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Conceito de Modulação É um processo pelo qual são modificadas uma ou mais características de uma onda denominada PORTADORA, segundo um sinal MODULANTE.

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1 Conceito de Modulação É um processo pelo qual são modificadas uma ou mais características de uma onda denominada PORTADORA, segundo um sinal MODULANTE (informação que se deseja transportar pelo meio; no caso de comunicação de dados, é o sinal digital binário). A modulação pode ser feita variando amplitude, freqüência ou fase da onda portadora, isoladamente ou conjuntamente. A informação impõe o modo como vai ser modificada a portadora. Ao se analisar, na recepção, as modificações sofridas pela portadora, pode-se recuperar a informação digital. É por isso que se diz que a portadora transporta a informação. Os principais tipos de modulação utilizados em comunicação de dados são: AFS, FSK e PSK. No caso específico do sinal modulador ser um sinal digital, essas técnicas de modulação apresentam as seguintes denominações: MODULAÇÃO Tecle enter para continuar -Modulação por Chaveamento de Amplitude (Amplitude Shift Keying - ASK) -Modulação por Chaveamento de Freqüência (Frequency Shift Keying - FSK) -Modulação por Chaveamento de Fase (Phase Shift Keying - PSK) O equipamento responsável pelo processo de modulação é chamado MODEM

2 MODULAÇÃO Tecle enter para continuar O MODEM A figura abaixo mostra a comunicação de dois computadores (utilizando-se modems) através da linha telefônica: O MODEM tem por função adequar um sinal binário oriundo de um computador às características da linha de transmissão (geralmente analógica) O nome MODEM é formado pela contração das palavras MOdulador e DEModulador, é um equipamento bidirecional que é instalado nas duas extremidades de um canal de comunicação de dados (computadores). Este dispositivo executa uma transformação, por modulação (modem analógico) ou codificação (modem digital), dos sinais digitais emitidos pelo computador, gerando sinais analógicos adequados à transmissão sobre uma linha telefônica. No destino, um dispositivo igual a este demodula a informação, entregando o sinal digital restaurado ao equipamento terminal, que no caso é outro computador pessoal.

3 MODULAÇÃO POR CHAVEAMENTO DE AMPLITUDE - ASK Tecle enter para continuar Utiliza a Amplitude máxima da onda portadora para representar o bit 1 Neste exemplo, é utilizada a Amplitude mínima 0 da onda portadora para representar o bit 0 Básicamente, a ASK - Modulação por Chaveamento ou Desvio de Amplitude, como o próprio nome já diz, consiste em se alterar a amplitude da portadora de acordo com a informação a ser transmitida (a freqüência é mantida). Na comunicação de dados quando se deseja enviar o bit 1, transmite-se a amplitude da própria portadora e para o bit 0, altera-se a amplitude (na figura, a amplitude é igual a zero). O modem recebe do computador os sinais digitais e os codifica utilizando uma onda analógica denominada portadora para ser transmitida no meio de comunicação. O processo inverso acontece na recepção desta transmissão do sinal codificado

4 Tecle enter para continuar Modulação FSK - A modulação FSK (Modulação por Chaveamento ou Desvio de Freqüência) consiste em se alterar a freqüência da portadora de acordo com a informação a ser transmitida. No caso de comunicação de dados, quando se deseja enviar o bit "1", transmite-se a própria portadora sem alterar sua freqüência. Para o bit "0", a freqüência da portadora é alterada para uma freqüência mais alta. Figura 01 - Modulação FSK MODULAÇÃO POR CHAVEAMENTO DE FREQÜÊNCIA - FSK Continua..

5 MODULAÇÃO POR CHAVEAMENTO DE FREQÜÊNCIA Tecle enter para continuar Utiliza a freqüência original da onda portadora para representar o bit 1 Neste exemplo, é utilizada uma freqüência maior que a da original da portadora para representar o bit 0 O modem recebe do computador os sinais digitais e os codifica utilizando uma onda analógica denominada portadora para ser transmitida no meio de comunicação. O processo inverso acontece na recepção desta transmissão do sinal codificado. A principal vantagem da modulação em freqüência é a pouca sofisticação dos modens e a principal desvantagem é a necessidade de uma linha com pouco ruído....continuação

6 Tecle enter para continuar Modulação PSK - A modulação PSK (Modulação por Chaveamento ou Desvio de Fase) consiste em variar a fase da portadora de acordo com os dados a serem transmitidos. Por exemplo, ao bit "0" corresponde a fase 0º (zero graus) e ao bit "1" corresponde a fase 180º (cento e oitenta graus) da portadora, conforme figura abaixo: Figura 02 - Modulação PSK MODULAÇÃO POR CHAVEAMENTO DE FASE Muda o bit, muda a fase em 180º Muda o bit, muda fase em 180º Muda o bit, muda a fase em 180º

7 MODULAÇÃO POR CHAVEAMENTO DE FASE Tecle enter para continuar Caso o bit seja 1 haverá uma mudança de fase em 180º em relação ao intervalo anterior. Neste exemplo, caso o bit for 0 nenhuma modificação de fase irá ocorrer. O modem recebe do computador os sinais digitais e os codifica utilizando uma onda analógica denominada portadora para ser transmitida no meio de comunicação. O processo inverso acontece na recepção desta transmissão do sinal codificado....continuação O sinal PSK ilustrado na figura acima, corresponde a uma codificação que utiliza uma mudança de fase de 180o em relação ao intervalo anterior caso o bit transmitido seja 1, e nenhuma modificação de fase se o bit for 0.

8 Tecle enter para continuar PCM - Pulse Code Modulation Através da modulação verificamos como é feita a codificação do sinal digital para um sinal analógico. Essa característica é necessária quando desejamos empregar multiplexação na freqüência em redes em banda larga ou quando necessitamos ajustar a faixa de freqüência do sinal para a transmissão em um canal específico. A transmissão digital é, em geral, mais vantajosa do que a analógica devido, principalmente, à possibilidade de restaurar-se o sinal mesmo na presença de falhas ou ruídos no sistema. A informação de voz é originalmente analógica. Para utilizarmos as vantagens da transmissão digital, devemos codificá-la em um sinal digital antes da transmissão. Os dispositivos capazes de codificar informações analógicas em sinais digitais são denominados CODECs (Coder/DECoder). A principal técnica utilizada para CODECs denomina-se Modulação por Código de Pulso - PCM (Pulse Code Modulation). A técnica PCM é baseada no teorema de Nyquist (ou teorema da amostragem), o qual assegura que uma taxa de amostragem de 2W vezes por segundo é o suficiente para recuperar um sinal com banda passante de W Hz. O sinal deve ser amostrado utilizando-se a taxa de amostragem maior ou igual a 2W, e a cada amostra deve-se associar um valor proporcional a amplitude do sinal. PCM - MODULAÇÃO POR CÓDIGO DE PULSO

9 Tecle enter para continuar Se considerarmos o sinal de voz, o qual apresenta uma largura de banda de 4KHz, a taxa de amostragem de Nyquist será igual a amostras por segundo. Se cada amostra for codificada com 8 bits, ou seja, com 256 níveis (2 8 ), a taxa de transmissão máxima gerada será de: Pulso C = 2W log2 L (bps) onde: W = valor da largura de banda ( 4KHz = 4 x 1000Hz => 4.000Hz); 2W = 2 x 4.000Hz => 8.000Hz; L = 2 8 onde 2 representa a base binária (0 e 1 ) e 8 é o resultado da quantidade de bits (n) que será representada a amostra que no caso n será 3: (000, 011, etc). Por exemplo: Assim, L = 256 => (256 é o resultado de 2 8 ) Pulso C = log2 256 => (8 é o resultado de log2 256 ) Pulso C = 8000 x 8 = 64Kbps Isso quer dizer que para digitalizar um sinal de voz de ciclos por segundo (4KHz) será necessário bits por segundo ( 64Kbps) sem haver perda de sinal significativo. 000 = = = = = = = = 7 => 2 3 = 8

10 PCM Tecle enter para continuar Na figura abaixo foi escolhido n = 3, dando origem a oito níveis (2 3 ) A saída PCM corresponde ao resultado dessa quantização A partir dos pulsos PAM, podemos produzir os pulsos PCM através de um processo conhecido como quantização, onde cada amostra PAM é aproximada a um valor inteiro de n bits. Veja exemplo a seguir...

11 PCM - Exemplo Tecle enter para continuar O PCM é a técnica de digitalização mais utilizada. O processo de digitalização usado pelo PCM segue três etapas: o Amostragem do Sinal; o Quantização dos valores; o Codificação dos valores em binário 1º Etapa: Ocorre a Amostragem do Sinal. Com base nos parâmetros da amplitude máxima e mínima do sinal, é relacionado valores em determinados pontos (Pulsos PAM) quantificando o valor relativo da amplitude naquele momento. ( A quantidade de pontos de amostragem é determinada pela taxa de amostragem de Nyquist ) Amplitude Valor da relativo da amplitude no ponto de amostragem

12 PCM - Exemplo Tecle enter para continuar 2º Etapa: Ocorre a Quantização dos valores. Com base no valor relativo coletado pelas amostras do sinal é feita a quantização onde o valor de cada amostra PAM é aproximada a um valor inteiro de n bits que no caso varia de 0 a 7 ( total de 8 níveis). Neste caso a aproximação aconteceu da seguinte forma: 3.0 = = = = = = 6

13 PCM - Exemplo Tecle enter para continuarFeito por: Prof. Olívio de Sousa 0 = = = 010 3= = = = = 111 3º Etapa: Ocorre a Codificação dos valores em binário. Com base no valor inteiro apurado após a quantização dos valores, cada nível de bits é transformado em um valor binário seguindo a tabela abaixo: A saída PCM corresponde ao resultado dessa quantização será: que decodificada gerará o sinal analógico original do início deste exemplo.


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