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McGraw-Hill
The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004
Capítulo 5
Transmissão
Analógica
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McGraw-Hill
The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004
5.1 Modulação de Dados Digitais
Conversão Analógica digital
Amplitude Shift Keying (ASK)
Frequency Shift Keying (FSK)
Phase Shift Keying (PSK)
Quadrature Amplitude Modulation (QAM)
Comparação Bit/Baud 
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McGraw-Hill
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Figura 5.1 Modulação Digital
Conversão
Digital p/ 
Analógica 
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McGraw-Hill
The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004
Figura 5.2 Tipos de modulação Digital-Analógico
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McGraw-Hill
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A taxa de transmissão é o número de bits por segundo. A taxa de modulação é a quantidade de modulações por segundo. A taxa de transmissão é sempre maior do que ou igual a taxa de modulação .
Nota:
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McGraw-Hill
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Exemplo 1
Um sinal analógico transporta 4 bits por símbolo. Se a linha é sinalizada (modulada) 1000 vezes por segundo, determine as taxas de transmissão e de modulação. 
Solução
Taxa de modulação = 1000 bauds por segundo (baud/s)
Taxa de transmissão = 1000 x 4 = 4000 bps
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McGraw-Hill
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Exemplo 2
A taxa de transmissão de um determinado sinal é 3000bps. Se cada símbolo corresponde a 6 bits, qual é a taxa de modulação desse sinal??
Solução
Taxa de modulação = Taxa de transmissão  Número de bits por símbolo = 3000  6 = 500 baud/s baud/s
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Figura 5.3 ASK
Tempo
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Figura 5.4 Relação entre largura de banda e taxa de modulação ASK
Amplitude
Freqüência
Largura de banda mínima = Nbaud
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Exemplo 4
Para um dado sinal ASK de largura de banda de 5000Hz, quanto valem as taxas de transmissão e de modulação? 
Solução
A taxa de modulação ASK é idêntica à largura de banda, isto é, a menos de unidade da medida, 5000baud/s. Como essas taxas são idênticas na modulação ASK, a taxa de transmissão também vale 5000bps.
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The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004
Exemplo 5
Dada uma largura de banda de 10kHz (1kHz a 11kHz), desenhe o diagrama ASK full-duplex do sistema. Determine as freqüências das portadoras e as larguras de banda em cada direção. Assuma também que não existe separação entre as bandas nas duas direções. 
Solução
Para a modulação ASK full-duplex, a largura de banda em cada direção vale:
Bw=10kHz/2=5kHz
As freqüências das portadoras podem ser escolhidas no meio de cada banda (veja Fig. 5.5).
fc(direta) = 1kHz + 5kHz/2 = 3,5kHz
fc(inversa) = 11kHz  5kHz/2 = 8,5kHz
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Figura 5.5 Solução para o Exemplo 5
Freqüência
Freqüência
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Figura 5.6 FSK
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Figura 5.7 Relação entre taxa de modulação e largura de banda FSK
Amplitude
Freqüência
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Exemplo 6
Determine a largura de banda mínima para transmitir um sinal FSK a 2000bps. Assuma que a transmissão ocorre no modo half-duplex e que as portadoras estão separadas de 3kHz.
Solução
Para FSK, se fc1 e fc2 são as freqüências das portadoras, então:
BW = Nbaud + fc1 - fc0 
Além disso, a taxa de modulação é igual à taxa de transmissão. Assim, 
BW = bit rate + fc1 - fc0 = 2000 + 3000 = 5000 Hz
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McGraw-Hill
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Exemplo 7
Determine a taxa de transmissão máxima de um sinal FSK se a largura de banda do meio vale 12kHz e a diferença entre as duas portadoras é 2kHz. Assuma transmissão no modo full-duplex.
Solução
Como a transmissão ocorre no modo full-duplex, em cada direção é reservada uma banda de 6kHz. Se fc1 e fc2 são as freqüências das portadoras, então:
BW = Nbaud + fc1  fc0 
Taxa de modulação = BW  (fc1  fc0) = 6kHz  2kHz = 4000baud/s
Outra vez a taxa de transmissão é numericamente igual à taxa de modulação, isto é, 4000bps.
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Figura 5.8 PSK
Amplitude
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Figura 5.9 Constelação PSK 
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Figura 5.10 O método 4-PSK 
Amplitude
Tempo
Taxa de transmissão = 10
Taxa de modulação = 5
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Figura 5.11 Características 4-PSK 
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Figura 5.12 Características 8-PSK 
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Figura 5.13 Relação entre taxa de modulação e largura de banda PSK
Freqüência
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Exemplo 8
Determine a largura de banda para um sinal 4-PSK transmitido a 2000bps. Considere que a transmissão ocorre no modo half-duplex. 
Solução
Para a 4-PSK, a taxa de modulação é numericamente a metade da taxa de transmissão. Assim, a taxa de modulação vale 1000baud/s. Um sinal PSK requer uma largura de banda igual à taxa de modulação desse sinal. Logo, a largura de banda deve valer 1000Hz = 1kHz
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Exemplo 9
Dada uma largura de banda de 5kHz para uma sinal 8-PSK, quais são as taxas de modulação e de transmissão?
Solution
Para a técnica PSK, a taxa de modulação é numericamente igual à largura de banda. Isto significa que as modulações ocorrem a 5000baud/s. Mas, a técnica 8-PSK transmite dados a uma taxa de três vezes a taxa de modulação. Portanto, a taxa de transmissão de dados deve ocorrer a 15.000 bps.
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A técnica Quadrature Amplitude Modulation (QAM) é uma combinação das técnicas ASK e PSK elaborada de maneira a aumentar o número de bits transmitidos (bit, dibit, tribit, etc.) para uma dada taxa de modulação .
Nota:
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McGraw-Hill
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Figura 5.14 A Constelação 4-QAM e 8-QAM 
1 Amplitude,4 fases
2 amplitudes,4 fases
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Figura 5.15 Domínio de tempo para o sinal 8-QAM 
Amplitude
Tempo
Taxa de transmissão = 24
Taxa de modulação = 8
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Figura 5.16 Constelação 16-QAM 
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McGraw-Hill
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Figura 5.17 Taxa de transmissão e taxa de modulação
Taxa de modulação = N
Taxa de transmissão = N
Taxa de modulação = N
Taxa de transmissão= 2N
Taxa de modulação = N
Taxa de modulação = N
Taxa de transmissão = 3N
Taxa de transmissão = 4N
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Tabela 5.1 Comparação Bit e baud rate 
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Exemplo 10
Uma constelação consiste de 8 pontos igualmente espaçados sobre um círculo. Se a taxa de transmissão vale 4800 bps, qual é a taxa de modulação? 
Solução
A constelação sugere uma modulação 8-PSK com pontos igualmente espaçados de 45º entre si. Como 23 = 8, podemos transmitir 3 bits simultaneamente num único intervalo de modulação. Assim, a taxa de modulação deve ser:
		4800 / 3 = 1600 baud
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Exemplo 11
Determine a taxa de transmissão de um sinal modulado a 1000 bauds num sistema 16-QAM.
Solução
Um sinal 16-QAM transmite 4 bits por modulação porque log2 16 = 4. Portanto, 
	 (1000)(4) = 4000 bps
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Exemplo 12
Determine a taxa de modulação de um sinal 64-QAM transmitido a 72.000 bps .
Solução
Um sinal 64-QAM transmite 6 bits por modulação porque log2 64 = 6. Portanto, 
 72000 / 6 = 12,000 baud
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5.2 Modems Analógicos
Padrões de modems
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Um canal de voz possui uma largura de banda de 2400Hz para transmissão de dados .
Nota:
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Figura 5.18 Largura de banda da linha telefônica
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Modem significa modulator/demodulator
Nota:
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Figura 5.19 Modulação/demodulação
Rede telefônica
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Figura 5.20 A constelação V.32 e largura de banda
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Figura 5.21 A Constelação V.32bis e largura de banda
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Figura 5.22 Modem convencional
Amostragem e ruído
 limitam a comunicação de A para B
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Figura 5.23 Modem 56K
Amostragem e ruídos
 aqui limitam a comunicação
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5.3 Modulação e Sinal Analógico
Modulação em Amplitude (AM) 
Modulação em freqüência (FM)
Modulação em fase (PM)
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Figura 5.24 Modulação de analógico para analógico
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Figure 5.25 Tipos de modulação analógico para analógico
Modulação analógico/analógico
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A largura de banda total requerida para transmissão AM pode ser determinada a partir da largura de banda do sinal de áudio: 
BWt = 2 x BWm
Nota:
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Figura 5.26 Modulação em Amplitude (AM)
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McGraw-Hill
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Figura 5.27 Largura de banda AM 
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McGraw-Hill
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Figura 5.28 Alocação de banda AM 
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McGraw-Hill
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Exemplo 13
Temos um sinal de áudio com uma largura de banda de 4kHz. Qual deve ser a largura de banda necessária se desejarmos modular esse sinal usando AM? Ignore a regulamentação do FCC.
Solução
Um sinal de AM requer um sinal de largura de banda igual a duas vezes a freqüência do sinal original: 
	 BW = 2 x 4 KHz = 8 KHz
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A largura de banda total requerida para transmissão AM pode ser determinada a partir da largura de banda do sinal de áudio: BWt = 2 x BWm.
Nota:
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Figura 5.29 Modulação em freqüência
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Figure 5.30 Largura de banda em FM
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McGraw-Hill
The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004
A largura de banda total requerida para transmissão FM pode ser determinada a partir da largura de banda do sinal de áudio: 
BWt = 10  BWA 
Nota:
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Figura 5.31 Alocação de banda FM 
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Exemplo 14
Se tivermos um sinal de áudio com uma largura de banda de 4kHz, qual é a largura de banda necessária para transmiti-lo se desejarmos modular esse sinal em FM? Ignore a regulamentação do FC .
Solução
Um sinal de FM requer uma largura de banda de 10 vezes maior que o sinal original. Assim:
	 BW = 10 x 4 kHz = 40 kHz