Comunicação de Dados Aula 4 Conversão de Sinais Analógicos em digitais e tipos de transmissão
Sumário Amostragem Pulse Amplitude Modulation Pulse Code Modulation Taxa de amostragem Modos de Transmissão Transmissão Paralela Serial Síncrona Assíncrona Exercícios
Amostragem As codificações de linha ou bloco são utilizadas para converter dados binários em sinais digitais Muitas vezes precisamos converter dados analógicos em um modo digital para armazená-lo ou transmití-lo Um dos esquemas utilizados para transformar um dado analógico em digital chama-se AMOSTRAGEM
Amostragem A idéia de digitalizar sinais analógicos partiu das operadoras que tinham problemas de envio de sinais analógicos para distâncias elevadas, com perdas dos sinais
PAM Método mais difundido de conversão analógico para digital (A/D) O termo amostragem significa realizar medições de valores instantâneos em intervalos de tempos iguais Na modulação PAM, o sinal original é amostrado em intervalos de tempos iguais
PAM
PCM Na modulação PCM os pulsos PAM são convertidos em sinais digitais O primeiro passo a ser feito e a quantização dos pulsos, ou seja os pulsos ganham valores inteiros distribuídos em um dado intervalo
PCM - Quantização
PCM Em seguida os valores quantizados são substituídos por valores em códigos binários, transformando assim o valor em dado digital O sinal original pode ser caracterizado por um bit ligado ou desligado, exemplo: 1 byte, onde o bit mais significativo indica 0 para positivo e 1 para negativo
PCM Codificação Binária
PCM A última parte do processo é a codificação de linha, ou seja, os bits gerados no processo anterior são transmitidos por um dos processos estudados anteriormente (NRZ, codificação Manchester, etc.) A modulação PCM pode ser dividida em 4 fases: PAM, Quantização, Codificação binária e Codificação de linha
PCM Ciclo Completo
Taxa de Amostragem A precisão de qualquer reprodução digital de um sinal analógico depende do número de amostras realizadas no sinal original. Para uma amostragem infinita o sinal analógico pode ser transformando sem perdas em digital Quanto menor a taxa de amostragem pior fica a remontagem do sinal analógico
Taxa de Amostragem Pelo teorema de Nyquist, a quantidade de amostras deve ser de no mínimo duas vezes maior que a mais alta freqüência do sinal original Sinal: xhz, Taxa de amostragem: 2x amostras Taxa de amostragem deve ser de ½ x segundos
Taxa de Amostragem - Recuperação
Exercício Resolvido 1 Qual a taxa de amostragem mínima para um sinal cuja largura de banda é 10 KHz (1kHz até 11kHz)?
Exercício Resolvido 1 Qual a taxa de amostragem mínima para um sinal cuja largura de banda é 10 KHz (1kHz até 11kHz)? Solução Taxa de amostragem = 2 x 11.000 = 22.000 amostras por segundo
Quantidade de bits para amostra Um fator importante também é sabermos quantas serão as possibilidades de estados para cada amostra, uma vez que quanto maior as possibilidades, melhor será a recuperação do sinal
Exercício Resolvido 2 Um sinal é amostrado, para cada amostra requer de no mínimo 12 níveis de precisão (+0 a +5, -0 a 5), Quantos bits serão necessários para enviar essa amostra?
Exercício Resolvido 2 Um sinal é amostrado, para cada amostra requer de no mínimo 12 níveis de precisão (+0 a +5, -0 a 5), Quantos bits serão necessários para enviar essa amostra? Resposta: Serão necessários 4 bits: 1 bit para o sinal e três para representar os níveis Serão 6 níveis positivos e 6 níveis negativos, logo para representarmos 6 instâncias precisaremos de 3 bits
Exercício Resolvido 3 Desejamos digitalizar a voz humana. Qual o número de bits por segundo, assumindo uma amostra de 8 bits por amostra
Exercício Resolvido 3 Desejamos digitalizar a voz humana. Qual o número de bits por segundo, assumindo uma amostra de 8 bits por amostra Resposta: A freqüência da voz humana varia na faixa de 0 a 4 KHz,então a taxa de amostragem é: Taxa = 4000 x 2 = 8000 amostras por segundo Se cada amostra pode assumir uma posição em 8, temos: Número de bits por segundo = 8000 x 8 = 64 Kbps
Modos de Transmissão A transmissão de dados tem por finalidade transferir bits de uma extremidade para outra, dessa forma existem duas maneira de transmitirmos bits, uma bit a bit e outra em conjuntos de bits Quando transmitimos em conjunto de bits por vez, dizemos que estamos fazendo uma transmissão paralela, e quando fazemos a transmissão bit a bit dizemos que a transmissão é serial
Transmissão paralela Vantagem velocidade Desvantagem custo, uma vez que deverão ter n linhas para gerar o paralelismo Limitada a curtas distâncias
Transmissão paralela
Transmissão Serial Os bits são enviados em uma seqüência, formando uma fila, necessita somente de um canal Vantagem: custo Como a transmissão interna no computador ocorre em sua maior parte em forma paralela necessita-se de um conversor para transformar esse sinal em serial Pode ser de dois tipos: síncrono e assíncrono
Transmissão serial
Transmissão Assíncrona Sincronização entre emissor e receptor não é importante, nesse caso o processo de aviso de transmissão é feito no inicio e fim da transmissão O padrão de transmissão é feito por caractere, cada grupamento de bits é enviado como um caractere, normalmente de 7 ou 8 bits ao longo do link No processo serial, o processo inicia-se com um start bit e finaliza-se com um stop bit
Transmissão assíncrona
Transmissão síncrona Na transmissão síncrona um conjunto de blocos de bits são combinados em quadros, que podem possuir diversos bytes Os bytes são inseridos no meio de transmissão sem necessidade de divisão entre eles, cabendo ao receptor dividir a informação na maneira adequada
Exercícios 1) Diga quais as fases do processo PCM 2) O que é o processo de quantização? 3) Explique o processo de codificação binária 4) Qual a quantidade de bits por segundo para um sinal de freqüência de 2Kh 12 KHz e com uma quantidade de 4 bits de amostragem por segundo? 5) Qual a taxa de amostragem para um sinal de largura de banda de 5 KHz? 6) Quantos bits são necessários para a codificação binária para 30 níveis de amostras? 7) Calcule a velocidade de transmissão para voz humana, com uma amostra de 2 bytes 8) Explique a diferença entre transmissão serial e paralela 9) Cite uma característica de uma transmissão serial assíncrona 10) Como são enviados os bits numa transmissão serial síncrona
Transmissão síncrona