Comunicacao de Dados_3

Curso Tecnologia em redes de computadores

Prof. Thomás A. M. Castro

Comunicação de dados

PARTE

3

Transmissão AnalógicaTransmissão Analógica

30/3/2011Prof. Thomás A. M. Castro Redes de Computadores – RE048 - UniverCidade 2

3 – Modulação de sinais analógicos e digitais

Transmissão analógica

Modulação:� Processo pelo qual os sinais digitais são convertidos em analógicos

� Transmissão digital necessita de um canal passa baixa e largura de banda altabaixa e largura de banda alta

� Se o canal for do tipo passa banda, só podemos usar a transmissão analógica




Modulação:� Um sinal analógico possui 3 características: amplitude, freqüência e fase

� Pequenas alterações em uma dessas características fazem com que o sinal resultante será diferente do sinal originalcaracterísticas fazem com que o sinal resultante será diferente do sinal original

� Podemos representar um bit 1 como sendo uma onda senoidal e o bit 0 como sendo uma onda modificada(fase, amplitude ou freqüência)







Tipos de Modulação:




Taxa de transmissão x Taxa de modulação� Taxa de transmissão é a quantidade de bits transmitidos por 1 segundo

� Taxa de modulação é a quantidade de modulações por unidade de tempo, a taxa de modulação é medida em baudsem bauds

� Numa modulação podem estar representados um ou mais bits, dependendo da simbologia

� A taxa de transmissão é igual a taxa de modulação vezes a quantidade de bits que um símbolo pode representar




Exercício 1:Um sinal analógico transporta 4 bits por símbolo.

Se a linha é sinalizada (modulada) em 1000 vezes por segundo, qual vai ser sua taxa de transmissão?

Taxa de mod. = nº de sinalizações por seg. = 1000 bauds

Taxa de transmissão = tx de modulação x qde de símbolos

Tx transmissão = 1000 x 4 = 4000bps ou 4kbps




Exercício 2:

A taxa de transmissão de um determinado sinal é de 3000bps, Se cada símbolo corresponde a 6 bits, qual a taxa de modulação desse sinal?

Tx modulação = Tx transmissão / nº de bits por símbolo

Tx modulação = 3000 / 6 = 500 bauds




Portadora:� Na transmissão analógica o dispositivo emissor produz um sinal de alta freqüência que funciona como suporte para o sinal de informação

� O dispositivo receptor é sintonizado na freqüência da portadora que ele espera receber do transmissorportadora que ele espera receber do transmissor

� A informação digital modula então o sinal da portadora modificando um ou mais características (amplitude, fase ou freqüência). Chamamos esse processo de shift keyinge o sinal da informação de sinal modulante




Modulação por Amplitude ASK:� A intensidade (amplitude do sinal) da portadora variam de modo a representar a informação binária

� Os níveis de tensão que representam os níveis 0 e 1 dependem do sistema em questão, o tempo de bit é o dependem do sistema em questão, o tempo de bit é o intervalo de tempo que define o valor de um bit

� A modulação por amplitude é muito susceptível à interferências por ruídos




Modulação por Amplitude ASK:











Modulação ASK

Largura de banda ASK:� É a faixa total de freqüência ocupada pelo espectro de freqüências

� Apenas as freqüências entre fc-Nbaud/2 e fc+Nbaud/2 são significativas, onde Fc é a freqüência central

� A largura de banda pode ser definida então por:� A largura de banda pode ser definida então por:

BW= (1+d)x Nbaud,

Onde: BW é a largura de banda em Hz, Nbaud é a taxa de modulação,e d é um fator relacionado com a modulação, com valor mínimo de 0



Modulação ASK

Exercício 3Determine a largura de banda de um sinal ASK que está sendo transmitido a 2000bps. O modo de transmissão é half-duplex

Resposta:

No método ASK não há diferenciação entre tx de modulação e txNo método ASK não há diferenciação entre tx de modulação e txde transmissão, assim sendo a taxa de modulação vale 2000 bauds, um sinal ASK requer uma largura de banda mínima igual à taxa de modulação, logo a largura de banda é de 2000 Hz



Modulação ASK

Exercício 4Dada uma largura de banda de 10 KHz ( de 1 a 11), determine a frequência das portadoras e as larguras de bandas em cada direção. Assuma também que não existe separação entre as bandas nas duas direções:

Resposta: Para um sinal ASK full-duplex, a largura de banda para cada direção vale:

BW= 10/2=5KHz

As freqüências das portadores podem ser escolhidas no meio de cada banda

Fc(direta)= 1+ 5/2= 3,5 KHz

Fc(inversa)= 11 – 5/2= 8,5 KHz



Modulação por frequência




Modulação por Frequência� A frequência fundamental da portadora é alterada a fim de representar o bit o ou bit 1;

� A frequência do sinal é mantida durante o intervalo do bit, mas o valor da frequência é diferente para cada bit, tanto a amplitude como a fase permanecem iguaisamplitude como a fase permanecem iguais

� Menor interferência de ruídos: o receptor estão posicionado para captar variações específicas de frequências

� Um fator limitante do FSK é a capacidade física da portadora, em termos de largura de banda







Largura de banda FSK

� Embora a técnica FSK represente dados pela variação entre duas portadoras é melhor trabalhar com a análise das duas faixas de freqüência existindo no mesmo canal.

�A largura de banda é dada pela fórmula:

�BW=Fc1-Fc0 + Nbaud




Exercício 5

� Determine a largura de banda mínima para um sinal FSK a 2000 bps. Assuma que a transmissão ocorre no modo half-duplex e que as portadoras estão separadas por 3 KHz:

Resposta: Resposta:

Para FSK, se Fc1 e Fc0 são freqüências das portadoras, então:

BW= 2000 + 3000 = 5000 Hz ou 5KHz




Exercício 6

� Determine a taxa de transmissão máxima de um sinal de largura de banda do meio vale 12 KHz e a diferença entre as portadoras é de 2 KHz. Assuma a transmissão em modo full-duplex

Resposta:

Em modo full-duplex, cada direção é reservado de 6 KHz. Se fc1 e fc2 são frequências das portadoras, então:

BW= Nbaud + fc1 - f c0

6= Nbaud + 2

Nbaud= 6-2 = 4000 bauds/s, a taxa de transmissão é igual a taxa de modulação, ou seja 4000 bps



Modulação em Fase

Exercício 6

� A fase da portadora é variada de modo a representar os níveis 0 ou 1.

� A amplitude e a freqüência permanecem constantes, enquanto a fase estiver variando.enquanto a fase estiver variando.

� Supondo que a fase igual a 0º representa o binário 0 , então podemos representar o binário 1 com uma defasagem de fase de 180º. Esse método é chamado de método 2-PSK,pois representam duas fases diferentes



Modulação em Fase

A modulação PSK não é susceptível às degradações provocadas por ruídos, ou as limitações de banda

A taxa de transmissão pode ser aumentada A taxa de transmissão pode ser aumentada utilizando um maior número de fases para representar outros símbolos



Modulação em Fase



Modulação em Fase



Modulação em Fase



Modulação em Fase



Modulação em Fase



Modulação em Fase

Largura de banda PSK

A largura de banda mínima PSK é igual a da largura de banda ASK, entretanto a taxa de transmissão é superiora técnica ASK, uma vez que podemos transmitir uma quantidade maior de símbolos simultaneamente uma quantidade maior de símbolos simultaneamente



Modulação em Fase

Exercício 7

Determine a largura de banda de um sinal 4-PSK, transmitindo a 2000bps. Considere que a taxa de transmissão ocorre em modo half-duplex

Resposta:

Para a técnica 4-PSK a taxa de modulação é a metade da taxa de transmissão. Assim a taxa de transmissão vale 1000 Hz



Modulação em Fase

Exercício 8

Dada a largura de banda de 5 KHz e um sinal de 8-PSK, quais são as taxas de modulação e de transmissão.

Resposta: Resposta:

A modulação é numericamente igual a largura de banda, isso significa que ocorrem 5000 baud/s.

Com a técnica 8-PSK a taxa de transmissão é 3 vezes a taxa de modulação, logo a taxa de transmissão será de 15000 bps



Modulação em Quadratura

Na modulação PSK a sensibilidade dos equipamentos em distinguir a mudança de fase reduz a taxa de transmissão potencial da técnica PSK

Na técnica QAM as duas características são alteradas ao mesmo tempo a amplitude (ASK) e a fase (PSK) do mesmo tempo a amplitude (ASK) e a fase (PSK) do sinal.




Largura de Banda QAM

É idêntica à largura de banda da modulação ASK e PSK













Exercício:

Determine a taxa de transmissão de um sinal modulado a 1000 bauds num sistema 16-QAM

Resposta:Resposta:

Um sinal 16-QAM transmite 4 bits por modulação, logo a taxa de transmissão é de 4 x 1000 = 4000 bps


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