Prof.: Cássio C. Cardoso Pós-Graduado em Gestão de Telecomunicações FAT - FACULDADE ANÍSIO TEIXEIRA CURSO: REDES DE COMPUTADORES DISCIPLINA :PRINCÍPIOS DE TELECOMUNICAÇÕES Prof.: Cássio C. Cardoso Pós-Graduado em Gestão de Telecomunicações Tecnólogo em Sistemas de Telecomunicações Técnico em Eletrônica (75) 9129-2976

SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO

SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO Sistema de comunicação É composto de três elementos básicos: transmissor, canal e receptor. A função do elemento transmissor é converter o sinal de informação para um formato apropriado para ser transmitido pelo canal sendo tal operação conhecida pelo nome de modulação. A função do elemento canal é fornecer uma conexão física entre o transmissor e receptor, havendo dois tipos básicos de canais: canais ponto-a-ponto e canais de difusão (do inglês, “broadcast channels”). Existem interferências e ruídos aos quais um sinal transmitido através do elemento canal está sujeito e que tais fenônemos podem alterar e distorcer o formato da informação. Por fim o elemento receptor deve processar o sinal (modulado) recebido do canal produzindo uma “estimativa” do sinal de informação original sendo tal operação conhecida pelo nome de demodulação ou detecção.

Conceito de Modulação O processo de modulação pode ser compreendido como um sistema que recebe duas entradas e produz uma saída. Uma das entradas é o sinal de informação, gerado pela fonte ou pelo transdutor, sendo conhecida pelo nome de sinal modulante, isto é, sinal que irá promover a modulação. A outra entrada é um sinal apropriado para transmissão pelo canal cuja função é transportar a informação, sendo por isso conhecido como sinal de portadora ou,simplesmente, portadora.

O processo de modulação irá gerar na saída um sinal que é basicamente o sinal de portadora tendo alguma de suas características modificadas pelo sinal modulante. A saída da modulação é conhecida como sinal modulado. Note que ao final do processo de modulação, o sinal de informação original deixa de existir, ou seja, é descartado pelo processo de modulação, restando apenas o sinal modulado (portadora modificada) que é efetivamente transmitido pelo canal.

Classificação dos Processos de Modulação As modulações existentes são classificadas de acordo com o tipo do sinal modulante (analógico ou digital) e com o tipo da portadora (analógica ou digital). A tabela a seguir resume as três classificações possíveis para o processo de modulação, citando exemplos de processos práticos como a modulação AM.

TIPOS DE MODULAÇÃO AM do inglês “Amplitude Modulation” ou Modulação de Amplitude ASK do inglês “Amplitude Shift Keying Modulation” ou Modulação por Chaveamento de Amplitude FM do inglês “Frequency Modulation” ou Modulação de Freqüência FSK do inglês “Frequency Shift Keying Modulation” ou Modulação por Chaveamento de Freqüência PAM do inglês “Pulse Amplitude Modulation” ou Modulação por Amplitude de Pulso PCM do inglês “Pulse Code Modulation” ou Modulação por Código de Pulso PM do inglês “Phase Modulation” ou Modulação de Fase PPM do inglês “Pulse Position Modulation” ou Modulação por Posição de Pulso PSK do inglês “Phase Shift Keying Modulation” ou Modulação por Chaveamento de Fase PWM do inglês “Pulse Width Modulation” ou Modulação por Largura de Pulso QAM do inglês “Quadrature Amplitude Modulation” ou Modulação em Quadratura de Amplitude

Necessidade da Modulação MODULAÇÃO PARA FACILIDADE DE IRRADIAÇÃO Uma irradiação eletromagnética eficiente necessita de antenas com dimensões físicas da ordem de meio comprimento de onda (l/2). Muitos sinais, especialmente os sinais de áudio, possuem componentes de freqüência de baixo valor necessitando de antenas de grandes dimensões para uma irradiação direta. Utilizando a propriedade da translação em freqüência da modulação, estes sinais podem ser sobrepostos em uma portadora de alta freqüência, com conseqüente redução no tamanho da antena. MODULAÇÃO PARA REDUÇÃO DE RUÍDO E INTERFERÊNCIA Certos tipos de modulação possuem a propriedade de reduzir efeitos causados tanto pelo ruído como pela interferência. Esta redução, entretanto, é obtida à custa de uma maior largura de faixa para a transmissão do sinal que a necessária para o sinal original. MODULAÇÃO PARA DESIGNAÇÃO DE FREQÜÊNCIA A seleção (e separação) de uma estação, em um aparelho de rádio ou de televisão, é possível porque cada uma tem uma diferente freqüência de portadora de designação (atribuída). Duas ou mais estações transmitindo diretamente no mesmo meio, sem modulação produziriam uma superposição de sinais interferentes.

MODULAÇÃO PARA MULTIPLEXAÇÃO As técnicas de multiplexação, inerentemente formas de modulação, permitem a transmissão de múltiplos sinais através de um mesmo canal, de modo que cada sinal pode ser separado no extremo de recepção. MODULAÇÃO PARA SUPERAÇÃO DE LIMITAÇÕES DE PROJETOS A modulação pode ser utilizada para transladar um sinal até a porção do espectro de freqüência onde as necessidades de projeto são mais facilmente satisfeitas. Limitações Fundamentais da Modulação No projeto de um sistema de comunicação enfrenta-se dois tipos de restrições: os problemas tecnológicos (fatores práticos, de engenharia), e as limitações físicas fundamentais (leis da natureza pertinentes ao problema, que definem o que pode ser alcançado). As limitações fundamentais de transmissão da informação por meios elétricos são a largura de faixa e o ruído.

(1) A Limitação da Largura de Faixa: Obtém-se uma transmissão rápida da informação utilizando-se sinais que variam rapidamente com o tempo. Nos sistemas físicos, uma variação da energia armazenada necessita de um intervalo definido de tempo. Portanto, não se pode aumentar arbitrariamente a velocidade de transmissão, pois o sistema poderá eventualmente cessar de responder às variações do sinal. Assim, existe uma taxa máxima de variação do sinal permitida pelo sistema, o que equivale a dizer que a largura de faixa de freqüências do sistema é finita e limitada. A largura de faixa surge, portanto, como uma limitação fundamental. (2) A Limitação pelo Ruído: O êxito da comunicação elétrica depende de quão precisamente o receptor pode determinar que sinal foi realmente enviando, istinguindo-o dos sinais que poderiam ter sido enviados. Como o ruído está sempre presente em sistemas elétricos (teoria cinética), as perturbações do ruído sobreposto limitam a habilidade de identificar corretamente o sinal enviando, limitando, assim, a transmissão da informação. É importante notar que, se a intensidade do sinal é insuficiente, a adição de estágios de amplificação não solucionará o problema; pois o ruído será amplificado juntamente com o sinal, ficando inalterada a relação sinal-ruído.

Como análise final, dadas as características de um sistema de comunicação, há um limite superior para a taxa de transmissão (bits por segundo) que pode ser transmitida pelo sistema, limite este chamado capacidade do canal. Sendo a capacidade finita, pode-se afirmar que o projeto de um sistema de comunicação é um compromisso entre: · o tempo de transmissão; · a potência transmitida; · a largura de faixa, e; · a relação sinal-ruído. Tais compromissos ficam ainda mais restritos pelos problemas tecnológicos.

MODULAÇÕES DE AMPLITUDE Consiste em variar a tensão (amplitude) de uma portadora em função da tensão (amplitude) do sinal modulante. Existem quatro tipos de modulação em amplitude: · AM-DSB: dupla banda lateral (double side band) · AM-DSB-SC: dupla banda lateral com portadora suprimida (double side band supressed carrier) · AM-SSB: banda lateral única (single side band) · AM-VSB: banda lateral vestigial (vestigial side band)

MODULAÇÃO DE AMPLITUDE COM DUPLA BANDA LATERAL Características A modulação AM-DSB é expressa matematicamente pela seguinte equação: s(t) = [1 + ka.m(t)].c(t) onde: s(t) = sinal modulado AM-DSB m(t) = sinal modulante c(t) = portadora = Ac.cos(2.p.fc.t) ka = sensibilidade à amplitude do modulador

ANÁLISE TONAL Para efeitos de análise do comportamento da modulação AM-DSB, considere o sinal modulante como tendo uma única componente de freqüência, sendo possível expressá-lo pela figura abaixo:

MEDIÇÃO DO ÍNDICE DE MODULAÇÃO Para se conseguir o índice de modulação AM-DSB em um osciloscópio, utiliza-se o método do trapézio. O objetivo do método do trapézio é obter uma figura trapezoidal na tela do osciloscópio (conforme a ilustrada abaixo) na qual o menor lado (lado A) representa a menor amplitude do sinal AM-DSB e o maior lado (lado B), a maior amplitude deste sinal.

FIM