Guia de Aula

Comunicao Mvel

Introduo

A tecnologia, de uma forma generalizada domina a sociedade atual,

interligando pessoas e organizaes.

Os sistemas de comunicao em particular desempenham um papel

predominante, neles assentando o trabalho, segurana, bem estar ou

qualidade de vida de muitos cidados.

Os exigentes e constantes requisitos de mobilidade, capacidade de

transmisso (largura de banda) ou qualidade de servio esto na base

da proliferao tecnolgica a que se assiste diariamente.

A coexistncia de toda esta panplia tecnolgica num mesmo ambiente s

possvel com uma gesto concertada do espectro radioeltrico e com

o cumprimento de requisitos de Compatibilidade Eletromagntica

(CEM).

COMUNICAO MVEL

Introduo

Para isso, existem entidades reguladoras do espectro a nvel mundial

como a Unio Internacional de Telecomunicaes (ITU1).

Tambm em escalas nacionais, como a Agencia Nacional de

Telecomunicaes (ANATEL), no Brasil.

Na Tabela a seguir indicam-se as bandas de frequncias do espectro

eletromagntico.

Lembre-se ainda que, paralelamente, existem normas s vrias escalas

referidas que estabelecem os critrios de imunidade eletromagntica para

vrios tipos de equipamento.

COMUNICAO MVEL

Bandas De Frequncias Do Espectro Eletromagntico.

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GERAES MVEIS

Primeira Gerao (1G) (a analgica, desenvolvida no incio dos anos

1980), com os sistemas NMT (Nordic Mobile Telephony) e AMPS;

Segunda Gerao (2G) (digital, desenvolvida no final dos anos 1980 e

incio dos anos 1990): GSM, CDMA e TDMA;

Segunda Gerao e Meia (2,5G) (uma evoluo 2G, com melhorias

significativas em capacidade de transmisso de dados e na adoo da

tecnologia de pacotes e no mais comutao de circuitos), presente nas

tecnologias GPRS, EDGE, HSCSD e 1xRTT;

Terceira Gerao (3G) (digital, com mais recursos, em desenvolvimento

desde o final dos anos 1990), como UMTS e EVDO;

Terceira Gerao E Meia (3,5G) como HSDPA, HSPA e HSUPA.

em desenvolvimento a 4G (quarta gerao).

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GERAES MVEIS

1G Primeira Gerao

A primeira gerao de telefonia celular (1G) foi implementada atravs de

comunicaes analgicas e dispositivos portteis que foram relativamente

grandes.

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GERAES MVEIS

1G Primeira Gerao

Foram usadas principalmente as seguintes normas:

AMPS (Advanced Mobile Phone System), que apareceu em 1976 nos

Estados Unidos, foi o primeiro padro de rede celular.

Usado principalmente nas Amricas, sia e Rssia.

Rede analgica de primeira gerao com mecanismos de segurana

fracos que permitiu o pheacking de linhas de telefones.

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1G Primeira Gerao

TACS (Total Access Communication System) a verso europeia do

modelo AMPS.

Usando a banda de 900 MHz, este sistema foi amplamente utilizado na

Inglaterra e, em seguida na sia (Hong-Kong e Japo).

ETACS (Extended Total Access Communication System) uma verso

melhorada do padro TACS desenvolvido no Reino Unido que utiliza um

nmero maior de canais de comunicao.

As redes de primeira gerao de celulares foram tornadas obsoletas pelo

aparecimento de uma gerao totalmente digital.

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2G Segunda Gerao

Telefones portteis que sejam capazes de operar na Europa e nos

Estados Unidos so, portanto, chamado Tri-Band.

CDMA (Code Division Multiple Access), utilizando uma tcnica de

espalhamento espectral que permite um sinal de rdio ser transmitido em

uma faixa de frequncias.

TDMA (Time Division Multiple Access), utilizando uma tcnica de diviso

de tempo dos canais de comunicao para aumentar o volume de dados

transmitidos simultaneamente.

A tecnologia TDMA usada principalmente no continente americano, na

Nova Zelndia e na regio sia-Pacfico.

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2G Segunda Gerao

A segunda gerao de redes mveis marcou uma ruptura com a primeira

gerao de telefones celulares, passando de analgica para digital.

Os principais padres de telefonia mvel 2G so:

GSM (Global Systems for Mobile Comunications), o padro mais

comumente usado na Europa no final do sculo XX, e apoiada nos

Estados Unidos.

Este padro utiliza a 900 MHz e 1800 MHz na Europa.

Nos Estados Unidos, porm, a banda de frequncia utilizada de 1900

MHz.

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2G Segunda Gerao

Graas s redes 2G, possvel transmitir voz e baixo volume de dados

digitais:

Mensagens De Texto (SMS, para Short Message Service)

Mensagens Multimdia (MMS, para Multimedia Message Service).

Extenses foram feitas para o padro GSM para melhorar o rendimento.

Um deles o GPRS (General Packet Radio System), que permite taxas de

dados tericos da ordem de 114 Kbit/s, mas com rendimento prximo a 40

kbit/s na prtica.

Como esta tecnologia no se enquadra dentro da categoria "3G, muitas vezes referida como 2.5G.

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2G Segunda Gerao

EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution), padro, faturado como

2.75G, quadruplica as melhorias de seus dados GPRS com taxa terica

anunciada de 384 Kbps, abrindo assim a porta para aplicaes multimdia.

Na realidade, o padro EDGE permite taxas tericas de dados mxima de

473 Kbit/s, mas tem sido limitado, a fim de cumprir com o IMT-2000

(International Mobile Telecommunications-2000) especificaes da ITU

(International Telecommunications Union).

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3G Terceira Gerao

O IMT-2000 (International Mobile Telecommunications para o ano de 2000)

determinou as especificaes da Unio Internacional das

Telecomunicaes (UIT) que define as caractersticas da terceira gerao

3G da telefonia mvel.

A mais importante destas caractersticas so:

alta taxa de transmisso de dados:

144 Kbps com cobertura total para uso mvel-rpido,

384 Kbps com cobertura mdia para uso mvel-lento ( pedestres ),

2 Mbps, com rea de cobertura reduzida para uso estacionrio.

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3G Terceira Gerao

Compatibilidade mundial, compatibilidade de 3 gerao de servios

mveis com redes de segunda gerao, dados 3G oferece taxas de mais

de 144 Kbit/s

abrir uma porta para multimdia utiliza como transmisso de vdeo,

videoconferncia ou acesso Internet de alta velocidade.

As redes 3G usam diferentes faixas de frequncia do que as redes

anteriores: 1900 MHz e 2100 MHz.

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3G Terceira Gerao

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3G Terceira Gerao

International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000) um padro

global para a terceira gerao (3G) de comunicao sem fio, definido pela

International Telecommunication Union.

Em 1999 ITU aprovou cinco interfaces de rdio para IMT-2000 como uma

parte da recomendao ITU-R M.1457 e adicionalmente aprovou um novo

padro em 2007 como a sexta interface IMT-2000. Os seis padres so:

IMT-DS Direct-Sequence

tambm conhecido como W-CDMA ou UTRA-FDD, usado nos UMTS

IMT-MC Multi-Carrier

tambm conhecido como CDMA2000, o sucessor do 2G CDMA (IS-95)

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3G Terceira Gerao

IMT-TD Time-Division

Este engloba: TD-CDMA (Time Division - Code Division Multiple

Access) e TD-SCDMA (Time Division - Synchronous Code Division

Multiple Access).

IMT-SC Single Carrier

tambm conhecido como EDGE

IMT-FT Frequency Time

tambm conhecido como DECT

IMT-OFDMA TDD WMAN

mais conhecido como WiMAX

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3G Terceira Gerao

O principal padro 3G utilizado na Europa chamado de UMTS (Universal

Mobile Telecommunications System)

Usa o W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) de codificao.

A tecnologia UMTS utiliza 5 MHz para transferncia de voz e dados, com

taxas de dados que pode variar de 384 Kbps a 2 Mbps.

HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) um protocolo de terceira

gerao de telefonia mvel, apelidada de "3,5G", que capaz de atingir

taxas de dados na ordem de 8 a 14 Mbps.

A tecnologia HSDPA utiliza a banda de 5 GHz e utiliza codificao W-

CDMA.

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3G Terceira Gerao

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Comunicao Mvel

ARQUITETURA CELULAR

CSPDN Circuit Switched Public Data Network PSPDN - Packet-Switched Public Data Network

PSTN - Public Switched Telephone Network

ISDN - Integrated Services Digital Network

Comunicao Mvel ARQUITETURA CELULAR

Um sistema rdio mvel pode ser elaborado segundo uma

arquitetura CENTRALIZADA ou DESCENTRALIZADA.

Em uma arquitetura centralizada, a Central de Comutao Mvel (MSC) ou Central de Comutao e Controle (CCC)

em geral controla uma grande quantidade de estaes

base, tanto de clulas prximas como distantes.

Em um sistema descentralizado, as MSC/CCC (Central de Comutao e Controle) tm uma regio menor de

abrangncia, controlando menos estaes base quando

comparado outra arquitetura.

Sistemas pequenos tendem a ser centralizados, enquanto que

sistemas maiores seguem a abordagem descentralizada.


H diferentes nveis de descentralizao, onde pode ou no

haver interconexo entre as CCC.

Havendo conexo entre as CCC, uma chamada de um mvel

passar pela rede fixa apenas quando o usurio chamado for

fixo.

Quando no h conexo entre as CCC, mesmo que o usurio

chamado seja mvel, mas pertencente a uma outra rea de

servio, portanto outra CCC, a chamada ter que passar

pela PSTN (Public Switched Telephone Network), pois ela

que prover o contato entre as duas CCC.

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1. Mobile Station (MS) ou Mobile Equipment (ME)

Estao Mvel o terminal utilizado pelo assinante. A estao mvel

identificada por um IMEI (International Mobile Equipment Identity). O

equipamento dispe ainda de um nmero de srie eletrnico (ESN).

Dispositivo compacto que permite uma grande mobilidade do usurio, alm de

muitas outras facilidades. Dentre elas, uma melhor qualidade de vida. Suas

principais funes so:

Prover a interface entre usurio e sistema; Converter sinais de udio em sinais de RF, e vice-versa; Responder a comandos enviados pelo sistema; Alertar usurio sobre chamadas recebidas; Alertar o sistema sobre tentativas de originar chamadas.


1. Codigo IMEI

O cdigo de IMEI consta de 4 partes.

451236 20 069823 1

1. A primeira parte (451236) denomina-se Type Approval Code (TAC), onde os

primeiros 2 dgitos indicam o pas.

2. A segunda parte (20) o Final Assembly Code (FAC) e indica o fabricante do

equipamento.

3. A terceira parte (069823) o nmero de serie do telefone.

4. O ltimo digito(1), o digito verificador (usado para validar o IMEI).


2. Estao Rdio Base (ERB) ou Base Transceiver Station (BTS)

Equipamento encarregado da comunicao com as estaes mveis em uma

determinada rea que constitui uma clula.

As Estaes Rdio-Base (ERB/BTS) so classificadas quanto ao stio de

instalao, basicamente em dois tipos:

Greenfield aquelas que so instaladas em terrenos, ou seja, no solo.

Rooftop aquelas instaladas em pavimentos de cobertura de edifcios comerciais ou residenciais.

A ERB contempla um receptor e um transmissor que podem operar

simultaneamente em diversas frequncias de modo a atender a diversas

comunicaes ao mesmo tempo.



As principais funes de uma ERB so:

Prover a interface de rdio entre as MS e o sistema; Converter sinais de RF em udio, e vice-versa; Controlar e informar as MS em sua rea de cobertura; Verificar e informar a qualidade de sinal das chamadas sobre o seu

controle;

Verificar e informar a entrada em operao de novas MS sob seu controle; Responder a comandos recebidos da CCC.

A Estao Rdio-Base est basicamente dividida em quatro partes:

Sistema de Controle de Potncia; Circuitos de sinalizao e alarme; Circuitos de Rdio Freqncia (RF); Torre e antenas.



Rooftop Outdoor Greenfield



ERB disfarada de rvore... D at pra enganar... O problema a garotada

trepar na rvore e morrer eletrocutada...


3. Base Station Controller (BSC)

Controla um grupo de ERB. Em alguns sistemas CDMA as funes do BSC so

implementadas na CCC.

dividido em duas partes:

Estao Rdio Base de Transmisso (BTS/ERB); Estao Rdio Base de Controle (BSC).



A comunicao entre estas estaes realizada atravs da interface standard

Abis, permitindo realizar operao entre componentes de diferentes fornecedores.

A ERB/BTS (Base Transceiver Station) aloja os rdio receptores-transmissores que

definem a clula e suportam os protocolos de ligao rdio com a estao mvel.

Numa grande rea urbana a quantidade de BTS dever existir em maior nmero.



A BSC gerencia os recursos para uma ou mais BTS, tais como, configurao dos

canais rdio, saltos de frequncia e transio entre clulas (hand-off).

A BSC realiza a conexo entre as estaes mveis (celulares) e o centro de

comutao mvel (MSC).


4. Mobile Services Switching Center (MSC) ou

Central de Comutao e Controle (CCC)

O principal componente o MSC/CCC, que se encarrega de fazer a comutao de

chamadas entre estaes mveis ou entre uma estao mvel e um terminal fixo.

Comporta-se como um n de comutao da rede de telefonia pblica comutada

(PSTN - Public Switched Telephone Network ) ou rede integrada de servios

digitais (ISDN - Integrated Services Digital Network ).

Providencia toda a funcionalidade necessria para o tratamento de um assinante

mvel, realizando o registro, autenticao, atualizao da localizao, transio

entre clulas (Hand-off) e gerenciando um assinante em roaming.

Estes servios so providenciados em conjunto com vrias entidades funcionais:

MSC, HLR, VLR, EIR, AuC.

O HLR, o VLR e o MSC, em conjunto providenciam as capacidades de roaming.




a central responsvel pelas funes de comutao e sinalizao para as

estaes mveis localizadas em uma rea geogrfica designada como a rea da

CCC.

a parte fundamental no Sistema de Comunicao Mvel, responsvel por

coordenar todas as funes e aes ligadas ao estado das chamadas e ao

sistema. As principais funes de uma CCC so:

Realizar a conexo entre a rede telefnica e o sistema mvel celular; Comunicar-se com outros sistemas celulares; Controlar as ERBs; Monitorar e controlar as chamadas; Interligar vrias ERBs ao sistema; Supervisionar o estado do sistema; Comutar e controlar o handoff de chamadas em andamento; Administrar o sistema.


5. Home Location Register (HLR)

Registro de Assinantes Locais a base de dados que contm informaes

sobre os assinantes de um sistema celular.

Contm toda a informao administrativa de todo o assinante registrado na

correspondente rede, juntamente com a localizao da estao mvel.

6. Visitor Location Register (VLR)

Registro de Assinantes Visitantes a base de dados que contm informaes

sobre os assinantes em visita (roaming) a um sistema celular.

As informaes fornecidas pelo VLR, so necessrias para controlar a

chamada e providenciar os servios de cada assinante, situada dentro de uma

determinada rea de controle.



O VLR uma base de dados temporria de usurios visitantes, sendo

geralmente montada no mesmo equipamento da Central (MSC). No

entanto, dependendo do tamanho da rede e nmero de assinantes, pode

tambm ser alocada em um equipamento dedicado.

Entende-se por visitante todo assinante que no est registrado na MSC

responsvel por aquela rea. Isso pode ocorrer tambm dentro de uma

mesma rede, isso se a operadora possuir mais de uma MSC.



Pode-se imaginar o seguinte cenrio:

Um usurio da operadora XYZ est registrado na MSC1 e, portanto, seus dados

esto armazenados no HLR1.

Se ele estiver em Roaming (visita) na rea da MSC2 dessa mesma operadora,

para que ele possa se conectar a rede o VLR da MSC2 precisa ter suas

informaes.

Ento, a MSC2 solicita uma cpia dos dados desse usurio para o HLR1 e grava

no VLR2, a fim de poder autorizar a conexo desse usurio.

Assim que o usurio sair da rea de cobertura da MSC2, esta ir apagar seus

dados no VLR2.



Pode-se imaginar o seguinte cenrio:


7. Equipement Identify Register (EIR)

O EIR uma base de dados que contm listagens de todos os equipamentos

mveis vlidos na rede, onde todas as estaes mveis so identificadas pelo

IMEI.

Um IMEI (International Mobile Equipment Identity) considerado como

invlido se declarado como roubado ou incompatvel com a rede.

Esse IMEI enviado para a operadora assim que o usurio adquire o

aparelho na loja.

O IMEI basicamente utilizado para a segurana contra furto do aparelho

mvel (celular). Isso significa que nenhum individuo que no seja o

comprador do aparelho possa utiliz-lo, uma vez que o IMSI (International

Mobile Subscriber Identity) atrelado ao IMEI.

Assim, nenhum outro SIM card que no seja o original ser aceito na

operadora, fazendo com que o aparelho seja bloqueado.


8. Authentication Center (AuC)

O AuC uma base de dados protegida que guarda uma cpia do cdigo

de cada SIM, que usado para autenticar e criptografar atravs do canal

de rdio.



A AUC o n de rede que cuida da segurana para os assinantes, sendo

responsvel por autenticar os usurios da rede a fim de prevenir fraudes

como a Clonagem. Seu sistema de autenticao simples e eficaz,

utilizando chaves e algoritmos de autenticao.

O pacote utilizado para a Autenticao do assinante chamado de

Triplex.

O triplex gerado na AUC utilizando o IMSI (International Mobile

Subscriber Identity) do usurio.



A AUC possui um gerador RAND (gerador randmico), que parte

integrante das informaes que completam o Triplex. O RAND gerado e

utilizado juntamente com o IMSI e a Chave de Autenticao Ki para gerar

o SRES (Signed Response). Essas trs informaes RAND, IMSI e a

Chave Ki passam pelo algoritmo de autenticao A3 e formam o SRES.

A mesma coisa feita com o algoritmo A8 para gerar a Chave Kc. As trs

informaes geradas RAND, SRES e Kc formam o Triplex. A estao

mvel (celular) faz a mesma coisa no SIM card e envia o Triplex para a

AUC. Os dois Triplex gerados so comparados e, se forem iguais, a

autenticao est completa e o usurio poder se conectar a rede.

Comunicao Mvel

SISTEMAS MICROCELULAR E MACROCELULAR

Comunicao Mvel

Comunicao Mvel CONCEITO DE CLULA

Comunicao Mvel CONCEITO DE CLUSTER Cluster o nome dado ao conjunto de clulas vizinhas que utiliza todo o espectro

disponvel.

Uma configurao muito utilizada a de cluster de sete clulas

Sistemas celulares baseiam-se em um sistema inteligente de alocao e reuso de

canais atravs da rea de cobertura.

A cada estao base alocado um grupo de canais de rdio que sero usados em

uma regio geogrfica relativamente pequena, a clula.

Estaes base de clulas adjacentes possuem grupos de canais diferentes de

suas clulas vizinhas, para que no haja interferncia.

Dessa forma, usurios em diferentes reas geogrficas podem usar um mesmo

canal simultaneamente.

O conceito de reuso de freqncia fundamental para o uso eficiente do espectro.

Comunicao Mvel CONCEITO DE CLUSTER

Comunicao Mvel PLANTA DE COBERTURA A planta real de cobertura irregular por natureza, porm um formato regular de

clula necessrio para o planejamento sistemtico e adaptao a futuro

crescimento.

Quando se considera os formatos geomtricos que podem cobrir uma regio sem

que haja falhas ou sobreposies, as trs melhores escolhas recaem em:

Comunicao Mvel DISTANCIA ENTRE CLULAS Usando as trs geometrias dadas, possvel mostrar que a distncia d entre duas

clulas dada por:

onde, i = (u2 u1) e j = (v2 v1)

e, (u1 , v1) e (u2 , v2)

coordenadas do centro de duas clulas quaisquer, no sistema de coordenadas

adotado.

Comunicao Mvel DISTANCIA ENTRE CLULAS

Comunicao Mvel SISTEMAS MICROCELULAR E MACROCELULAR Os sistemas de comunicao mvel integram diferentes servios para diferentes

reas de cobertura:

Picoclula: usurio de baixssima mobilidade dentro de um escritrio, pode ter

disponvel uma taxa de dados maior que 2,048Mbps.

Microclula: Pedestre, taxa de dados pode ser superior a 384kbps.

Macroclula: usurio com mobilidade veicular, taxa de dados de, no mnimo,

144kbps.

Macroclula

Microclula

Picoclula

Comunicao Mvel

SISTEMAS MICROCELULAR E MACROCELULAR

Comunicao Mvel MICROCELULAS A topologia baseada em uma forma de arquitetura mista de clulas.

Clulas de tamanho varivel sero implementadas com dimensionamento

adequado para reas geogrficas especficas e em funo das diferentes

demandas de trfego.

A adoo de estruturas microcelulares, cujos raios de cobertura so bem

menores que os associados s estruturas convencionais macrocelulares,

considerada como uma das tcnicas de otimizao da eficincia espectral a

serem empregadas.

Uma microclula tpica apresenta raio de cobertura da ordem de 100 a 1000

metros.

Com antenas das estaes rdio-base (ERB) montadas a alturas prximas s

dos postes de luz, de 6 - 10m, e as potncias de transmisso envolvidas da

ordem de 10 at 200 mW, so mais baixas que as associadas aos sistemas

macrocelulares.

Comunicao Mvel MICROCELULAS

Comunicao Mvel MICROCELULAS Nos atuais sistemas, a diviso das clulas para expandir a capacidade de

atendimento deve levar adoo de:

Miniclulas com raios de cobertura de 1 a 2,5 km, com demanda moderada.

Microclulas com raios de 0,1 a 1 km, com maior densidade de demanda.

O cenrio urbano composto essencialmente por microclulas, cujas bases

apresentam antenas altura dos postes, 6 - 10m, transmitindo a baixas

potncias, de 10 a 100 mW.

Exemplo de uso Bandas De Frequncias

COMUNICAO MVEL

Comunicao Mvel CANAIS DE COMUNICAO

Eficincia Espectral

Eficincia Espectral

Toda transmisso de rdio feita por meio de Ondas

Eletromagnticas.

A palavra onda nos faz lembrar a onda da gua de um lago

formada quando atiramos uma pedra em sua superfcie,

formando ondas circulares a partir do lugar em que caiu a

pedra.

Eficincia Espectral

Quando a primeira pedra derrubada, esta derruba a

segunda pedra, a segunda derruba a terceira e assim

sucessivamente.

O movimento, ou onda, passa por toda a srie de pedras e

podemos notar que as pedras do domin permanecem

praticamente no mesmo lugar

Eficincia Espectral

Podemos dizer que a energia aplicada primeira pedra se

desloca em todas as pedras enfileiradas at a ltima pedra do

domin.

Conclumos ento que, no exemplo do lago, no so as

partculas da gua que deslocam sobre a superfcie do lago,

mas sim a energia.

Eficincia Espectral

A diferena da parte mais baixa at a parte mais alta da onda

chamada de Amplitude da Onda.

Eficincia Espectral

A parte mais alta da onda podemos chamar de Crista ou Pico

da Onda.

A distncia entre duas Cristas ou Picos consecutivas o que

chamamos de Comprimento da Onda.

Eficincia Espectral

Ao Trajeto percorrido para realizar um comprimento de uma

onda chamamos de Ciclo.

O nmero de Ciclos completados na Unidade do tempo de um

segundo chamamos de Freqncia.

Eficincia Espectral

ONDA HERTZIANA

A unidade de medida de freqncia o Hertz (cientista alemo Henrich

Rudolph Hertz)

Freqncia corresponde ao nmero de vezes que um evento ou algo se

repete ao longo de um determinado tempo, para ns 1 hertz corresponde a

um evento, ou um sinal que passa pelo mesmo valor de amplitude a cada

segundo

Eficincia Espectral

MODULAO

Modular uma onda fazer com que uma onda de

radiofreqncia transporte nossa mensagem.

Basicamente h dois tipos de modulao:

1.Modulao em Amplitude (AM)

Na modulao AM, mantemos a freqncia constante e

alteramos a amplitude

2.Modulao em Freqncia (FM).

Na modulao FM, mantemos a amplitude constante e

alteramos a freqncia.

Eficincia Espectral

MODULAO

Eficincia Espectral

MODULAO

PSK (Phase Shift Keying)

O PSK uma forma de modulao em que a informao do sinal digital embutida

nos parmetros de fase da portadora.

Quando h uma transio de um bit 0 para um bit 1 ou de um bit 1 para um bit 0, a

onda portadora sofre uma alterao de fase de 180 graus

Esta forma de particular do PSK chamada de BPSK (Binary Phase Shift Keying).

Quando no h nenhuma destas transies, ou seja, quando bits subsequentes

so iguais, a portadora continua a ser transmitida com a mesma fase.

Eficincia Espectral

MODULAO

FSK (Frequency Shift Keying)

A modulao FSK atribui frequncias diferentes para a portadora em funo do bit

que transmitido.

Quando um bit 0 transmitido, a portadora assume uma frequncia

correspondente a um bit 0 durante o perodo de durao de um bit.

Quando um bit 1 transmitido, a frequncia da portadora modificada para um

valor correspondente a um bit 1 e analogamente, permanece nesta frequncia

durante o perodo de durao de 1 bit

Eficincia Espectral

Em 1948, Claude Shannon publicou o trabalho A Mathematical Theory of Communications.

A partir do conceito de comunicaes de Shannon, podem ser

identificadas Trs partes:

1. Codificao de fonte: Shannon mostrou que em princpio

sempre possvel transmitir a informao gerada por uma

fonte a uma taxa igual sua entropia.

(A entropia (do grego , entropa) uma grandeza termodinmica que aparece geralmente associada ao que se

denomina em senso comum de "grau de desordem" de um sistema

termodinmico. Com a entropia procura-se "medir" a parte da energia

que no pode ser transformada em trabalho em transformaes

termodinmicas.)

Eficincia Espectral

2. Codificao de Canal: Shannon descobriu um parmetro

calculvel que chamou de Capacidade de Canal e provou

que, para um determinado canal, comunicao livre de

erros possvel desde que a taxa de transmisso no seja

maior que a capacidade do canal.

3. Teoria da Taxa de Distoro (Rate Distortion Theory): A

ser utilizada em compresso com perdas.

Eficincia Espectral

Compactao:

Arte ou cincia de representar informao de uma forma

compacta. Essas representaes so criadas identificando e

utilizando estruturas que existem nos dados para eliminar

redundncia.

1. Modelagem Extrair informao sobre a redundncia da

fonte e expressar essa redundncia na forma de um modelo.

2. Codificao Uma descrio do modelo e uma descrio de como os dados que diferem do modelo, so codificados, possivelmente, utilizando smbolos binrios.

Diferena: dados modelo = resduo

Eficincia Espectral

1. Modelagem Extrair informao sobre a redundncia da

fonte e expressar essa redundncia na forma de um modelo.

Eficincia Espectral

2. Codificao Uma descrio do modelo e uma descrio de como os dados que diferem do modelo, so codificados possivelmente utilizando smbolos binrios.

Diferena: Dados Modelo = Resduo

Eficincia Espectral

Benefcios da codificao de canal:

O uso de codificao de canal pode:

Aumentar a faixa de operao de um sistema de comunicao.

Reduzir a taxa de erros Diminuir os requerimentos de potncia transmitida Ou uma combinao destes benefcios.

Um bom projeto de sistema de comunicao precisa

encontrar o melhor compromisso entre largura de banda,

potncia e taxa de erro de bits para uma determinada

aplicao.

Eficincia Espectral

Eficincia Espectral

Eficincia Espectral

Quando se tem uma maior quantidade possvel de estados de

modulao, consegue-se representar uma maior quantidade

de bits transmitidos numa mesma banda, que em caso

contrrio suportaria uma menor quantidade de bits

transmitidos.

Por assim dizer, a eficincia espectral se define como sendo a

razo entre taxa transmitida e a largura de banda.

Eficincia Espectral

Grfico de eficincia espectral

QAM - Quadrature Amplitude Modulation

PSK - Phase Shift Keying

QPSK - Quadrature Phase Shift Keying

Eficincia Espectral

Grfico de eficincia espectral

Eficincia Espectral

TCNICAS DE ACESSO MLTIPLO

Os recursos disponveis para usurios numa rede de

comunicaes mveis so os canais compartilhados para os

mesmos, ou seja, a faixa de frequncias compartilhada. O

chamado acesso mltiplo permite que muitos usurios acessem

o sistema.

Num sistema celular a disponibilidade de acesso aos usurios

pode ser feita de duas formas:

1. A faixa de frequncias subdividida entre os usurios, em forma de

canais.

2. A faixa de frequncias disponibilizada inteiramente para cada

usurio, como ocorre em CDMA, em espalhamento espectral.

Eficincia Espectral


As trs formas mais utilizadas de acesso mltiplo so:

1. Mltiplo Acesso por Diviso de Freqncia (FDMA) -

Tcnica baseada na duplexao em freqncia FDD;

2. Mltiplo Acesso por Diviso de Tempo (TDMA) Tcnica baseada na duplexao em tempo TDD;

3. Mltiplo Acesso por Diviso de Cdigo (CDMA) Tcnica baseada no Espalhamento Espectral.

Observao:

O GSM utiliza uma combinao de FDMA e TDMA

Eficincia Espectral


Eficincia Espectral

TCNICAS DE ACESSO MLTIPLO FDMA

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TCNICAS DE ACESSO MLTIPLO TDMA

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TCNICAS DE ACESSO MLTIPLO CDMA

Eficincia Espectral

TCNICAS DE ACESSO MLTIPLO GSM

Eficincia Espectral


O FDMA consiste num sistema de banda estreita enquanto; O CDMA de banda larga. O TDMA pode ser de banda estreita ou de banda larga. O GSM utiliza um combinao de FDMA e TDMA.

O CDMA funciona sobre um processo de espalhamento

espectral, ou seja, os usurios mveis esto espalhados

numa mesma faixa de frequncias e podem se comunicar

simultaneamente.

Mas, como isso possvel ?

A explicao mais simples que os sinais so transmitidos

(codificados) diferentes uns dos outros, apesar de usarem o

mesmo espectro de 1,25Mhz.

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ESPALHAMENTO ESPECTRAL

Na sequncia direta acontece algo bem diferente, mas que se enquadra

dentro do espalhamento espectral.

Cdigos ortogonais so associados aos usurios de modo que as

transmisses se tornem quase que disjuntas dentro do espectro total

comum, sem interferncias.

Cada comunicao ser para a outra como um rudo.

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ORTOGONALIDADE

Multiplexao por diviso de freqncia ortogonal (OFDM) uma tcnica

de banda larga com sinalizao para uso em canais com desvanecimento

de multipercurso.

Incorporado com MIMO, OFDM uma tecnologia promissora para a maior

capacidade de multi-hop redes.

Um dos principais desafios de incorporar o OFDM multi-hop networking

a distribuio da alocao de subportadora entre vrios usurios.

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ORTOGONALIDADE

Eficincia Espectral

POLYORTOGONALIDADE

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SALTO EM FREQUNCIAS (FH FREQUENCY HOPPING)

Dentro da tcnica de espalhamento espectral existe uma outra tcnica, a

Frequency Hopping, ou salto em frequncias.

Quer dizer que de tempos em tempos a portadora vai fazendo saltos

dentre as frequncias do espectro. O sinal no perde sua faixa original.

Ela to somente remanejada de acordo com uma sequncia pseudo-

aleatria (com valores aleatrios discretos).

O resultado final um espalhamento espectral porque a portadora alterna-

se dentro de uma faixa de frequncias muito grande.

muito difcil interceptar as transmisses cujo espectro espalhado

dentro de uma banda to larga. Alm disso, a sequncia aleatria que se

utiliza para determinar a prxima faixa constantemente remanejada.

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Direct Sequence Spread Spectrum (DS or DSSS)

Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS or FH)

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SEQUNCIA DIRETA CDMA

Na sequncia direta acontece algo bem diferente, mas que se enquadra

dentro do espalhamento espectral.

Cdigos ortogonais so associados aos usurios de modo que as

transmisses se tornem quase que disjuntas dentro do espectro total

comum, sem interferncias.

Cada comunicao ser para a outra como um rudo.

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SEQUNCIA DIRETA CDMA

Fundamentos de antenas

Definio de antena

Antena definida pelo dicionrio como:

"Um dispositivo metlico para irradiar ou receber ondas de rdio"

A Definio oficial do IEEE mais simples ainda:

"Um meio para irradiar ou receber ondas de rdio"

De uma forma geral, existe uma razo de proporo entre o comprimento

da onda eletromagntica e o tamanho da antena.

No estudo e projeto de antenas, pode-se dizer que no importa em que

freqncia do espectro eletromagntico seja aplicada, sempre sero

usados os mesmos princpios matemticos, fsicos e prticos da teoria

eletromagntica, ela constante, imutvel e invarivel.

Quanto maior a frequncia utilizada nas antenas, maior deve ser a

preciso dos dispositivos, equipamentos e medies.


Campos de irradiao e propagao

O princpio da pedra jogada numa lagoa, o mais elucidativo exemplo de

campos de irradiao e propagao.

As ondas produzidas no meio de uma massa lquida por uma pedra

lanada, depois que chegou ao fundo, continuam se propagando.

A pedra e sua queda, no so necessrias manuteno das ondas, mas

foram prementes sua criao, cessou a causa (Queda da pedra), porm

o efeito (propagao de ondas) teve seu prosseguimento, independente

daquela ter cessado.


Campos de irradiao e propagao

As linhas de fluxo, concntricas em forma de ondas transportam energia,

e, a este deslocamento, define-se como propagao.

A energia contida nas ondas, chama-se energia irradiada ou campo

distante (analogamente no caso da gua), a gua espirrada acelerada

pelo impacto da pedra e, em volta dela, para efeito de analogia pode ser

definida campo prximo.


Tipos de linhas de campo

Campo prximo

Existem dois tipos de distribuio de linhas de campo, as mais prximas

da antena que deixam de existir imediatamente ao cessar a causa.

Isto , quando cessa a corrente esta sofre a anulao por um semi-ciclo, e

as linhas no chegam a se fechar, portanto, no se propagam.

Este efeito definido "campo prximo, de Fresnel ou campo de induo"

Campo distante

Quando as linhas se fecham, portanto se propagam no espao carregando

consigo energia irradiada, anlogo ao exemplo acima, denomina-se

"campo distante, ou de Fraunhofer, ou campo de irradiao.

Nas antenas que utilizam refletores, ambos so importantssimos, "o

campo eltrico na regio distante varia com o inverso da distncia,

enquanto que na regio prxima isto no acontece".


Importncia do campo prximo

A regio de induo (campo prximo) geralmente usada no projeto de

antenas com um ou vrios elementos de forma a induzir nestes a energia

que estaria perdida.

Desta forma aproveitando-a, induzindo-a ao elemento parasita, tanto

diretor, quanto refletor, se for o caso.

Importncia do campo distante

A regio distante importante para as radiocomunicaes, portanto, deve

ser delimitada a fronteira entre elas.

O campo distante tende ao infinito, e o campo eltrico nulo, sendo uma

regio desprezvel diferente da regio de campo prximo.


Delimitao de campos prximo e distante

R = 10 R = 2L2 / , Onde:

R = separao entre as duas regies.

L = o maior tamanho da antena.

= comprimento de onda.

As frmulas acima so arbitradas e so aproximaes abstratas para

chegar-se a um valor preliminar inicial razovel.

Parmetros das antenas

A performance da antena afetada por parmetros ajustados no projeto,

tais como: frequncia de ressonncia, impedncia, ganho, diagrama de

irradiao, polarizao, eficincia e largura de banda.

As antenas transmissoras tambm tem a mxima potncia, e as antenas

receptoras diferem nas caractersticas de rejeio a rudo.


Irradiao e diretividade de uma antena

A antena um sistema que irradia (ou recebe) energia eletromagntica.

Se pode conhec-la a partir do processamento da irradiao, da eficincia

e da distribuio da energia irradiada atravs do campo, dentro do

espectro conhecido, ou arbitrado.

Diretividade a capacidade de a antena concentrar energia em uma

determinada direo na transmisso, ou receber mais energia de uma

direo especfica na recepo.


Diagrama de irradiao

Diagrama de irradiao nada mais do que o mapeamento da distribuio

de energia irradiada, levando em conta o campo tridimensional.

Este se faz de duas maneiras, ou em campo ou atravs de simulao

computacional.

Geralmente a radiao de uma antena mensurada atravs da unidade

dBi.

Para levantar-se o diagrama de irradiao, deve-se tom-lo a partir de

uma distncia e localizao onde no seja possvel a interferncia de

elementos estranhos ao meio onde se encontram a antena de prova e a

antena de teste.

Elementos estranhos que interferem podem ser desde rvores, calhas,

rufos, arames, linhas de transmisso de energia ou telefnicas.


Diagrama de irradiao


Ganho

Medida relativa da capacidade da antena direcionar ou concentrar energia

de radiofrequncia em uma determinada direo ou padro.

Ele medido normalmente em dBi (decibis em relao a um irradiador

isotrpico) ou em dBd (decibis em relao a um irradiador dipolo).

Muitos leigos no universo das antenas relacionam erroneamente ganho de

uma antena com aumento da potncia.

Ganho de uma antena nada mais do que a capacidade que a antena tem

de focar o sinal eletromagntico em uma determinada direo.

Uma antena no amplifica sinal, uma vez que toda antena um elemento

passivo.


Tipos de antenas

Antena vertical Chamada antena monopolo, muito utilizada desde as gigantescas

antenas de ELF (Extremely Low Frequency ou Freqncias Extra Baixas

de 3,0 Hz a 30 Hz) at as microscpicas monopolos impressas de EHF

(Extremely High Frequency ou Freqncias Extra Altas de 30 GHz a 300

GHz).

A mais conhecida de um quarto de onda, muito utilizada atualmente,

devido padro da radiao omnidirecional, pois no precisa ser orientada

para manter os sinais constantes quando h mudana de seu

posicionamento.

Outra caracterstica dessas antenas, que diferente dos sinais que so

direcionados para cima em outros tipos antenas, ela no perde parte do

sinal.


Tipos de antenas

Antena vertical A antena monopolo de quarto de onda "deve" ter obrigatoriamente um

plano de terra, pois deste que deriva a sua polarizao, (Embora, este

plano no precisa estar necessariamente em paralelo Terra).

A monopolo deve necessariamente estar polarizada em relao ao seu

plano de terra verticalmente.


Antena dipolo

Consiste em dois condutores, contendo em seu comprimento total o

tamanho desejado da onda que se deseja captar (como o dipolo de meia

onda, que contm o mesmo tamanho da metade do comprimento da

onda).

De forma mais simples, uma antena dipolo uma antena retilnea sem

ligao com o potencial de terra, com a extenso de um comprimento de

onda em geral.

Pode ser polarizada horizontalmente ou verticalmente, pois a onda

eletromagntica composta de campo eltrico e campo magntico, estes

esto ortogonalmente dispostos.

A polarizao de uma antena dipolo definida ento pelo "campo eltrico",

ou seja, se o campo eltrico est na horizontal, a polarizao do dipolo

horizontal, se o campo eltrico est na vertical, a polarizao da antena

dipolo vertical.


Antena dipolo


Antenas direcionais

Existe uma grande variedade de antenas direcionais, os mais conhecidos

so:

yagi-uda:

consiste de um dipolo e outros elementos chamados de "parasticos", que

podem ser "refletores ou diretores", ou, "refletores e diretores".

Um refletor deve ser maior em tamanho que o dipolo quando inserido no

sistema irradiante. Est posto na direo contrria propagao das

ondas eletromagnticas.

O diretor utilizado em antena Yagi de dois elementos com refletor pois o

elemento parasita "montado na direo de propagao da onda

eletromagntica".


Longwire

Fcil de construir, se tornou a antena mais popular utilizada na recepo

de sinais por amadores.

Contudo, uma antena muito ruidosa, o que reduz seu desempenho.

O nome significa "fio comprido", no possui linha de transmisso.

O fio sai diretamente do receptor em direo a um mastro, e desce num

ponto distante do equipamento, esta configurao lhe d a aparncia de

um "L" invertido.


Longwire

Outro modelo de antena direcional a antena log peridica. Possui uma

construo com periodicidade logartmica que permite manter um ganho

especfico para uma banda larga de frequncias.

A antena possui dipolos coplanares dispostos lado a lado paralelamente.

Outra caracterstica desta antena que todos os elementos so

alimentados e a entrada de sinal feita pela frente da antena e na parte

traseira a antena possui um curto.

Esta antena por ter um ganho constante em uma faixa larga de

frequncias a ideal para ser utilizada com os sinais de tv digital.


Antena wideband

Pode ter largura de faixa estreita ou larga, dependendo da forma como

montada.

Pode funcionar em HF, VHF, UHF ou SHF.

Sua estrutura formada por duas partes em paralelo e por dipolos

conectados a cada parte formando pares intercalados.

Seu ganho dela pode ser aumentado de acordo com a quantidade de

elementos.

Conforme qualquer antena, pode ser montada na polarizao horizontal ou

vertical.

Seu nome deriva da possibilidade de se obter a radiao de modo

peridico, que ocorre em funo do logaritmo da freqncia de sua faixa

de funcionamento.


Antena wideband


Propagao em espao livre Visibilidade

Essa a situao bsica de propagao, segundo a qual transmissor e

receptor esto imersos em um espao livre de obstrues em qualquer

direo e o campo eltrico calculado em um ponto qualquer de

observao.

O mecanismo de propagao envolvido o de propagao em

visibilidade.

A perda (atenuao) de propagao determinada pela relao entre a

potncia recebida e a potncia transmitida.

Inicialmente, ser calculada a perda de propagao entre antenas

isotrpicas (irradiao uniforme em todas as direes) e, posteriormente,

ser inserido o ganho das antenas.

Efeitos Multipercurso

Multipercurso

Diz-se que numa ligao existe multipercurso quando, entre as antenas de

emisso e de recepo, possvel estabelecer mais do que um percurso

distinto.

Um exemplo tpico de multipercurso o de uma ligao em que o ponto

especular, visvel de ambos os terminais, cai em terreno liso ou sobre gua

ou desvia por chocar-se com obstculos.


Multipercurso

No caso especfico das comunicaes mveis, existem quase sempre

situaes de multipercurso intenso.

Como nos ambientes urbanos no existe, em geral, linha de vista entre a

estao-base e o terminal mvel, a propagao faz-se por rerradiao e

difrao.


Delay Spread

O sinal propagado pela estao base chega estao mvel na forma de

mltiplos sinais espalhados pelos diversos objetos encontrados pelo

caminho, constituindo-se este fenmeno de multipercurso.

O espalhamento destes atrasos, conhecido como delay spread, varia de

dcimos de microssegundos a alguns microssegundos (us), dependendo

da quantidade de espalhadores encontrados no caminho.

Ambientes urbanos: o delay spread da ordem de 2,5 a 5 us

Ambientes suburbanos: varia de 0,2 a 0,5 us.

ATENO: sinais chegando dentro deste intervalo so detectados como

fazendo parte do mesmo sinal, ou seja, sinais dentro destes intervalos

guardam uma certa correlao (grau de similaridade) entre si.


Largura de Banda Coerente

O inverso do delay spread define a largura de banda, conhecida como

largura de banda coerente, dada em radianos por segundo, em que os

sinais so considerados os mesmos.

A banda coerente, dada em hertz, , assim igual a 1/(2T), onde T o delay spread.

Sinais dentro da largura de banda coerente sofrem desvanecimento no

seletivo:

todas as frequncias compondo o sinal so igualmente afetadas

pelo desvanecimento.

Sinais fora da largura de banda coerente sofrem desvanecimento seletivo:

as frequncias so afetadas diferentemente pelo desvanecimento.

Desvanecimento (Fading)

A potncia do sinal recebido varia no tempo, mesmo que a potncia do

sinal emitido se mantenha constante


Causas do Desvanecimento (Fading)

Nas ligaes em linha de vista, as variaes lentas esto, em geral,

associadas a variaes do ndice de refraco da atmosfera que provocam

a diminuio do raio efetivo da Terra e o consequente aparecimento de

obstculos.

Para frequncias superiores a cerca de 8-10 GHz, sobretudo nos

percursos mais longos, a chuva pode provocar atenuaes suplementares

durante perodos mais ou menos longos (superiores a alguns minutos) que

reduzem, tal como as avarias, a disponibilidade da ligao e so

normalmente o fator determinante no dimensionamento destas ligaes


Causas do Desvanecimento (Fading)

Modificaes do ndice de Refraco que provoquem variaes no ngulo

de chegada no plano vertical (de at 0.7) so suficientes para provocarem

perdas de alguns dB no ganho das antenas.

No caso das comunicaes mveis as variaes lentas esto associadas

variao das perdas por difrao devido movimentao do prprio

terminal

A caracterstica essencial do desvanecimento por multipercurso a sua

dependncia, por um lado da frequncia de trabalho e por outro da

localizao exata das antenas de emisso e recepo.


Efeito DOPPLER

Caracteriza-se pelo desvio de freqncia devido velocidade relativa

entre o transmissor e o receptor.

Quando o usurio se aproxima da ERB, ele capta um nmero maior de

oscilaes em um perodo de tempo, ou seja, o mesmo sinal captado

com uma freqncia um pouco maior.


Efeito DOPPLER

Quanto maior a velocidade de movimentao, mais rpidas sero as

variaes do sinal recebido.

Esse fenmeno de alterao na intensidade do sinal recebido chamado

desvanecimento por multipercurso (desvanecimento de Rayleigh).


Espectro do Sinal

Espectro do Sinal

Alguns Tipos de Modulao

1. Modulao em amplitude (AM)

2. Modulao em fase (PM)

3. Modulao em freqncia (FM)

4. Modulao em banda lateral dupla (DSB)

5. Modulao em banda lateral nica (SSB)

6. Modulao de banda lateral vestigial (VSB, ou VSB-AM)

7. Modulao de amplitude em quadratura (QAM)

8. Modulao por diviso ortogonal de freqncia (OFDM)

9. Modulao por pulso codificado (PCM)

10.Modulao por largura de pulso (PWM)

11.Modulao por amplitude de pulso (PAM)

12.Modulao por posio de pulso (PPM)

13.Modulao por chaveamento de amplitude (ASK)

14.Modulao por chaveamento de freqncia (FSK)

15.Modulao por chaveamento de fase (PSK)

16.Modulao por chaveamento de fase e amplitude (APSK ou APK)

Forma de Onda, Espectro e Espectrograma

ONDA SENOIDAL

A onda senoidal ou sinusoidal obedece a uma funo seno ou cosseno e

a forma de onda mais simples.

Todas as outras formas de onda, mesmo as mais complexas, podem ser

decompostas em conjuntos de ondas senoidais atravs da aplicao das

sries de Fourier.

Espectro do Sinal


ONDA QUADRADA (ou RETANGULAR / PULSO)

Forma de onda caracterizada pela alternncia entre um estado de

amplitude nula e outro estado de amplitude mxima, sendo que cada um

destes estados tem durao igual.

Quando o tempo em um dos estados maior do que no outro, chamamos

esta onda de onda retangular ou pulso.

Em informtica as ondas quadradas, retangulares ou trens de pulso so utilizadas para a transmisso serial de informaes em redes de

computadores.

Espectro do Sinal


ONDA TRIANGULAR

Caracterizada por uma ascendncia linear at a amplitude mxima da

onda, seguida imediatamente por uma descendncia linear at a

amplitude mnima.

Os tempos de subida e descida podem ser iguais ou diferentes. As ondas

triangulares so usadas como freqncia intermediria de controle na

modulao PWM (Pulse-Width Modulation) principalmente em

acionamentos eltricos.

Espectro do Sinal


ONDA DENTE DE SERRA

Nos casos extremos em que os tempos de subida ou de descida de uma

onda triangular so iguais a zero, temos ondas dente de serra

descendentes ou ascendentes, respectivamente. As aplicaes so

semelhantes as das ondas triangulares.

Espectro do Sinal

Forma de Onda

Espectro do Sinal


FORMAS DE ONDA COMPLEXAS

A maior parte dos timbres sonoros constituda por formas de onda

complexas, compostas basicamente por combinaes das ondas bsicas.

Na prtica, qualquer forma de onda complexa pode ser decomposta em

uma srie infinita de ondas senoidais sobrepostas.

Como estas ondas contribuem para definir a forma de onda, so

chamados de formantes ou parciais.

Espectro do Sinal


RUDO BRANCO

Na verdade o rudo branco no pode ser definido como uma forma de

onda, mas o som mais complexo possvel de ser obtido, porque possui

todas as freqncias do espectro sonoro audvel soando simultaneamente.

O nome rudo branco vem de uma analogia com o espectro de cores, pois

quando temos todas as freqncias luminosas (cores) juntas o resultado

percebido pelo olho a cor branca.

Espectro do Sinal


MODULAO PWM (Pulse-Width Modulation)

PWM tambm utilizada para variar o valor da transferncia de potncia

entregue a uma carga sem as perdas ocorridas normalmente devido

queda de tenso por recursos resistivos.

Os limites de potncia de PWM tambm so empregados em dimmers de

luz comuns em habitaes.

Espectro do Sinal


Um SINAL PERIDICO qualquer composto de:

uma serie de ondas senoidais com freqncia mltiplas.

cada frequncia com uma determinada amplitude.

cada frequncia com uma determinada fase.

Definies

ESPECTRO: a representao das componentes (raias ou termos) num

grfico que mostra suas amplitudes x freqncia.

FORMA DE ONDA: a representao dos valores instantneos em

funo do tempo.

Espectro do Sinal


Espectro do Sinal


O espectrograma exatamente a vista de cima da figura tridimensional

anterior, ou seja, representa a evoluo da freqncia dos termos (ou do

espectro) do sinal em funo do tempo.

Agora o eixo invisvel a amplitude. Mesmo assim, podemos mostrar a

amplitude dos termos usando uma escala de cores convencionada

previamente (ou tons de cinza em preto e branco).

Espectro do Sinal


Observe a componente de maior nvel (fundamental) em 1000 Hz com cor

vermelha. O harmnico 9, em 9000 Hz bem mais fraco, de cor azul claro.

Espectro do Sinal


A figura seguinte o espectro do sinal, obtido clicando em cima de

espectrograma.

Espectro do Sinal


A figura seguinte um exemplo de espectrograma do sinal de voz feminina

dizendo "favor ligar mais tarde", com dois espectros instantneos,

correspondentes a um som vocal, o "A", onde se destacam raias

chamadas formantes, e um som no vocal produzido pelo "sss" e que mais

parece rudo branco em freqncias mais altas.

Agora bem visvel a evoluo do espectro com o tempo.

Espectro do Sinal


Espectro do Sinal


Uma outra forma de elaborar o espectrograma colocando o eixo de

tempo na vertical e o da freqncia na horizontal, o que em tempo real fica

semelhante a uma cascata ou waterfall.

Espectro do Sinal


Veja a semelhana entre partitura musical e o espectrograma do som

correspondente, na figura ao lado.

A partitura musical a uma das formas mais antigas de espectrograma:

Eixo Vertical = frequncia, Eixo Horizontal = tempo.

Espectro do Sinal

dB (deciBel) e outras unidades logartmicas

dBA, Neper, dBr, dBm, dBw, dBk, dBm0, dBu, dBsr, VU, dB, dBp,

dBi, dBd, S unit, dBFS

O dB uma unidade logartmica muito usada em telecomunicaes, por

pelo menos dois motivos:

1. O ouvido humano tem resposta logartmica (sensao auditiva

versus potncia acstica)

2. Em telecomunicaes, se usam nmeros extremamente grandes

ou pequenos.

O uso de logaritmos torna estes nmeros pequenos e fceis de manipular,

e transforma produtos em somas e divises em subtraes.

O dB um nmero relativo e permite representar relaes entre duas

grandezas de mesmo tipo, como relaes de potncias, tenses, correntes

ou qualquer outra relao adimensional.

Portanto, permite definir ganhos e atenuaes, relao sinal/rudo,

dinmica, etc...

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