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Modulação e Multiplexação Modulação e demodulação Técnicas de modulação Analógica – AM, FM e PM. Digital – ASK, FSK e PSK. Multiplexação e demultiplexação Frequência (FDM) Tempo (TDM) síncrono e estatístico. Código (CDM) Comprimento de onda (WDM) Espalhamento Spectral

Modulação e Multiplexação

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Modulação e Multiplexação. Modulação e demodulação Técnicas de modulação Analógica – AM, FM e PM. Digital – ASK, FSK e PSK. Multiplexação e demultiplexação Frequência (FDM)‏ Tempo (TDM) síncrono e estatístico. Código (CDM)‏ Comprimento de onda (WDM)‏ Espalhamento Spectral. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Modulação  e  Multiplexação

Modulação e Multiplexação

Modulação e demodulação• Técnicas de modulação

Analógica – AM, FM e PM. Digital – ASK, FSK e PSK.

• Multiplexação e demultiplexação Frequência (FDM) Tempo (TDM) síncrono e estatístico. Código (CDM) Comprimento de onda (WDM)

• Espalhamento Spectral

Page 2: Modulação  e  Multiplexação

modulação

Em grande parte, o êxito de um sistema de comunicação depende da modulação, de modo que a escolha do tipo de modulação é uma decisão fundamental em projetos de sistemas para transmissão de sinais.

Muitas e diferentes técnicas de modulação são utilizadas para satisfazer as especificações e requisitos de um sistema de comunicação. Independente do tipo de modulação utilizado, o processo da modulação deve ser reversível de modo que a mensagem possa ser recuperada no receptor pela operação complementar da demodulação.

A princípio, é possível identificar dois tipos básicos de modulação, de acordo com o tratamento da portadora pelo sinal modulante:

· Modulação Analógica

· Modulação Digital

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Onda contínua

MODULAÇÃO ANALÓGICA

Também classificada como modulação de onda contínua(CW), na qual a portadora é uma onda cossenoidal (sinal periódico utilizado para transportar a informação em diversos tipos de modulação) e o sinal modulante, um sinal analógico ou contínuo, caracterizado por três variáveis: amplitude, frequência e fase.

Page 4: Modulação  e  Multiplexação

Modulação e demodulação

• ModulaçãoTransformação aplicada a um sinal que faz com que ele seja deslocado de sua faixa de frequências original para uma outra faixa.• Demodulação:Transformação aplicada a um sinal previamente modulado que faz com que ele seja deslocado de volta para sua faixa original.

Page 5: Modulação  e  Multiplexação

Técnicas de modulação

• PortadoraOnda que carrega o valor do deslocamento do sinal, de uma faixa para

outra.

• Técnicas usadas em sinais analógicosModulação por Amplitude (AM)

Modulação por Frequência (FM)

Modulação por Fase (PM)

• Técnicas usadas em sinais digitaisModulação por Chaveamento da Amplitude (ASK)

Modulação por Chaveamento da Frequência (FSK)

Modulação por Chaveamento de Fase (PSK)

Page 6: Modulação  e  Multiplexação

Modulação Anaĺógica

Page 7: Modulação  e  Multiplexação

Modulação por Amplitude (AM)

O sinal é transmitido na amplitude de uma onda portadora de frequência, que pode ter origem elétrica, eletromagnética ou ótica.

A amplitude da portadora varia de forma diretamente proporcional à amplitude do sinal a transmitir.

Page 8: Modulação  e  Multiplexação

Modulação por Frequência (FM)

A frequência de uma portadora varia de forma

discretamente proporcional à amplitude do sinal a

transmitir.

Page 9: Modulação  e  Multiplexação

Modulação por Fase (PM)

Alteração da fase da portadora de acordo com o sinal modulador.

Pouco empregado por necessitar de equipamento mais complexo para recepção.

Page 10: Modulação  e  Multiplexação

Modulação digital

(modulação discreta ou codificada )

Page 11: Modulação  e  Multiplexação

Modulação digital - ASK

Os sinais digitais são representados como variações de amplitude da portadora.

Alteração da voltagem do sinal, mantendo-se a frequência constante.

Uma amplitude torna-se 1, e outra torna-se 0 (binário).

Necessidade de definir um padrão entre transmissor e receptor.

Sofre degradação por causa de ruídos.

Page 12: Modulação  e  Multiplexação

Modulação digital - FSK

Varia a frequência da portadora em função do sinal a ser

transmitido. A amplitude da onda portadora modulada é constante durante a

modulação. utiliza duas frequências para representar o bit 0 e o bit 1. Hoje em dia usa-se mais frequências originais, por

exemplo codificando grupos de 2 bits: f1 = 00; f2 = 01; f3 = 10; f4 = 11.Consome muita banda passante.

Page 13: Modulação  e  Multiplexação

Modulação digital - PSK

Este é o tipo de modulação mais utilizado para a transmissão de dados. Nele, a mudança de bit 0 para 1 ou de 1 para 0 é feita pela mudança de fase da portadora.

A fase de uma onda senoidal é o ponto em que estamos no meio dela, considerando-se que ela começa em 0 e termina em 360.

Neste caso a onda portadora não se comporta de modo contínuo, mas sim se deslocando em sua fase ao longo da onda senoidal.

PSK não é suscetível a ruídos e nem exige muita banda.

É preciso estabelecer um padrão entre transmissor e receptor.

Page 14: Modulação  e  Multiplexação

Multiplexação (conceito)

Multiplexar é permitir a transmissão simultânea de vários sinais por meio de um único link de dados.

O objetivo básico para a utilização desta técnica é a economia, pois utilizando o mesmo meio de transmissão para diversos canais economiza-se em linhas, suporte, manutenção, instalação,...

O problema em uma tx multiplexada é evitar a interferência entre os vários canais que se está transmitindo.

Page 15: Modulação  e  Multiplexação

Multiplexação e demultiplexação

Vários sinais de diferentes fontes (canais) possam

compartilhar o mesmo meio físico:

Divididos em: Multiplexação por Divisão de Freqüência (FDM) analógico Multiplexação por Divisão do Comprimento de Onda (WDM) analógico Multiplexação por Divisão de Tempo (TDM e STDM) digital Multiplexação por Divisão de Código (CDM)

Page 16: Modulação  e  Multiplexação

FDM – Frequency Division Multiplexing

É uma técnica de multiplexação analógica que combina sinais analógicos

Em FDM, o espectro de frequências é dividido em vários canais lógicos, com cada usuário possuindo sua largura de banda própria. Dessa forma, cada canal analógico é modulado em frequências diferentes entre si, evitando a interferência

Uma aplicação muito comum do FDM é a transmissão de rádio AM e FM. A faixa de frequências de rádio AM utiliza 530 a 1.700 KHz. Cada estação usa uma frequência de portadora diferente, ela está deslocando o seu sinal e multiplexando. Um receptor recebe todos os sinais, mas filtra o desejado.

Page 17: Modulação  e  Multiplexação

FDM - exemplo

Internet banda larga – ADSL (Velox, Speedy, etc)

POTS – voz humana.

Upstream – upload de dados.

Downstream – download de dados.

Page 18: Modulação  e  Multiplexação

Multiplexação por Divisão do Comprimento de Onda (WDM)

É uma técnica de multiplexação analógica que combina sinas ópticos.

Divisão por comprimento de onda.

Usada em fibras óticas.

Uso de um prisma. Cada comprimento de onda é refratado diferentemente – separados por um ângulo.

Todos os feixes são focados, e entram corretamente na fibra.

No outro extremo, o mesmo processo é feito ao contrário para demultiplexar os sinais.

WDM e DWDM fazem a multiplexação de várias informações e a transformam em um único pulso de luz.Usado para transmissão em fibras óticas.

Page 19: Modulação  e  Multiplexação

Multiplexação por divisão de tempo (TDM)

- Consiste na partilha de tempo de transmissão de um canal por várias fontes de informação. E baseada na divisão de tempo de transmissão do canal em pequena partes (slots).- O canal fica, assim, reservado inteiramente para cada emissor durante um certo intervalo de tempo. Técnica que permite transmitir vários fluxos simultaneamente por um canal. É uma técnica de multiplexação digital que combina vários canais de baixa taxa de tx em um único canal de alta taxa.

Page 20: Modulação  e  Multiplexação

TDM( síncrono e estatístico)

TDM síncrono – cada tipo de dado tem um intervalo de tempo para transmitir seus dados. Enquanto um transmite, outros devem esperar sua vez de transmitir. Com TDM Síncrono, muitos slots de tempo são perdidos.

• TDM estatístico – Cada nó que envia dados pelo cabo tem um tempo reservado para enviar dados. Caso o nó não queira enviar nada, o tempo reservado para ele é cedido para o próximo nó.Os frames não precisam ser sincronizados, um slot carrega dados e endereços. Aloca slots de tempo dinamicamente baseado na demanda

• O Multiplexador “escaneia” linhas de entrada e coleciona dados até ter um frame cheio.

Page 21: Modulação  e  Multiplexação

Comparação entre FDM e TDM

FDM TDM

Mais antiga e sinais analógicos Sinais digitais

Canal lógico multiplexado é caracterizado por uma banda b associada que deve ser menor que a banda do meio

Os canais lógicos multiplexados são caracterizados por uma taxa em bit/s cuja soma deve ser igual à taxa máxima do meio (canal agregado)

É pouco eficiente (exige muita banda de resguardo)

É eficiente (exige pouco ou nenhum tempo de resguardo)

Exige hardware (filtros) próprios para cada canal lógico

Pode ser implementado por software ou hardware

É caro e de difícil implementação É simples e de fácil implementação

Page 22: Modulação  e  Multiplexação

Multiplexação por divisão em código (CDM)

Cada um dos nós pode se comunicar exatamente ao mesmo tempo e utilizando as mesmas frequências, mas usando uma codificação diferente para cada nó.

Cada nó comunica-se de modo que quando eles enviam mensagens ao mesmo tempo pela linha, o resultante da mistura de todas as outras sempre será diferente para cada combinação possível de mensagens enviadas simultaneamente.

Basicamente temos três técnicas de multiplexação:

Multiplexação por divisão em frequência (FDM), na qual os sinais são moduladoes e distribuídos ao longo do espectro de frequência disponível.

Multiplexação por divisão de tempo (TDM), que aloca janelas de tempo para sinais previamente amostrados;

Multiplexação por divisão em código (CDM), em que os sinais são separados por técnicas de codificação, mas misturados em tempo e frequência.

Exemplo:

Analogia: Duas pessoas em uma sala e queremos ouvir o que tem a dizer, podemos pedir para:

Uma fale com voz grave e a outra com voz aguda (FDM)

Ambas não falem ao mesmo tempo (TDM)

Cada uma delas fale num idioma diferente (CDM).

Page 23: Modulação  e  Multiplexação

ESPALHAMENTO ESPECTRAL

A Multiplexação combina sinais de várias fontes para atingir a máxima eficiência de largura de banda disponível de um link,sendo dividida entre várias fontes.

No espalhamento espectral (ss- Spread Spectrum) também combinamos sinais de diferentes fontes para se encaixarem em uma largura de banda de maior capacidade.

No entanto os objetivos são ligeiramente diferentes.

O espalhamento spectral foi projetado para ser utilizado em aplicações wireless em ambientes de Lans e Wans.

Existe uma maior preocupação na intercepção e interferência na comunicação de dados por um intruso mal intencionados( em operações militares, por exemplo), do que a largura da banda.

Para atingir esses objetivos, utilizam técnicas com redundância para expandir a transmissão mais segura.B ss > B

Existem 2 técnicas para espalhamento da largura de banda :

Espalhamento espectral por saltos de frequência FHSS( frequency hopping spread spectrum) ; utiliza M diferentes frequências de portadora que são moduladas pelo sinal de origem.

Espalhamento espectral de sequência direta DSSS( direct sequence spread spectrum) ; utiliza um código de N bits.

Page 24: Modulação  e  Multiplexação

Questões para revisão

• Descreva os objetivos da modulação.• Quais as técnicas usadas para modulação?Dê exemplo.• Descreva os objetivos da multiplexação.• Quais as técnicas usadas para multiplexação?Dê exemplo.• Faça a distinção entre TDM síncrono e TDM estatístico. Dê

exemplo• Defina espalhamento espectral e seu objetivo. Dê exemplo.