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FAT - FACULDADE ANÍSIO TEIXEIRAFAT - FACULDADE ANÍSIO TEIXEIRA

CURSO: REDES DE COMPUTADORESCURSO: REDES DE COMPUTADORES

DISCIPLINA :PRINCÍPIOS DE TELECOMUNICAÇÕESDISCIPLINA :PRINCÍPIOS DE TELECOMUNICAÇÕES

Prof.: Cássio C. CardosoProf.: Cássio C. Cardoso

Pós-Graduado em Gestão de Pós-Graduado em Gestão de TelecomunicaçõesTelecomunicações

Tecnólogo em Sistemas de TelecomunicaçõesTecnólogo em Sistemas de Telecomunicações

Técnico em EletrônicaTécnico em Eletrônica

SISTEMAS DE COMUNICAÇÃOSISTEMAS DE COMUNICAÇÃO

SISTESISTEMAS DE COMUNICAÇÃOMAS DE COMUNICAÇÃO

Sistema de comunicaçãoSistema de comunicação• É composto de três elementos básicos: É composto de três elementos básicos: transmissortransmissor, , canal canal e e receptorreceptor.. A função do elemento A função do elemento transmissor transmissor é converter o sinal de informação é converter o sinal de informação

para um formato apropriado para ser transmitido pelo canal sendo tal para um formato apropriado para ser transmitido pelo canal sendo tal operação conhecida pelo nome de operação conhecida pelo nome de modulaçãomodulação..

• A função do elemento A função do elemento canal canal é fornecer uma conexão física entre o é fornecer uma conexão física entre o transmissor e receptor, havendo dois tipos básicos de canais: transmissor e receptor, havendo dois tipos básicos de canais: canais canais ponto-a-ponto ponto-a-ponto e e canais de difusão canais de difusão (do inglês, “broadcast channels”). (do inglês, “broadcast channels”).

• Existem Existem interferências interferências e e ruídos ruídos aos quais um sinal transmitido através aos quais um sinal transmitido através do elemento canal está sujeito e que tais fenônemos podem alterar e do elemento canal está sujeito e que tais fenônemos podem alterar e distorcer o formato da informação.distorcer o formato da informação.

• Por fim o elemento Por fim o elemento receptor receptor deve processar o sinal (modulado) recebido deve processar o sinal (modulado) recebido do canal produzindo uma “estimativa” do sinal de informação original do canal produzindo uma “estimativa” do sinal de informação original sendo tal operação conhecida pelo nome de sendo tal operação conhecida pelo nome de demodulação demodulação ou ou detecçãodetecção..

Conceito de ModulaçãoConceito de Modulação

O processo de modulação pode ser compreendido como um O processo de modulação pode ser compreendido como um sistema que recebe duas entradas e produz uma saída.sistema que recebe duas entradas e produz uma saída.

Uma das entradas é o sinal de informação, gerado pela Uma das entradas é o sinal de informação, gerado pela fonte ou pelo transdutor, sendo conhecida pelo nome de fonte ou pelo transdutor, sendo conhecida pelo nome de sinal modulantesinal modulante, isto é, sinal que irá promover a , isto é, sinal que irá promover a modulação.modulação.

A outra entrada é um sinal apropriado para transmissão A outra entrada é um sinal apropriado para transmissão pelo canal cuja função é transportar a informação, sendo pelo canal cuja função é transportar a informação, sendo por isso conhecido como por isso conhecido como sinal de portadora sinal de portadora ou,simplesmente, ou,simplesmente, portadoraportadora..

• O processo de modulação irá gerar na saída um sinal O processo de modulação irá gerar na saída um sinal que é basicamente o sinal de portadora tendo alguma que é basicamente o sinal de portadora tendo alguma de suas características modificadas pelo sinal de suas características modificadas pelo sinal modulante. A saída da modulação é conhecida como modulante. A saída da modulação é conhecida como sinal moduladosinal modulado..

• Note que ao final do processo de modulação, o sinal de Note que ao final do processo de modulação, o sinal de informação original deixa de existir, ou seja, é informação original deixa de existir, ou seja, é descartado pelo processo de modulação, restando descartado pelo processo de modulação, restando apenas o sinal modulado (portadora modificada) que é apenas o sinal modulado (portadora modificada) que é efetivamente transmitido pelo canal.efetivamente transmitido pelo canal.

Classificação dos Processos de ModulaçãoClassificação dos Processos de Modulação

As modulações existentes são classificadas de acordo com o tipo do As modulações existentes são classificadas de acordo com o tipo do sinal modulante (analógico ou digital) e com o tipo da portadora sinal modulante (analógico ou digital) e com o tipo da portadora (analógica ou digital).(analógica ou digital).

A tabela a seguir resume as três classificações possíveis para o A tabela a seguir resume as três classificações possíveis para o processo de modulação, citando exemplos de processos práticos como processo de modulação, citando exemplos de processos práticos como a modulação AM.a modulação AM.

TIPOS DE MODULAÇÃOTIPOS DE MODULAÇÃO• AM AM do inglês “Amplitude Modulation” ou Modulação de do inglês “Amplitude Modulation” ou Modulação de

AmplitudeAmplitude• ASK ASK do inglês “Amplitude Shift Keying Modulation” ou do inglês “Amplitude Shift Keying Modulation” ou

Modulação por Chaveamento de AmplitudeModulação por Chaveamento de Amplitude• FM FM do inglês “Frequency Modulation” ou Modulação de do inglês “Frequency Modulation” ou Modulação de

FreqüênciaFreqüência• FSK FSK do inglês “Frequency Shift Keying Modulation” ou do inglês “Frequency Shift Keying Modulation” ou

Modulação por Chaveamento de FreqüênciaModulação por Chaveamento de Freqüência• PAM PAM do inglês “Pulse Amplitude Modulation” ou Modulação do inglês “Pulse Amplitude Modulation” ou Modulação

por Amplitude de Pulsopor Amplitude de Pulso• PCM PCM do inglês “Pulse Code Modulation” ou Modulação por do inglês “Pulse Code Modulation” ou Modulação por

Código de PulsoCódigo de Pulso• PM PM do inglês “Phase Modulation” ou Modulação de Fasedo inglês “Phase Modulation” ou Modulação de Fase• PPM PPM do inglês “Pulse Position Modulation” ou Modulação por do inglês “Pulse Position Modulation” ou Modulação por

Posição de PulsoPosição de Pulso• PSK PSK do inglês “Phase Shift Keying Modulation” ou Modulação do inglês “Phase Shift Keying Modulation” ou Modulação

por Chaveamento de Fasepor Chaveamento de Fase• PWM PWM do inglês “Pulse Width Modulation” ou Modulação por do inglês “Pulse Width Modulation” ou Modulação por

Largura de PulsoLargura de Pulso• QAM QAM do inglês “Quadrature Amplitude Modulation” ou do inglês “Quadrature Amplitude Modulation” ou

Modulação em Quadratura de AmplitudeModulação em Quadratura de Amplitude

Necessidade da ModulaçãoNecessidade da Modulação MODULAÇÃO PARA FACILIDADE DE IRRADIAÇÃOMODULAÇÃO PARA FACILIDADE DE IRRADIAÇÃO• Uma irradiação eletromagnética eficiente necessita de antenas com Uma irradiação eletromagnética eficiente necessita de antenas com

dimensões físicas da ordem de meio comprimento de onda (l/2). dimensões físicas da ordem de meio comprimento de onda (l/2). Muitos sinais, especialmente os sinais de áudio, possuem Muitos sinais, especialmente os sinais de áudio, possuem componentes de freqüência de baixo valor necessitando de antenas componentes de freqüência de baixo valor necessitando de antenas de grandes dimensões para uma irradiação direta. Utilizando a de grandes dimensões para uma irradiação direta. Utilizando a propriedade da translação em freqüência da modulação, estes propriedade da translação em freqüência da modulação, estes sinais podem ser sobrepostos em uma portadora de alta freqüência, sinais podem ser sobrepostos em uma portadora de alta freqüência, com conseqüente redução no tamanho da antena.com conseqüente redução no tamanho da antena.

MODULAÇÃO PARA REDUÇÃO DE RUÍDO E INTERFERÊNCIAMODULAÇÃO PARA REDUÇÃO DE RUÍDO E INTERFERÊNCIA• Certos tipos de modulação possuem a propriedade de reduzir Certos tipos de modulação possuem a propriedade de reduzir

efeitos causados tanto pelo ruído como pela interferência. Esta efeitos causados tanto pelo ruído como pela interferência. Esta redução, entretanto, é obtida à custa de uma maior largura de faixa redução, entretanto, é obtida à custa de uma maior largura de faixa para a transmissão do sinal que a necessária para o sinal original.para a transmissão do sinal que a necessária para o sinal original.

MODULAÇÃO PARA DESIGNAÇÃO DE FREQÜÊNCIAMODULAÇÃO PARA DESIGNAÇÃO DE FREQÜÊNCIA• A seleção (e separação) de uma estação, em um aparelho de rádio A seleção (e separação) de uma estação, em um aparelho de rádio

ou de televisão, é possível porque cada uma tem uma diferente ou de televisão, é possível porque cada uma tem uma diferente freqüência de portadora de designação (atribuída). Duas ou mais freqüência de portadora de designação (atribuída). Duas ou mais estações transmitindo diretamente no mesmo meio, sem estações transmitindo diretamente no mesmo meio, sem modulação produziriam uma superposição de sinais interferentes.modulação produziriam uma superposição de sinais interferentes.

MODULAÇÃO PARA MULTIPLEXAÇÃOMODULAÇÃO PARA MULTIPLEXAÇÃO• As técnicas de multiplexação, inerentemente formas de As técnicas de multiplexação, inerentemente formas de

modulação, permitem a transmissão de múltiplos sinais modulação, permitem a transmissão de múltiplos sinais através de um mesmo canal, de modo que cada sinal pode através de um mesmo canal, de modo que cada sinal pode ser separado no extremo de recepção.ser separado no extremo de recepção.

MODULAÇÃO PARA SUPERAÇÃO DE LIMITAÇÕES DE MODULAÇÃO PARA SUPERAÇÃO DE LIMITAÇÕES DE PROJETOSPROJETOS

• A modulação pode ser utilizada para transladar um sinal até a A modulação pode ser utilizada para transladar um sinal até a porção do espectro de freqüência onde as necessidades de porção do espectro de freqüência onde as necessidades de projeto são mais facilmente satisfeitas.projeto são mais facilmente satisfeitas.

Limitações Fundamentais da ModulaçãoLimitações Fundamentais da Modulação• No projeto de um sistema de comunicação enfrenta-se dois No projeto de um sistema de comunicação enfrenta-se dois

tipos de restrições: os problemas tecnológicos (fatores tipos de restrições: os problemas tecnológicos (fatores práticos, de engenharia), e as limitações físicas fundamentais práticos, de engenharia), e as limitações físicas fundamentais (leis da natureza pertinentes ao problema, que definem o que (leis da natureza pertinentes ao problema, que definem o que pode ser alcançado). As limitações fundamentais de pode ser alcançado). As limitações fundamentais de transmissão da informação por meios elétricos são a transmissão da informação por meios elétricos são a largura largura de faixa de faixa e o e o ruídoruído..

(1) (1) A Limitação da Largura de Faixa:A Limitação da Largura de Faixa:• Obtém-se uma transmissão rápida da informação utilizando-se Obtém-se uma transmissão rápida da informação utilizando-se

sinais que variam rapidamente com o tempo. Nos sistemas sinais que variam rapidamente com o tempo. Nos sistemas físicos, uma variação da energia armazenada necessita de um físicos, uma variação da energia armazenada necessita de um intervalo definido de tempo. Portanto, não se pode aumentar intervalo definido de tempo. Portanto, não se pode aumentar arbitrariamente a velocidade de transmissão, pois o sistema arbitrariamente a velocidade de transmissão, pois o sistema poderá eventualmente cessar de responder às variações do poderá eventualmente cessar de responder às variações do sinal. Assim, existe uma taxa máxima de variação do sinal sinal. Assim, existe uma taxa máxima de variação do sinal permitida pelo sistema, o que equivale a dizer que a permitida pelo sistema, o que equivale a dizer que a largura largura de faixa de freqüências do sistema é finita e limitadade faixa de freqüências do sistema é finita e limitada . A . A largura de faixa surge, portanto, como uma limitação largura de faixa surge, portanto, como uma limitação fundamental.fundamental.

(2) (2) A Limitação pelo Ruído:A Limitação pelo Ruído:• O êxito da comunicação elétrica depende de quão precisamente O êxito da comunicação elétrica depende de quão precisamente

o receptor pode determinar que sinal foi realmente enviando, o receptor pode determinar que sinal foi realmente enviando, istinguindo-o dos sinais que poderiam ter sido enviados. Como o istinguindo-o dos sinais que poderiam ter sido enviados. Como o ruído está sempre presente em sistemas elétricos (teoria ruído está sempre presente em sistemas elétricos (teoria cinética), as perturbações do ruído sobreposto limitam a cinética), as perturbações do ruído sobreposto limitam a habilidade de identificar corretamente o sinal enviando, habilidade de identificar corretamente o sinal enviando, limitando, assim, a transmissão da informação. É importante limitando, assim, a transmissão da informação. É importante notar que, se a intensidade do sinal é insuficiente, a adição de notar que, se a intensidade do sinal é insuficiente, a adição de estágios de amplificação não solucionará o problema; pois o estágios de amplificação não solucionará o problema; pois o ruído será amplificado juntamente com o sinal, ficando ruído será amplificado juntamente com o sinal, ficando inalterada a inalterada a relação sinal-ruídorelação sinal-ruído..

• Como análise final, dadas as características Como análise final, dadas as características de um sistema de comunicação, há um de um sistema de comunicação, há um limite superior para a taxa de transmissão limite superior para a taxa de transmissão (bits por segundo) que pode ser transmitida (bits por segundo) que pode ser transmitida pelo sistema, limite este chamado pelo sistema, limite este chamado capacidade do canalcapacidade do canal. Sendo a capacidade . Sendo a capacidade finita, pode-se afirmar que o projeto de um finita, pode-se afirmar que o projeto de um sistema de comunicação é um compromisso sistema de comunicação é um compromisso entre:entre:

• · o tempo de transmissão;· o tempo de transmissão;• · a potência transmitida;· a potência transmitida;• · a largura de faixa, e;· a largura de faixa, e;• · a relação sinal-ruído.· a relação sinal-ruído. Tais compromissos ficam ainda mais Tais compromissos ficam ainda mais

restritos pelos problemas tecnológicos.restritos pelos problemas tecnológicos.

MODULAÇÕES DE AMPLITUDEMODULAÇÕES DE AMPLITUDE

• Consiste em variar a tensão (amplitude) de Consiste em variar a tensão (amplitude) de uma portadora em função da tensão uma portadora em função da tensão (amplitude) do sinal modulante. Existem quatro (amplitude) do sinal modulante. Existem quatro tipos de modulação em amplitude:tipos de modulação em amplitude:

• · · AM-DSB: dupla banda lateral (AM-DSB: dupla banda lateral (double side double side bandband))

• · AM-DSB-SC: dupla banda lateral com · AM-DSB-SC: dupla banda lateral com portadora suprimida portadora suprimida ((double side band double side band supressed carriersupressed carrier))

• · AM-SSB: banda lateral única (· AM-SSB: banda lateral única (single side bandsingle side band))• · AM-VSB: banda lateral vestigial (· AM-VSB: banda lateral vestigial (vestigial side vestigial side

bandband))

MODULAÇÃO DE AMPLITUDE COM MODULAÇÃO DE AMPLITUDE COM DUPLA BANDA LATERALDUPLA BANDA LATERAL

CaracterísticasCaracterísticas

• A modulação AM-DSB é expressa A modulação AM-DSB é expressa matematicamente pela seguinte equação:matematicamente pela seguinte equação:

• s(s(tt) = [1 + ka.m() = [1 + ka.m(tt)].c()].c(tt))

• onde: s(onde: s(tt) = sinal modulado AM-DSB) = sinal modulado AM-DSB

• m(m(tt) = sinal modulante) = sinal modulante

• c(c(tt) = portadora = Ac.cos(2.p.) = portadora = Ac.cos(2.p.ffc.c.tt))

• ka = sensibilidade à amplitude do ka = sensibilidade à amplitude do moduladormodulador

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

MEDIÇÃO DO ÍNDICE DE MODULAÇÃOMEDIÇÃO DO ÍNDICE DE MODULAÇÃO• Para se conseguir o índice de modulação AM-DSB Para se conseguir o índice de modulação AM-DSB

em um osciloscópio, utiliza-se o em um osciloscópio, utiliza-se o método do método do trapéziotrapézio. O objetivo do método do trapézio é obter . O objetivo do método do trapézio é obter uma figura trapezoidal na tela do osciloscópio uma figura trapezoidal na tela do osciloscópio (conforme a ilustrada abaixo) na qual o menor lado (conforme a ilustrada abaixo) na qual o menor lado (lado A) representa a menor amplitude do sinal AM-(lado A) representa a menor amplitude do sinal AM-DSB e o maior lado (lado B), a maior amplitude DSB e o maior lado (lado B), a maior amplitude deste sinal.deste sinal.

MEDIÇÃO DO ÍNDICE DE MODULAÇÃOMEDIÇÃO DO ÍNDICE DE MODULAÇÃO• Para se conseguir o índice de modulação AM-DSB Para se conseguir o índice de modulação AM-DSB

em um osciloscópio, utiliza-se o em um osciloscópio, utiliza-se o método do método do trapéziotrapézio. O objetivo do método do trapézio é obter . O objetivo do método do trapézio é obter uma figura trapezoidal na tela do osciloscópio uma figura trapezoidal na tela do osciloscópio (conforme a ilustrada abaixo) na qual o menor lado (conforme a ilustrada abaixo) na qual o menor lado (lado A) representa a menor amplitude do sinal AM-(lado A) representa a menor amplitude do sinal AM-DSB e o maior lado (lado B), a maior amplitude DSB e o maior lado (lado B), a maior amplitude deste sinal.deste sinal.

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