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Introdução às Telecomunicações
2- Conceitos Básicos deTelecomunicações
CETUC-PUC/RioCETUC-PUC/RioELE1600 - ELE1600 - IntroduIntrodu ção às Telecomunicaçõesção às Telecomunicações
Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 22
Elementos de um Sistemas deTelecomunicações
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 33
A Fonte
Equipamento que origina a informação que se desejatransmitir: Telefone (fixo ou móvel);
Fax;
TV;
Vídeo conferência;
Computador (dados).
Realiza a transdução da informação.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 44
Transdução
Quando a informação não está na originalmente forma desinal elétrico (como por exemplo na transmissão de vozou vídeo) é necessário o uso de um transdutor pararealizar a conversão.
No exemplo abaixo, a voz (onda sonora, mecânica) éconvertida em sinal elétrico pelo microfone (transdutor).
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 55
O Modulador
O sinal elétrico gerado pelo transdutor não está, em
geral, na forma mais apropriada para transmissão.O
modulador gera um sinal apropriado para transmissão,
cuja amplitude, frequência ou fase varia de acordo com o
sinal elétrico que contém a informação desejada.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 66
O Transmissor
Adequa o sinal modulado ao tipo de canal a ser utilizadona transmissão, ajustando sua frequência e potência.
É o responsável por introduzir o sinal de informação nomeio de transmissão utilizando o equipamento apropriadocomo: antenas em sistemas rádio;
emissores laser em sistemas óticos.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 77
O canal de transmissão
Meio de transmissão entre os pontos distantes Canais com fio
Pares de cobre Cabos coaxiais Fibras óticas
Canais sem fio Enlaces rádio terrestres Enlaces rádio via satélite
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 88
O Receptor e demodulador
O receptor recupera o sinal de informação do canal de
transmissão, reconstituindo o sinal modulado à sua forma
original, realizando a demodulação.
O demodulador realiza o processo inverso do modulador,
retirando a informação da amplitude, freqüência ou fase
do sinal que foi transmitido pelo canal na informação
original para entrega ao destino.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 99
O Destino
• Equipamento análogo ao de origem (fonte)– Telefone (voz)– Fax– TV– Vídeo conferência– Computador (dados)
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 1010
O Destino
Equipamento análogo ao de origem (fonte): Telefone (fixo ou móvel);
Fax;
TV;
Vídeo conferência;
Computador (dados).
Realiza a transdução inversa da informação.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 1111
Ondas eletromagnéticas
Os sistemas de comunicações utilizam ondaseletromagnéticas para transmissão da informação.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 1212
Frequências do sinal
O sinal elétrico periódico contendo a informação pode serrepresentado pela composição de diversos sinaissenoidais de diferentes frequências.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 1313
Séries de Fourier
Para um sinal de período T
O espectro de frequências do sinal é a função G(f) querepresenta a energia do sinal em cada uma de suascomponentes em frequência, 0, f, 2f, 3f, ......
Quanto maior o período do sinal menor a frequênciafundamental f; no limite o somatório transforma-se numaintegral.
T1f
nft2senaa2
1tg
1n
nn0
/
)()(
=
++= !"
=
#$
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 1414
Espectro de frequências de um sinal
Gráfico que ilustra a composição em frequências dosinal.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 1515
Faixa de frequências de um sinal
Quanto mais complexa a informação maior o número decomponentes e o espectro do sinal é quase contínuo,ocupando uma faixa de frequências.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 1616
Modulação
Para transmitir a informação de forma eficiente, énecessário modular o sinal.
A modulação consiste em inserir o sinal de informaçãonum sinal senoidal de frequência mais elevada (aportadora).
O sinal de informação pode ser inserido na amplitude,frequência ou fase da portadora.
A modulação pode ser analógica ou digital.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 1717
Sistemas analógicos e digitais
Sistemas analógicos O sinal analógico (voz, áudio, vídeo) ou digital (dados) que se
deseja transmitir modula diretamente a amplitude ou a frequênciada portadora.
Sistemas digitais Um sinal analógico que se deseja transmitir é primeiro quantizado
em níveis discretos, codificado digitalmente e a seguir utilizadopara modular a amplitude, frequência ou fase da portadora.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 1818
Modulação Analógica
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 1919
Formas de modulação analógica
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 2020
Modulação em Amplitude (AM)
A modulação em amplitude é mais simples deimplementar e o sinal AM ocupa uma faixa de frequênciasmenor que o sinal FM. Entretanto este tipo de modulaçãoé muito sensível à presença de ruído e interferências nocanal, já que a informação é levada na amplitude daportadora (você percebe isto quando ouve uma emissorade rádio difusão AM).
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 2121
Modulação em Frequência (FM)
A modulação em frequência é muito menos sensível aoruído, já que a informação está na frequência daportadora.
Por outro lado, o sinal modulado ocupa uma banda defrequências maior do que a do sinal original (modulante).
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 2222
Modulação Digital
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 2323
Teorema da Amostragem
Se um sinal de faixa limitada é amostrado a intervalosregulares de tempo e a uma taxa igual ou maior que odobro da maior frequência significativa do sinal, asamostras contém toda a informação do sinal original quepode, a partir delas, ser reconstituído.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 2424
V
erro de quantização = V/2n+1
Conversão analógico-digital (A/D) Para tornar finito o número de sinais a serem
transmitidos, o sinal de informação além de amostradoele de ser quantizado e convertido para o formato bináriopor um codificador de fonte.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 2525
Pulse Code Modulation (PCM)Forma básica de codificação de fonte
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 2626
Modulação digital
O modulador utiliza os bits de saída do codificador defonte para gerar as formas de onda a serem transmitidasno canal.
Para maior eficiência, vários bits podem ser combinadosem cada símbolo associado associado a uma diferenteforma de onda.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 2727
L
bpsR
LT
1
T
1BaudsR b
bss
)()( ===
ML 2log=
MBaudsRbpsR 2sb log)()( =
Modulação digital
Se sistema de modulador representa cada L bits por um símbolo, ataxa de transmissão de símbolos Rs (símbolos por segundo ouBauds) está relacionada com a taxa de transmissão de bits Rb (bps).
O número de bits por símbolo é função do número de níveis damodulação M:
A taxa de transmissão em bps é, portanto, dada por:
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 2828
Tipos de modulação digital
Modulações em dois níveis(1 bit por símbolo):
– OOK (on-off keying): a portadora é“ligada” e “desligada” para representaros bits 1 e 0.
– FSK (frequency shift keying): afrequência da portadora é chaveadaentre dois valores para representar osbits 1 e 0.
– PSK (phase shift keying): a fase daportadora é chaveada entre dois valorespara representar os bits 1 e 0.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 2929
Tipos de modulação digital
Modulações de M níveis(log2M= L= bits por símbolo):
– 4-FSK (FSK de 4 níveis);
– 4-PSK (PSK de 4 níveis).
Constelação da modulação:diagrama representando aamplitude e a fase de cadaestado (símbolo) da modulação.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 3030
Tipos de modulação digital
Modulações combinadas em amplitude e fase Para obter níveis mais elevados de modulação utilizam-se
variações combinadas de amplitude e fase do sinal.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 3131
Tipos de modulação digital
Modulações combinadas em amplitude e fase Modulações com número de níveis elevados são mais eficientes
em termos de de capacidade de transmissão (mais bits porsímbolo) porém mais sensíveis ao ruído no canal.
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 3232
Técnicas de Acesso
Um canal de comunicações tem capacidade suficiente, em termos delargura de banda ou taxa de bits para transmitir diversos sinais dediferentes usuários em comunicação simultânea.
A questão é como combinar os diversos sinais, para transmissão nomesmo canal e os separar do lado da recepção, recuperando asinformações individuais de cada usuário.
Para isto podem ser utilizadas diferentes técnicas de acesso (ou demultiplexação): Múltiplo acesso por divisão em frequência (FDMA)
Múltiplo acesso por divisão no tempo (TDMA)
Múltiplo acesso por divisão em código (CDMA)
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FDMA
Os sinais de cada canal sãotransmitidos usando diferentesfrequências centrais deportadora (RF ou rádiofrequência)
Exemplo: AMPS (AdvancedMobile Phone System): Sistema celular analógico com 932
canais de 30 kHz (42 canais paracontrole);
Bandas A e B com 25 MHzcada:12,5 MHz nos canais direto(base para móvel) e 12,5 MHz noscanais reversos (móvel para base),
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 3434
TDMA
Diversos canais utilizam a mesmafrequência central de RF sendotransmitidos em diferentesintervalos de tempo
um maior número de canais
por portadora implica numa
maior taxa de transmissão e
requer maior faixa
Os sistemas TDMA são, de fato,TDMA/FDMA.
Exemplo: D-AMPS, GSM
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Capítulo Capítulo 2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações2 - Conceitos Básicos de Telecomunicações 3535
CDMA
Sinais de banda estreita de cada canalsão combinados com diferentes sinaispseudoaleatórios de faixa larga (código).
Os sinais resultantes são transmitidosdurante todo o tempo sobre toda a faixadefrequências.
No receptor, a multiplicação do sinalpelas mesmas sequências ortogonaispermite separar os diferentes canais.
Exemplo: CDMA padrão celular IS-95
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