Transmissão de Dados - Unidade 2 - Aula 5

8/18/2019 Transmissão de Dados - Unidade 2 - Aula 5

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UNIDADE II

Aula 2 – Modulação – parte 5

Fonte: Rodrigo Semente e TELECO


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Técnicas de Modulação Digital•As técnicas de modula ão de sinais com portadoras se utilizam de

características como a amplitude, a freqüência e a fase da onda (senoide). Astrês formas básicas de modulação usadas na transmissão de sinais digitais são(Rodrigues, 2000):

•ASK;•FSK;

•PSK.•Muitas técnicas de modulação digital são usadas nos sistemas modernos decomunicação sem fio, alguns possuem diferenças sutis entre si pertencendo auma am a e cn cas espec cas. a e ao pro e s a ana sar o o e vo a seratendido levando em consideração os seguintes parâmetros (Rappaport, 2008):

••Bom funcionamento em múltiplos percursos;•Ocupação de largura de banda mínima.


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Modulação PSK (Phase Shift Keying)•A modulação por chaveamento da fase modula alterando apenas a fase da ondaportadora (amplitude e freqüência permanecem iguais).•Estas alterações ocorrem através do deslocamento de fase a fim de representar

os bits a serem transmitidos. Este tipo de modulação é bastante resistente aru os sen o c men e egra a as por comp e o ao ongo e um percurso.•À seguir, apresentam-se alguma técnicas que usam o PSK como base(Rodrigues, 2000).

•BPSK (Binary Phase Shift Keying)•O chaveamento por deslocamento de fase binário é a forma mais simples de

“ ” “ ”.versa faz-se uma alteração de fase da portadora de 180° em relação aoângulo anterior.


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Modulação BPSK - Simulação•O diagrama de blocos que representa a simula ão da modula ão BPSK noSimulink é vista abaixo. Note que o ruído branco, agora foi inserido (AWGN):


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Modulação BPSK – parâmetros da simulação• – ,tempo de amostragem: 1s

•Bloco BPSK Modulado (BPSK Modulator Baseband) – deslocamento de fase 0rad amostra em or símbolo: 5•Bloco AWGN Channel – alimentação inicial: 67; modo: relação sinal/ruído (SNR);SNR(dB): -10 dB (devido ao fato de estarmos provocando a diminuição dapotência do sinal transmitido é que o valor é expresso negativamente); potência

de entrada do sinal (watts): 0,001 w (1e-3). Esse valor é geralmente o mesmovalor do transmissor de um roteador/placa de rede Wi-Fi.•Quadrature Sine (Sine Wave) – Tipo de seno: baseado no tempo; tempo: usar otempo de simulação; amplitude: 1; bias: 0; frequência: 2*pi*4 rad/seg; phase: pi(rad); tempo de amostragem: 0.0001.

•I-phase Cosine (Sine Wave) – mesmos parâmetros do bloco de quadratura, coma diferença na fase, que deve ser pi/2 rad (cosseno).•Error Rate Calculation – Atraso de recebimento e de computação: 0 s; Modo decomputação: quadro inteiro; dados de saída: porta.• - orma o: an ; aprox maç o ec ma : ; empo e amos ragem: -

•Tempo de simulação: 5s.


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Modulação BPSK – gráficos da simulação•


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Modulação DPSK (Differential Phase Shift Keying)

• Na modulação por chaveamento de fase diferencial a fase daportadora não muda a cada transição de bit “0” para “1” e vice versa esim na mudança ou não da fase. Nela as seqüências de bits deinformação passam por um processo de codificação diferencial antes deserem modulados por um modulador BPSK, onde ao final o símbolomodulado ermanece inalterado caso o anterior se a “0” e alterado se for

“1”.

“ ”•portadora em 180° e o bit “0” que a fase da mesma será mantida.Entretanto mesmo possuindo, pelos fatores apresentados, complexidadereduzida do receptor perde em eficiência energética para a técnica

BPSK (Rappaport, 2008).


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Modulação DPSK - Simulação•O diagrama de blocos que representa a simula ão da modula ão DPSK noSimulink é vista abaixo. Note a presença do ruído branco (AWGN):


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Modulação DPSK – gráficos e parâmetros da simulação• .da simulação se equivalem ao BPSK. A taxa de erro de bits (BER%) é bem maior

que o BPSK, atestando a teoria vista. O tempo de simulação foi de 2,5 s.


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Modulação QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)

•O chaveamento por deslocamento de fase em quadratura veio aperfeiçoar astécnicas anteriores através do aumento da eficiência espectral. Esta se utilizada

de variação de fase a cada 90° podendo assim representar dois bits (dobro do, aumen an o a ve oc a e e ransm ss o os a os o ro a e c nc a

de banda) (Rappaport, 2008).• Mantém probabilidade de erro idêntica ao BPSK com exatamente a mesma

,

informação de freqüência e fase da portadora (detecção coerente) o que paraambientes sujeitos a degradação multipercuso (Ex: telefonia celular) resulta em

, .


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Modulação QPSK - Simulação•O diagrama de blocos que representa a simula ão da modula ão QPSK noSimulink é vista abaixo. Note a presença do ruído branco (AWGN):


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Modulação QPSK – gráficos e parâmetros da simulação• .da simulação se equivalem ao BPSK. O sinal foi gerado pelo bloco RandomInteger Generator, com 4 bits/símbolo e tempo de amostragem de 0,5s O tempode simula ão foi de 5 s.


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Modulação OQPSK (Offset Quadrature Phase ShiftKeying)

•O OQPSK também conhecido como QPSK deslocado surge para minimizar osefeitos de alargamento espectral, permitindo amplificação com amplificadoresnão-lineares, mais eficientes que os lineares.•Com ele o sinal pode passar por amplificação não linear e continuar ocupando amesma largura de banda da técnica anterior (não formação de lobos laterais).

• O termo off-set surge pois alternativamente ao QPSK, onde os bits dos feixesque serão modulados em fase e em quadratura possuem transição em temposiguais, o OQPSK os bits relativos ao feixe em quadratura sofrem umdeslocamento no tempo em relação aos bits do eixe em ase, de meio s mbolo(Rodrigues, 2000).

•Este deslocamento não altera o espectro de freqüência sendo ideal suaap caç o em me os nos qua s a e c nc a e argura e an a, a a xa po nc a(baixo consumo de energia), são priorizados (Rappaport, 2008).•Em relação à taxa de erro de bits, a modulação OQPSK mostra-se muito mais

.


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Modulação OQPSK - Simulação•O diagrama de blocos que representa a simula ão da modula ão OQPSK noSimulink é vista abaixo. Note a presença do ruído branco (AWGN):


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Modulação OQPSK – gráficos e parâmetros da simulação•O resultado da simula ão corresponde à modula ão real OQPSK. Osparâmetros da simulação se equivalem ao BPSK. O sinal foi gerado pelo blocoRandom Integer Generator, com 4 bits/símbolo e tempo de amostragem de 0,5s

O tempo de simulação foi de 5 s. Note que a BER% é bem melhor que asmodulações anteriores


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Modulação QPSK π/4 (Phase Shift Keying π/4)

•Esta técnica de modulação é o meio termo entre QPSK e OQPSK. Nela tem-se ochaveamento por deslocamento de fase e em quadratura, os conjuntos de bits

são escolhidos de duas constelações QPSK deslocadas de π/4 entre siresu an o em eren es ases. ernan o en re uas cons e aç es eren es,a cada bit garante deslocamento de fase igual a múltiplo de 45º realizandorecuperação de relógio e sincronização do receptor (Rappaport, 2008).•

pontos visinhos na constelação. Não se faz necessária a utilização de detecçãocoerente, o que simplifica o projeto do receptor (Rodrigues, 2000).


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Modulação QPSK π/4 - Simulação•O diagrama de blocos que representa a simula ão da modula ão QPSK π/4 noSimulink é vista abaixo. O ruído branco foi suprimido por não ter efeito nestasimulação.


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Modulação QPSK π/4 – gráficos e parâmetros da simulação•O resultado da simula ão corresponde à modula ão real QPSK π/4 . Osparâmetros da simulação se equivalem ao BPSK. O sinal foi gerado pelo blocoRandom Integer Generator, com 4 bits/símbolo e tempo de amostragem de 0,5s

O tempo de simulação foi de 5 s.


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Modulações Digitais: Modulação PSK – Trabalho 1 – Unidade 2 –grupo 4:

. _ _ . ,parâmetro do ruído gaussiano branco (WGN) para uma relação

sinal/ruído (S/N) de 10, 20, 30, 40 e 50 dB negativos.. ere a s mu ação s para ca a um os va ores e e ve a o

comportamento da portadora e do sinal de saída, bem como a taxade erro de bits (BER%).

3. Pergunta-se: O comportamento da portadora modificou-se? Se sim,como ela se apresentou em cada um dos valores de S/N? E emrela ão ao BER% ele ermaneceu i ual ou alterou-se ara cada umdos valores de S/N? Caso tenha ficado igual em alguns valores,porque isso ocorreu? Baseado nos valore de BER% de cada um dos

, .4. Realize o mesmo estudo para a modulação OQPSK

(OQPSK_novo_otimo.mdl).

BPSK e o OQPSK e confirme, através desta comparação, que oOQPSK é, de fato, mais eficiente em termos de BER% que o BPSK.

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