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  • Princpios de TelecomunicaesPRT60806

    Aula 19: Modulao por Cdigo de Pulso (PCM)Professor: Bruno Fontana da silva

    2014

    1

  • Bloco de Comunicao Genrico

    Emissor sinais analgicos x sinais digitais

  • Sinais Contnuos

    Possuem um valor definido a qualquer instante de tempo

    (sinais de tempo contnuo).

  • Sinais Discretos

    Possuem valores definidos apenas em alguns instantes de tempo (sinais de tempo discreto).

  • Sinais Analgicos

    Seus valores variam por uma faixa contnua de possibilidades

    (sinais de amplitude contnua).

  • Sinais Digitais

    Possui um nmero limitado, finito, de possveis valores

    (sinais de amplitude discreta).

  • Classificao dos Sinais

    (amplitude)

    Digital

    Analgico

    (tempo) Contnuo Discreto

    AmplitudeDiscreta e

    TempoContnuo

    Amplitude e Tempo

    Discretos

    Amplitude e Tempo

    Contnuos

    Amplitude Contnua e

    TempoDiscreto

  • Vantagens no uso de sinais digitais

    1. O sinal digital mais resiliente ao rudo (dentro de certos limites) em relao ao sinal analgico.

  • Vantagens no uso de sinais digitais

    2. O uso de estaes repetidoras permite a reconstruo de sinais digitais, regenerando sua forma de onda e transmitindo novos pulsos livres de rudo.

    Sinais analgicos, ao serem contaminados com rudo, no podem ser simplesmente amplificados e sua reconstruo mais complexa.

  • Vantagens no uso de sinais digitais

    3. Implementao digital em hardware flexvel e permite o uso de microprocessadores, multiplexadores digitais, circuitos integrados de larga escala, etc.

    4. Sinais digitais podem ser codificados para atingirem taxas de erro to pequenas quanto desejvel, alta fidelidade e segurana.

  • Vantagens no uso de sinais digitais

    5. Comunicao digital mais eficiente que a analgica no balano da troca entre razo sinal-rudo e banda ocupada.

    6. Armazenamento digital relativamente simples e barato, permitindo fcil busca e acesso remoto.

    7. Reproduo de sinais digitais altamente fidedigna e no se deteriora com o tempo.

    8. Custo x performance: decaindo, aumentando a cada 2/3 anos.

  • PCM: CODIFICAO POR MODULAO DE PULSO

    Princpio da converso analgico/digital

  • Converso Analgico Digital (A/D)

    Muitos sinais so obtidos em sua natureza analgica (sinais devoz, sinais de udio de instrumentos, intensidade de luz parafotografias, etc.).

    Por diversos motivos (comunicao, transmisso, armazenamento)encontra-se a necessidade de converter sinais analgicos para odomnio digital, a fim de utiliz-los em sistemas digitais.

  • Converso Analgico Digital (A/D)e Digital Analgico (D/A)

    Etapas de converso A/D e D/A namodulao por cdigo de pulso.

    No conversor A/D, h 3 etapas:

    1) Amostragem

    2) Quantizao

    3) Codificao

  • 1) Amostragem ou Discretizao

    A amostragem ou discretizao (sampling) consiste em obter umvalor do sinal em diferentes instantes de tempo.

    Em geral a amostragem linear com uma frequncia deamostragem (ou perodo de amostragem) fixa =

    1

    .

    Para que a reconstruo do sinal seja possvel, a frequncia deamostragem deve ser no mnimo o dobro da banda do sinal.Para sinais banda base, isso significa o dobro da maior frequnciapresente no espectro.

  • 2) Quantizao

    O sinal amostrado deve ser limitado em amplitude

    de at = Amax Amin .

    Essa faixa de amplitudes deve ser dividida em intervalos

    uniformemente espaados, cuja largura ser =

    .

    O centro dos intervalos o valor quantizado do sinal.

  • 2) QuantizaoExemplo de quantizador de = bits

    com = nveis de quantizao.

    O valor binrio 000 2 foi atribudo amplitude zero, valorcentral de um dos intervalos de quantizao. Portanto, a faixado sinal considerado ir variar de 4 at 3.

    Exemplos:

    Valores do sinal amostrado no intervalo

    2, +

    2so quantizados em 0 000 2.

    Valores no intervalo +

    2, +

    3

    2so quantizados em 001 2.

    Valores no intervalo 3

    2,

    2so quantizados em 100 2.

  • Rudo de Quantizao Linear

    Potncia do sinal: So = Vrms2

    Potncia do rudo de quantizao (erro mdio quadrtico de quantizao):

    Nq =1

    12

    2

    Razo sinal-para-rudo_de_quantizao (SNRq):

    =SoNq

    = 122

    2

  • Efeito da Quantizao e Erro de Quantizao

    (a) Sinal amostrado sem quantizao.

    (b) Sinal quantizado com 3 bits

    ( = 8 nveis de quantizao).

    (a) Erro de quantizao (3 bits)

  • 3) Codificador Binrio

    Cada valor quantizado deve ser transformado numa sequncia debits distinta. Uma sequncia de bits pode ser arranjada em 2

    padres distintos. Portanto, a quantidade de nveis dequantizao dada pela relao:

    = 2

    Consequentemente, o nmero de bits necessrio para L nveis :

    = log2

    log2 L =log

    log 2

    10

    3log10

  • 3) Codificador Binrio

  • Ilustrao Geral da PCM

  • Banda do sinal codificado

    O sinal analgico que est sendo convertido possui uma banda de Hz. Devido ao teorema da amostragem, necessrio um mnimo de 2 amostras por segundo.

    Cada amostra possui bits codificados, portanto a taxa do sinal codificado em bits por segundo (bps) de 2 bps.

    Como concluso, a largura de banda do canal para transmitir um sinal codificado por PCM deve ser = .