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* * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Capítulo 4 Transmissão Digital * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 4.1 Codificação de linha Algumas características Esquemas codificação Outros esquemas * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.1 Codificando linha * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.2 Nível de Sinal versus Nível de Codificação de Dados Amplitude tempo a. Dois níveis de sinal,dois níveis de dados b.Três níveis de sinal,três níveis de dados Amplitude tempo * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.3 Componente DC Amplitude Amplitude tempo tempo a. Um sinal com componente DC b.Um sinal sem componente DC * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Exemplo 1 * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Exemplo 2 Um sinal possui quatro níveis de codificação de dados com 1ms de duração de pulso. Vamos determinar o número de pulsos e de bits por segundo: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.4 Auto-sincronização Amplitude Enviando Tempo Recebendo Tempo * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Exemplo 3 Numa transmissão digital, o relógio do receptor está 0,1% mais rápido que o relógio do transmissor. Quantos bits extras por segundo o receptor irá receber se a comunicação acontece numa taxa de 1kbps? E a 1Mbps ? Solução At 1 Kbps: 1000 bits enviado 1001 bits recebido1 bit extra At 1 Mbps: 1,000,000 bits enviado 1,001,000 bits recebido1000 bit extra * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.5 Esquemas de Codificação Linha de codificação Unipolar Polar Bipolar * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 A codificação unipolar utiliza somente um nível de tensão. Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.6 Codificação Unipolar Amplitude Tempo * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 A codificação polar utiliza dois níveis de tensão (positivo e negativo). Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.7 Tipos de codificação polar * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 No esquema NRZ-L o nível do sinal depende do estado do bit. Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 No NRZ-I qualquer transição entre níveis de tensão representa um bit 1. Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.8 Codificação NRZ-L e NRZ-I tempo tempo * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.9 Codificação RZ * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Um bom esquema de codificação do sinal digital incorpora um relógio de sincronismo para o receptor . Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.10 Codificação Manchester * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 A codificação Manchester usa uma inversão no meio de cada intervalo de sincronização tanto para a sincronização quanto a representação do bit. Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.11 Codificação Manchester diferencial * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 No esquema de codificação Manchester Diferencial, a transição no meio do intervalo de um bit é utilizada somente como mecanismo de sincronização. A representação do bit é definida através de uma inversão ou não no início do bit . Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Na codificação bipolar, usamos três níveis de tensão: positivo, negativo e zero . Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.12 Codificação Bipolar AMI Manchester Diferencial * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.13 2B1Q * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.14 sinal MLT-3 * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 4.2 Codificação de bloco Passos da Transformação Alguns blocos de códigos * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.15 Codifcando blocos * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.16 Substituição do bloco codificado 4- blocos de bits 5- blocos de bits * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Tabela 4.1 Codificação 4B/5B * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Tabela 4.1 Codificação 4B/5B (Continuação) * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.17 Exemplo de codificação 8B/6T * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 4.3 Amostragem Pulse Amplitude Modulation (PAM) Pulse Code Modulation (PCM) Taxa de amostragem: Teorema de Nyquist Quantos bits por amostra? * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.18 PAM * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 A modulação PAM isolada possui muitas aplicações, mas não é tão útil na comunicação de dados. Entretanto, ela é o primeiro passo de outro método de conversão muito conhecido: a modulação PCM . Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.19 Quantização do sinal PAM Amplitude tempo * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.20 Quantização usando sinal e magnitude Sinal do bit - é 1 + é 0 * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.21 PCM Direção de transferência * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.22 De sinal analógico para código digital PCM * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 De acordo com o teorema de Nyquist, a taxa de amostragem deve no mínimo duas vezes a mais alta freqüência do sinal original . Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.23 Teorema de Nyquist tempo * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Exemplo 4 Qual é a taxa de amostragem de sinal cuja largura de banda vale 10kHz (1kHz a 11kHz)? Solução A taxa de amostragem deve ser, no mínimo, duas vezes a mais alta freqüência no sinal. Logo, Taxa de amostragem = 2 (11.000) = 22.000 amostras/segundo * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Exemplo 5 Um sinal é amostrado. Cada amostra requer no mínimo 12 níveis de precisão (+0 a +5 e 0 a 5). Quantos bits serão necessários enviar em cada amostra? Solução Serão necessários 4 bits: 1 bit para representar o sinal e 3 bits para representar o valor (intensidade). Sabemos que 3 bits podem representar 23 = 8 níveis (000 a 111), o que é mais do que necessitamos. A representação em 2 bits para os valores é descartada porque 22 = 4, isso não é suficiente. Por fim, a representação em 4 bits para os valores é grande demais 24 = 16. * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Exemplo 6 Desejamos digitalizar a voz humana. Qual é o número de bits por segundo, assumindo 8 bits por amostra? Solução A voz humana normalmente tem freqüências compreendidas entre 0 e 4.000Hz. Desse modo, a taxa de amostragem é: Taxa de amostragem = 4000 2 = 8000 amostras/segundo Daí, Número de bits por segundo = Taxa de amostragem número de bits por amostra Número de bits por segundo = 8000 8 = 64.000 bps = 64kbps * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Note que é sempre possível deslocar a banda de freqüência de um sinal, centrada numa certa freqüênciacaracterística, antes de amostrá-lo e sem que o deslocamento modifique da banda do sinal. Nesse caso, a taxa de amostragem é duas vezes a largura de banda. Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 4.4 Modos de Transmissão Transmissão Paralela Transmissão Serial * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.24 Transmissão de Dados * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.25 Transmissão Paralela * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.26 Transmissão Serial * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 No modo de transmissão assíncrono, o processo inicia-se com 1 start bit em nível 0. Em seguida, vem um caractere, geralmente em 7 ou 8 bits, e finaliza com um 1 ou mais stop bits em nível 1. Pode ocorrer um período de repouso (marca) entre os caracteres transmitidos no link . Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Assíncrono significa “assíncrono no nível do caracter”, mas no nível de cada bit há sincronismo. O intervalo de sinalização de cada bit é o mesmo . Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.27 Transmissão Assíncrona Enviar Receber Direção do fluxo Stop bit Start bit Dados Gaps entre as unidades de dados * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 No modo de transmissão síncrono, enviamos um bit após o outro sem start/stop bits ou intervalos de repouso. O receptor é responsável pelo agrupamento e pela interpretação dos bits recebidos . Nota: * * * McGraw-Hill The McGraw-Hill Companies, Inc., 2004 Figura 4.28 Tranmissão síncrona
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