Prof. Eduardo Leivas Bastos

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1 Prof. Eduardo Leivas Bastos
Teleprocessamento Codificação de Dados Prof. Eduardo Leivas Bastos Aula 07

2 Técnicas de codificação
Dados digitais codificados em sinais digitais Ex: associar a voltagem +5V para o dígito “1” e –5V para o dígito “0”. Outras técnicas existem e podem ser utilizadas para a transmissão. Dados digitais codificados em sinais analógicos Ex: um modem converte dados binários em sinais analógicos de modo a serem transmitidos pela linha telefônica analógica. Técnicas de modulação por amplitude (ASK), freqüência (FSK) e fase (PSK) Dados analógicos codificados em sinais digitais Ex: voz e vídeo são digitalizados para serem transmitidos em meios digitais. A técnica mais simples é a PCM, que amostra o sinal periodicamente e quantiza tais amostras Dados analógicos codificados em sinais analógicos Ex: vídeo é modulado em uma portadora para produzir um sinal analógico. Técnicas de AM (Amplitude Modulada), FM (Freqüência Modulada) e PM (Fase Modulada). Teleprocessamento

3 Técnicas de codificação
Teleprocessamento

4 Técnicas de codificação
Teleprocessamento

5 Técnicas de codificação
Sinais Digitais Dados digitais ou analógicos são codificados em um sinal digital (codificação) A técnica de codificação utilizada tenta maximizar o uso do meio de transmissão e reduzir erros de transmissão Também conhecida como transmissão “banda base” Sinais Analógicos Dados digitais ou analógicos são codificados em um sinal de freqüência constante chamado de portadora (modulação) A modulação é o processo de modificação dos parâmetros de uma onda portadora (fase, amplitude e freqüência) de forma a representar os dados A freqüência da portadora depende do meio de transmissão utilizado Teleprocessamento

6 Codificação e Modulação
portadora Teleprocessamento

7 Dados Digitais – Sinais Digitais
Sinal Digital Sequência de pulsos de tensão discretos e não contínuos Cada pulso é um elemento de sinalização Os dados binários são codificados em elementos de sinalização No caso mais simples: 1 bit é representado por 1 elemento de sinalização Sinal Digital Pulso Dados Binários Teleprocessamento

8 Terminologia Sinal unipolar Sinal polar Taxa de dados (data rate)
Todos os elementos do sinal possuem o mesmo sinal Sinal polar Um estado lógico representado por uma tensão positiva e outro por uma tensão negativa Taxa de dados (data rate) Taxa de transmissão dos dados em bps Duração de um bit (tamanho de um bit) Tempo que o emissor leva para transmitir um bit Para uma dada taxa de dados R, a duração de um bit é 1/R Teleprocessamento

9 Terminologia Taxa de sinalização (ou modulação) “Marca” e “Espaço”
Taxa de mudança do elementos de sinalização Medida em baud = elementos de sinalização por segundo “Marca” e “Espaço” binário 1 e binário 0, respectivamente Teleprocessamento

10 Terminologia Teleprocessamento

11 Interpretando os sinais
O receptor deve conhecer antecipadamente: A temporização dos bits – “quando eles iniciam e terminam” Os níveis do sinal – alto(1) e baixo(0) amostragem do sinal no “meio” do bit e comparação com os valores de tensão associados pelo padrão Teleprocessamento

12 Interpretando os sinais
Fatores que afetam a interpretação correta dos sinais Taxa de transmissão S/N (relação sinal/ruído) Largura de Banda Assim… Um aumento na taxa de transmissão aumenta a BER Um aumento em S/N diminui a BER Um aumento na largura da banda aumenta a taxa de transmissão Teleprocessamento

13 Esquemas de Codificação
Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) Bipolar -AMI Pseudoternary Manchester Differential Manchester B8ZS HDB3 Teleprocessamento

14 Esquemas de Codificação
Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) Bipolar -AMI Pseudoternary Manchester Differential Manchester B8ZS HDB3 Teleprocessamento

15 Comparação das Codificações
Espectro do Sinal Falta de freqüências altas reduz largura de banda necessária Componente “dc” (corrente contínua) Concentração da potência no meio da largura de banda Sinalização de relógio Sincronização entre emissor e transmissor Clock externo Mecanismo de sincronização baseado no próprio sinal

16 Comparação das Codificações
Detecção de Erros A codificação pode facilitar essa tarefa Imunidade a interferência simbólicas e a ruídos Alguns códigos são melhores do que outros Custo e Complexidade Altas taxas de sinalização (e de transmissão) leva a maiores custos Alguns códigos necessitam de uma taxa de sinalização maior do que uma taxa de transmissão

17 Nonreturn to Zero (NRZ) e NRZ-L
Dois níveis de tensão diferentes para os valores binários 1 e 0, respectivamente Tensão constante durante o intervalo do bit Não há transição (não há volta para a tensão 0V no intervalo) Ex: Ausência de tensão para binário 0 e uma tensão positiva para o binário 1 (NRZ) Usualmente, a tensão negativa é utilizada para o binário 1 e a positiva para o binário 0 (NRZ-L)

18 Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)
Variação do NRZ com inversão nos dígitos 1 Tensão constante na duração do bit Os dados são codificados como presença ou ausência de transição do sinal no início de cada tempo de bit A transição (baixo para alto ou alto para baixo) representa o binário 1 Nenhuma transição representa o binário 0 Um exemplo de codificação diferencial Os dados são representados por transições de níveis ao invés dos próprios níveis (melhor detecção)

19 NRZ-L e NRZI 0V 0V Inversão de tensão nos bits 1
(em relação a última tensão) Teleprocessamento

20 NRZ – pós e contras Prós Contra Utilizado para gravação magnética
Fácil de construir e projetar Bom uso da largura da banda Contra Existência de componente dc (cadeias de 1s e 0s) Falta de capacidade de sincronização Utilizado para gravação magnética Não utilizado para transmissão de sinais

21 Exercícios Calcule os códigos NRZ, NRZ-L e NRZI para as seguintes seqüências binárias. Obs: +5V = “0” e –5V = “1”

22 Binária Multinível Usa mais do que dois níveis Bipolar-AMI
“0” representado por nenhum sinal “1” representado por um pulso positivo ou negativo Pulsos que representam “1” possuem alternância de polaridade Sem perda de sincronismo se existe uma longa string de “1” (string de “0”s é ainda problema) Não possui componente “dc” Menor necessidade de largura de banda Facilidade de detecção de erros

23 Pseudoternária “1” representado por uma ausência de sinal na linha
“0” representado por um pulso alternado de tensão Não possui nenhuma vantagem ou desvantagem sobre o bipolar-AMI

24 Bipolar-AMI e Pseudoternária

25 Exercícios Calcule os códigos Bipolar-AMI e Pseudoternário para as seguintes seqüências binárias. Obs: +5V = “0” e –5V = “1”

26 Binária Multinível - Desvantagens
Não tão eficiente quanto ao NRZ Cada elemento de sinal somente representa um bit Receptor deverá distinguir entre três níveis (+A, -A, 0) Necessita de aproximadamente 3dB a mais de potência para a mesma probabilidade de erros

27 Bifásico Manchester Differential Manchester
Transição no meio de cada tempo de bit Transição server como relógio e dados “1” – transição baixo para alto “0” – transição alto para baixo Utilizado no padrão LAN IEEE (Ethernet) Differential Manchester Transição no meio do bit é somente para relógio “0” - transição no início de um bit “1” – nenhuma transição no início do bit Utilizado no padrão IEEE (Token Ring)

28 Codificação Manchester

29 Codificação Manchester Diferencial

30 codificação Manchester
Taxa de Modulação fluxo de “1”s taxa de transmissão = 1Mbps (1bit=1s) codificação Manchester taxa de modulação = 2Mbaud 2 milhões de sinalizações por segundo Teleprocessamento

31 Bifásico – Pós e Contras
Desvantagens Pelo menos uma transação em um tempo de bit e possivelmente duas Máxima taxa de modução é duas vezes a taxa da NRZ Requer mais largura de banda Vantagens Sincronização no “meio” do bit (auto-relógio) Sem componente dc Facilidade na detecção de erros Ausência de uma transição esperada

32 Exercícios Calcule os códigos Manchester e Manchester diferencial para as seguintes seqüências binárias. Obs: +5V = “0” e –5V = “1”

33 Dados Digitais e Sinais Digitais
Teleprocessamento

34 Prof. Eduardo Leivas Bastos
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