 745 APÊNDICE 3 Funções de Bessel 766 APÊNDICE 4 Funções hipergeométricas confluentes 772 APÊNDICE 5 Criptografia 774 APÊNDICE 6 Tabelas 793 GLOSSÁRIO 803 BIBLIOGRAFIA 809 ÍNDICE 821