Principios de Comunicação I

Professor: Vanderlei Cunha Parro

Vparro@ieee.org

Coordenador da disciplina:Marcelo Zanateli

premzanateli@fei.edu.br

NEA 8910/7910 Princípios de Comunicação I

Formação acadêmica e experiência profissional

ETI ‘87 e FEI ’93. EPUSP M.E. ‘97 e Dr. ‘03. Pós doutorado Observatório de Paris de 2004 a 2005 Pesquisador convidado Observatório de Paris 2005 a

2006 - projeto coordenado pela ESA. Responsável pela modelagem do canal exoplanetes

do satélite CoRoT de 2006 a 2010 - apoiado pela FAPESP.

Consultor associado da Mosaico Engenharia para assuntos de processamento de sinais e controle.

Objetivos do curso

O curso de PC1 tem como objetivo o estudo de conceitos essenciais para que o aluno possa realizar a análise de sistemas e sinais. Estas ferramentas possibilitam a compreensão das principais técnicas usadas nos sistemas de comunicação.

1. Ferramentas de análise de sinais no domínio do tempo;

2. Ferramentas de análise de sinais no domínio da frequencia;

3. Modulação e demodulação analógica;

4. Análise de sistemas de comunicação usando diagrama em blocos.

Conhecimentos

Habilidades

1. Analisar sinais do ponto de vista de banda, frequencia e potência;

2. Analisar um sistema de comunicação AM identificando suas principais caracteristicas;

3. Efetura medidas básicas para análise de sinais e e sistemas de modulação AM.

1. Ético em suas atitudes;

2. Participativo nas aulas;

3. Solidário com os colegas e professores.

Atitudes

Modern Digital and Analog Communication Sytems

B.P.Lathi

Oxford University Press,1998.

Livro Texto

Critério de Avaliação

MF = 0.4*L + 0.6*T

Teoria:

T = (0.3*AP + 0.7*AV)

AP = média das três melhores notas

AP: Avaliação Parcial - duas avaliações realizadas sempre na última aula que antecede a prova principal.

EC: Estudo de Caso - dois estudos de caso em grupo. As datas serão divulgadas com duas semanas de antecedência.

Tópicos

1 – Análise de sinais 2 – Modulação AM 3 – Demodulação AM

Cap1 - Introdução

Sistema de Comunicação

Diagrama de blocos genérico (Sist. de Comunicações)

Fonte (Source) Transdutor de entrada Transmissor (Tx) Canal ou meio de transmissão (ruído, interferência, distorção e

atenuação) Receptor (Rx) Transdutor de saída

transdutor de

entrada

transmissor

(Tx)

canal ou meio de

transmissão

receptor

(Rx)

transdutor de

saída

ruído interferência

distorção

mensagem de

entrada

sinal de

entrada

sinal transmitido

sinal recebido

sinal de

saída

mensagem de

saída

fonte destinotransdutor de

entrada

transmissor

(Tx)

canal ou meio de

transmissão

receptor

(Rx)

transdutor de

saída

ruído interferência

distorção

mensagem de

entrada

sinal de

entrada

sinal transmitido

sinal recebido

sinal de

saída

mensagem de

saída

fonte destino

Tipos de Sinais

Analógico: Os sinais analógicos, podem assumir infinitos valores de amplitude daqueles permitidos pelo meio de transmissão.

Digital: Os sinais digitais que representam informações, assumem valores de amplitude pré-determinados no tempo.

Tipos de SinaisSinal

Digital

Sinal Analógico

Imunidade ao ruído (Sinal Digital)

Utilização de repetidores

• Comunicações Digitais: Estações repetidoras são estrategicamente instaladas ao longo do sistema de comunicação, onde os pulsos são recebidos e detectados, sendo transmitido novos pulsos para a próxima estação repetidora. Este processo previne a acumulação de distorção e ruído ao longo do sistema através da regeneração periódica dos pulsos pelas estações repetidoras. Com isso, conseguimos transmitir mensagens a longas distâncias com uma boa precisão.

• Comunicações Analógicas: Não há como evitar a acumulação de ruído e distorção ao longo do sistema de comunicação, tendo como resultado a sua acumulação. Ao aumentar a distância a ser percorrida por um sinal analógico, o sinal torna-se fraco (atenuação) e a distorção e ruído tornam-se fortes. Amplificações podem ajudar, umas vez que o sinal e o ruído são amplificados na mesma proporção. A distância que uma mensagem analógica pode ser transmitida é limitada pela potência de transmissão.

Conversão Analógico/Digital (A/D)

Muitas vezes, os sinais a serem transmitidos são analógicos e para transmissão digital é necessário que eles sejam convertidos em sinais digitais antes de sua transmissão.

Parâmetros e relações

Largura de Banda (Bandwith)

Potência de transmissão (Signal Power)

Relação Sinal/Ruído (SNR “Signal-to-noise-ratio”)

Taxa de transmissão (bps)

B x S:

)1(log2 SNRBC

B S SNR

bits/s (taxa de transmissão – Equação de

Shannon)

B S SNR

Supondo que o sistema não tenha ruído: Sistema inexistente .

C

Modulação

Modulação: alteração sistemática de alguma característica de um sinal denominado portadora (sinal de alta frequência), em função de um segundo sinal denominado modulante (informação) também conhecido como sinal banda base (Baseband). Objetivo: conduzir a informação através de um sinal modulado cujas propriedades sejam apropriadas ao canal de comunicação em consideração. Tipos: a modulação pode ser analógica ou digital. Em PC1 analisaremos apenas modulações analógicas como:

a) Portafora: Senoidal Sinal Modulante: analógico a.1) Modulação em Amplitude (AM) : AM/DSB, AM/DSB-SC, SSB, VSB a.2) Modulação Angular : FM (Frequency Modulation), PM(Phase Modulation)

Vantagens: Faciliar a irradiação Transmissão Simultânea (designação de freqüência – melhor utilização do espectro de

frequências) Effectting the Exchange Of SNR with B - Redução de ruído e interferências Multiplexação Para superar problemas de engenharia

A.B. Carlson: “Modulação é a alteração sistemática de uma onda portadora de acordo com a mensagem a ser transmitida (sinal modulante) e pode também, incluir uma codificação”.

M. Schwartz: “O processamento do sinal para uma transmissão mais eficiente denomina-se modulação”.

A. T. Gomes: “Modulação é um processo que consiste em se alterar uma característica da onda portadora (sinal de alta freqüência) proporcionalmente ao sinal modulante (informação a ser transmitida).

Vantagens (detalhes)

1. Modulação para facilitar a radiação 

espectro de freqüência da voz humana: 20 Hz – 20 kHzcomprimento de onda da freqüência mais alta:

 

m = 15 km O elemento irradiante (antena), deve ter as dimensões da ordem de grandeza do comprimento de onda do sinal a ser transmitido, o que seria inviável no caso do sinal acima. Quando se modula um sinal, translada-se seu espectro de freqüência para a freqüência da onda portadora e, com isso, reduz-se o comprimento de onda do sinal a ser transmitido, tornando a irradiação viável. 2. Modulação para redução do ruído e da interferência 3. Modulação para um melhor aproveitamento do espectro de freqüências Exemplos: AM comercial 535 kHz a 1,605 MHz

FM comercial 88 a 108 MHz TV VHF 54 a 72 MHz (canais 2, 3 e 4)

76 a 88 MHz (canais 5 e 6)174 a 216 MHz (canais 7 a 13)

TV UHF 470 a 890 MHz (canais 14 a 83)

43

8

105,11020

103

freqüência

velocidade

f

V

Frequência x Comprimento de onda

f (Hz) (m)

30

300

1

0,1

0,01

Xff

V

8103

freqüência

velocidade

110

210

310

410

510

610

710

3103x4103x5103x6103x

8103x9103x10103x

7103x

Denominação das Faixas de Frequências

Modulação - Exemplos

Outros fatores

Randomness Redundancy Coding