Fundamentos de Fundamentos de Introdução às s Noção de informação, mensagem e sinal Informação A informação é um conceito fundamental das comunicações. No entanto édifícil de definir com precisão o que éa informação. Assim em vez de se falar em informação, iremos usar o conceito de mensagem. Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 2 Luis Figueiredo 1
Fundamentos de Mensagem Assim podemos definir a mensagem como um conjunto de informações produzidas por uma fonte. Assim, seja qual for a forma da mensagem, o objectivo dos sistemas de telecomunicações é reproduzir no destino uma replica aceitável da mensagem da fonte. Podemos ainda dividir as mensagens em dois tipos: Analógicas; Digitais. Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 3 Sinais Quer sejam analógicas ou digitais, poucas são as fontes de mensagem que são eléctricas, assim a maioria dos sistemas de telecomunicações têm transdutores de entrada e saída. Desta forma, se assumirmos que existem sempre transdutores, falar de mensagem ou de sinal, significa rigorosamente o mesmo, assim, passaremos a falar da transmissão de sinal pelos sistemas de telecomunicações. Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 4 Luis Figueiredo 2
Fundamentos de O sistema de comunicações A figura apresenta-nos os principais elementos de um sistema de telecomunicações. Transmissor; Canal de transmissão; Receptor; Podemos ver ainda um bloco que apesar de indesejado, não pode ser dissociado dos sistemas de telecomunicações. Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 5 Modos de funcionamento de um sistema de telecomunicações Simplex; Half-duplex; Full-duplex. Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 6 Luis Figueiredo 3
Fundamentos de Principais limitações de um sistema de telecomunicações Largura de banda Todos os meios de transmissão têm largura de banda finita Ruído Interno Ruído térmico Externo Ruido atmosférico Ruído solar Ruído cósmico Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 7 Das limitações do canal, obtemos a definição de capacidade do canal, ou a também conhecida Lei de Hartley-Shannon S [ W ] C =B log 1+ [ bps ] [ Hz ] 2 N [ W] Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 8 Luis Figueiredo 4
Fundamentos de Modulação e Codificação A modulação e a codificação são operações efectuadas no transmissor, para garantir uma transmissão fiável e eficiente da informação. Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 9 Métodos de Modulação Os métodos de modulação dividem-se em três tipos: Modulação analógica (ou por onda contínua ) Modulação por pulsos Modulação digital Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 1 Luis Figueiredo 5
Fundamentos de Modulação analógica A modulação analógica destingue-se por uma variação da forma da portadora de uma forma contínua. A modulação analógica divide-se em três tipos: Modulação de amplitude (AM) Modulação de frequência (FM) Modulação de fase (PM) Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 11 1 Sinal Modulante 2 Espectro do sinal modulante 1-1 1 Sinal modulado em Espectro de um sinal modulado em 15 1 5-1 1 Sinal modulado em frequencia Espectro de um sinal modulado em Frequencia 2 1-1 1 Sinal modulado em fase 2 Espectro de um sinal modulado em Fase 1-1.5 1 1.5 2 tempo (s) 2 4 6 8 Frequencia (Hz) Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 12 Luis Figueiredo 6
Fundamentos de Modulação por Pulsos A modulação por pulsos ao contrário da modulação analógica, destingue-se por se alterar a forma de um trem de pulsos rectangulares de acordo com o sinal modulante, e também se divide em três tipos: Pulse Modulation (PAM) Pulse Duration Modulation (PDM ou PWM) Pulse Position Modulation (PPM) Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 13 Sinal Modulante 6 Espectro do sinal original Sinal Modulado em PAM 4 2 3 Espectro do sinal modulado em PAM Sinal Modulado em PDM 2 1 3 Espectro do sinal modulado em PDM Sinal Modulado em PPM 2 1 3 Espectro do sinal modulado em PPM tempo (s) 2 1 2 4 6 Frequencia (Hz) Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 14 Luis Figueiredo 7
Fundamentos de Modulação digital A modulação digital destingue-se da modulação analógica pelo facto do sinal modulante não ser um sinal continuo, mas sim um sinal discreto (toma apenas os valores de um conjunto discreto de simbolos) Existem diversos tipos de modulação digital, dos quais os mais básicos são: Shift Keying (ASK) Frequency Shift Keying (FSK) Phase Shift Keying (PSK) Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 15 M=2 M=4 M=16 Mensagem ASK FSK MSK PSK.2.4.6.8 tempo (s).2.4.6.8 tempo (s).2.4.6.8 tempo (s) Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 16 Luis Figueiredo 8
Fundamentos de 2 M=2 3 M=4 4 M=16 ASK 1 2 1 2 3 3 3 MSK FSK 2 1 3 2 1 2 2 1 3 2 1 3 2 1 3 2 1 4 PSK 1 2 1 2 2 4 frequencia (Hz) 2 4 frequencia (Hz) 2 4 frequencia (Hz) Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 17 1-1 1 Sinal Modulante Sinal modulado em Espectro do sinal original 4 2 Espectro de um sinal modulado em 15 1 5-1 1 Sinal modulado em frequencia Espectro de um sinal modulado em Frequencia 4 2-1 1 Sinal modulado em fase 4 Espectro de um sinal modulado em Fase 2-1 tempo (s) 2 4 6 8 Frequencia (Hz) Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 18 Luis Figueiredo 9
Fundamentos de Beneficios e aplicações da modulação Permite uma transmissão eficiente Permite superar limitações de hardware Permite reduzir o ruído e interferências Permite alocação de frequências Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 19 Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 2 Luis Figueiredo 1
Fundamentos de Benefícios e aplicações da codificação Permite aumentar a imunidade ao ruído Permite a utilização de código detectores de erro Reduz a largura de banda necessária para um determinado ritmo de transmissão. Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 21 Unidades Logaritmícas Relações de potência Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 22 Luis Figueiredo 11
Fundamentos de Utilizando unidades logaritmicas P log = log G + log G + log G + log G log s 1 1 1 1 2 1 3 1 4 Pe 1 P s =.3 + 1.6 + 1.4 = 1.5Bell Pe Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 23 O decibel (db) Normalmente na análise de sistemas de telecomunicações utiliza-se o decibel, que corresponde à décima parte do Bell G [ db] =1 log 1 P P [ ] sw [ ] ew Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 24 Luis Figueiredo 12
Fundamentos de Assim o ganho total do sistema será: A t = 15 + (-2) + (-5) = -1dB Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 25 Nível absoluto de Potência Normalmente, em sistemas de telecomunicações, os níveis de potência absoluta têm como valor de referência P ref =1mW Assim, num dado ponto de um sistema, o nível absoluto de potência é dado por: P [ dbm] P =1 log1 Pref Por vezes recorre-se também à utiliazção de outros valores de referência, como por exemplo o Watt P [ dbw] P =1 log1 1W Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 26 Luis Figueiredo 13
Fundamentos de Considerações sobre a a utilização do Decibel Valores em dbm ou dbw não podem ser somados ou subtraídos directamente. Valores em db podem ser somados ou subtraídos directamente a dbm ou dbw. Luis Figueiredo Fundamentos de - 6/7 27 Luis Figueiredo 14