Fundamentos de Telecomunicações

Aula 1: Introdução

Sumário

Introdução Informação, Mensagens, Sinais Elementos de um sistema de comunicação Sinais de Comunicação Limitações Fundamentais Modulação e Codificação

Introdução

Início da era das comunicações elétricas: – Samuel Morse, 1838, linha de 16Km

Atualmente– Emissão a partir de satélites espaciais– Telefone, Rádio, TV– Redes de Computadores com cobertura

intercontinental

Introdução

Sinergias entre Serviços de Telecomunicações = Teleinformática– Técnicos de comunicações devem estudar

ciências da computação– Engenheiros de informática devem ter

conhecimentos de Comunicações elétricas à distância: estado de arte,

possibilidades e limitações.

Sistemas de Comunicações

Objetivo: transporte de informação da fonte ao destinatário

Domínios de aplicação são variados Detalhes de constituição do sistema

envolvidos na área da engenharia eletrotécnica…

Informação, Mensagens e Sinais

Informação– conceito essencial em comunicações– Conotações semânticas e filosóficas de difícil

definição– Para evitar estas dificuldades usamos mensagens em vez de informação

Mensagem

Manifestação física da mensagem tal como produzida pela fonte

O sistema de comunicação quer reproduzir no destino uma cópia aceitável da mensagem

Mensagem

analógica : grandeza física que varia suave e continuamente no tempo– Fala, posição angular de instrumento de medida,

intensidade de luz

digital: sequência ordenada de símbolos de um alfabeto finito

Sistema de Comunicação: Transdutores

Poucas são as fontes de mensagens inerentemente eléctricasSinal é sinónimo de mensagem

Elementos de um Sistema de Comunicação

Elementos de um sistema de comunicação: Transmissor

processa o sinal de entrada e produz um sinal adequado ao meio de transmissão

Processamento envolve quase sempre:– Modulação– Codificação de Linha

Elementos de um sistema de comunicação: Canal de Transmissão

Meio físico que o sinal percorre deste a fonte até ao destino– Par de fios condutores, cabo coaxial, espaço livre– Servem de suporte à transmissão de ondas

electromagnéticas– Todos os meios físicos introduzem no sistema

perdas de transmissão ou atenuação no sinal A potência do sinal decresce com a distância

Elementos de um sistema de comunicação: Canal de Transmissão

Distorção : perturbação da forma de onda por uma resposta imperfeita do sistema

Distorção desaparece quando o sinal desaparece– Ao contrário da interferência e ruído

Elementos de um sistema de comunicação: Canal de Transmissão

Interferência– Contaminação com sinais estranhos de origem humana

linhas de transporte de energia eléctrica, comutadores, maquinas eléctricas, etc…

– Ocorre mais frequente/ em canais rádio cujas antenas capturam simultanea/ vários sinais

– A interferência Rádio-Frequência também ocorre se os fios ou o rx captam sinais de fontes próximas

– Pode ser eliminada com a filtragem

Elementos de um sistema de comunicação: Canal de Transmissão

Ruído– Sinais aleatórios e imprevisíveis produzidos por

processos naturais internos ou externos ao sistema de comunicação

– Pode corromper parcial ou totalmente a mensagem

– Filtragem reduz parcialmente o ruído– Ruído residual e inevitável é uma das limitações

fundamentais do sistema de comunicação

Elementos de um sistema de comunicação: Receptor

Opera sobre o sinal do canal preparando-o para entrega ao transdutor

Operações consistem na amplificação, desmodulação e descoficação– Processamento inverso do transmissor

Elementos de um sistema de comunicação

Tipo de Comunicações – Simplex (SX): Transmissão apenas num sentido– Full-Duplex (FDX): Transmissão nos 2 sentidos

simultaneamente 1 TX e um RX em cada lado

– Half-Dulpex (HDX): Transmissão nos 2 sentidos alternativamente

TX e um RX em cada lado

Sinais de Comunicação

Microfone produz um sinal eléctrico a partir da pressão acústica da fala

Todos meios de transmissão afetam os sinais de forma diferente.

No receptor basta uma aproximação do sinal original

Formas de onda de sinais típicos e respectivos espectros

Sinais de comunicação

Sistema de comunicação deve possibilitar uma boa transmissão na banda de frequência na qual o espectro de potência do sinal é mais significativo.

Sinais apresentados são de banda base – Largura de banda= fmax-fmin

Sinais de banda passante: obtidos dos outros usando a modulação.

Limitações Fundamentais

Problemas tecnológicos– Disponibilidade de hardware– Factores económicos

Limitações físicas fundamentais– Ditadas pelas leis da natureza

Limitações fundamentais– Largura de Banda– Ruído

Limitações Fundamentais

Voz – 300 Hz a 4.3 KHz Música de alta fidelidade – 20Hz a 20KHz Televisão – 5 MHz

Largura de banda

Conceito aplicado quer aos sinais como aos sistemas de transmissão– Um sinal que varia rapidamente no tempo tem

uma grande largura de banda– Facilidade com que um sistema de comunicação

consegue acompanhar as variações do sinal de entrada

Largura de Banda para sinais digitais

Sinal digital com um ritmo

Largura de Banda não inferior a rs/2

Ritmo de Nyquist

egsímbolos/s /1 ss Tr

(baud) egsimbolos/s 2

2/

Ts

sT

Br

rB

Modulação e Codificação

O transmissor efetua duas operações extremamente importantes para uma transmissão rentável e fiável– Modulação– Codificação

Técnicas de Modulação

Envolve duas formas de onda– Sinal modulador– Portadora

O modulador altera sistematicamente a portadora de acordo com as suas variações– Desta forma é transportada a informação

A modulação deve ter operação inversa - desmodulação

Tipos de modulação

Analógica de onda continua– AM– FM

Digital de onda contínua – ASK– FSK– PSK

Modulação de pulso– PAM

Modulação analógica de Onda Contínua

Modulação Digital de Onda Contínua

Modulação de pulso em Amplitude

Modulação: Vantagens e Aplicações

Gerar um sinal adaptado às características do meio de transmissão

O rendimento dum meio físico depende da frequência do sinal que a percorre– Pode-se transmitir o sinal modulado em que a

frequência da portadora tenha sido seleccionada criteriosamente para o meio desejado

Modulação: Vantagens e Aplicações

Transmissão desde uma antena de transmissão até uma de recepção em linha de vista

– Para que haja radiação na emissão a dimensão da antena tem que ser 1/10 do comprimento de onda

ocompriment de m 1 de Antena 100

ocompriment de Km 300 de Antena 100

m/s 103 livre espaço no . 8

MHzf

Hzf

xcvvf

Modulação para Multiplexagem

Combinação de vários sinais para transmissão simultânea pelo mesmo canal– FDM– TDM

No receptor as amostras de sinais diferentes têm ser separadas para reconstituir cada sinal original

Modulação para Multiplexagem

Cabo coaxial : 1800 canais de voz Multiplexagem permite aumentar o

rendimento das comunicações– Aumentar ao máximo a capacidade de

transmissão do canal físico disponível

Utilização do espectro electromagnético

Técnicas de Codificação

Modulação é uma operação de processamento do sinal

A codificação é uma operação de processamento do símbolo

– Destina-se a melhorar a comunicação quando a informação é digital e pode ser representada por símbolos discretos.

A modulação e a codificação são necessárias para conseguir uma transmissão confiável a longa distância

Codificação

Transforma uma mensagem digital numa nova sequência de símbolos

A descodificação obtém, a mensagem original

Codificação para controle de erros.