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FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 CODIFICAÇÃO DE LINHA GRUPOS 1 e 2: NRZ NRZ significa Non-Return to Zero, não retorna a zero dentro do tempo de bit. Existem dois tipos de codificação NRZ: NRZ-Level e NRZ-Diferencial. 1.1 NRZ-Level: - Formato básico (“níveis TTL”); - Transmissão a curta distância com eficiência de 100% - Necessita de sinal de “clock” em separado - Problemas: - perda de sincronismo para longas sequências do mesmo bit - inversão dos níveis (troca dos fios) resulta na decodificação errada de todos os símbolos - Subdivide-se em NRZ unipolar ou NRZ polar. 1.1.1 NRZ-Unipolar: Dois níveis de tensão diferentes para bits 0 e 1: Bit 1: tensão positiva Bit 0: tensão zero As tensões são constantes durante o tempo de duração do bit. O tempo de duração do bit deve ser o mesmo para ambos os tipos de pulso. 1.1.2 NRZ-Polar (ou NRZ-Bipolar): Dois níveis de tensão diferentes para bits 0 e 1: Bit 1: tensão positiva Bit 0: tensão negativa As tensões são constantes durante o tempo de duração do bit. O tempo de duração do bit deve ser o mesmo para ambos os tipos de pulso. FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 1.2 NRZ-Diferencial Os bits são codificados com alternância de nível no início do tempo de bit (transições), em vez de valores de amplitude absolutos. A ideia essencial é criar transições Pode ser unipolar ou bipolar As técnicas comuns são - NRZ-M (Mark) - NRZ-S (Space) 1.2.1 NRZ-Mark Mudança de nível no início de tempo de bit para o bit 1 e mantém o nível para o bit 0 Bit 1: Mudança de tensão Bit 0: Mantém tensão anterior 1.2.2 NRZ-Space Mudança de nível no início de tempo de bit para o bit 0 e mantém o nível para o bit 1 Bit 1: Mantém tensão anterior Bit 0: Mudança de tensão 1.3 Caraterísticas: Perda de sincronismo em longas sequências: - Do mesmo bit em NRZ Unipolar e NRZ Bipolar - Longa sequência de zeros em NRZ-M - Longa sequência de uns em NRZ-S FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 CODIFICAÇÃO DE LINHA GRUPOS 3 e 4: RZ, AMI e HDB3 Para não perder sincronismo, é necessária a existência de transições: - linha paralela (extra) de clock - códigos bifásicos - códigos RZ–Return to Zero (RZ, AMI, HDB3, Manchester, e outros) 2.1 RZ Os códigos RZ (Return to Zero) mudam de nível a meio do tempo de bit, ou seja, têm mais transições que NRZ, o que implicam em aumento da largura de banda necessária para a transmissão. Bit 1: tensão positiva e volta para zero no meio do tempo de bit Bit 0: tensão zero 2.2 AMI (Alternated Mark Inversion) Esta codificação consiste em gerar marcas (pulsos) positivas e negativas alternadamente cada vez que o bit é 1. Os bits 0 tem tensão igual a zero. Bit 1: alterna tensão positiva e negativa (ambos voltam para zero no meio do tempo de bit) Bit 0: tensão zero FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 2.3 HDBn High Density Bipolar de ordem n. O mais comum é o de ordem 3 (HDB3), utilizado em equipamentos de telefonia. Elimina problemas de sincronismo do AMI, já que evita sequências de mais de n zeros sucessivos, através da substituição do zero “n+1” por uma marca de violação (V), que é um pulso com a mesma polaridade do pulso anterior. A regra da codificação do HDB3 é substituir toda sequência de quatro zeros consecutivos pela sequência B00V ou 000V, onde B é um pulso em conformidade com a regra AMI, e V representa um pulso que viola a regra AMI. Ou seja, o quarto zero numa sequência é sempre transmitido como um pulso que viola a regra da alternância (V). Após a primeira sequência de 4 zeros, para as sequências consecutivas, o primeiro zero da sequência é substituído por um pulso que respeita a regra da alternância (B) e o quarto zero, por um pulso que viola essa regra (V) Esta codificação pode ser NRZ ou RZ, dependendo da especificação de cada transmissão. Exemplos: 1) 2) FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 CODIFICAÇÃO DE LINHA GRUPOS 5 e 6: Manchester e CMI 3.1 Manchester Transição no meio de cada período de bit, ou seja, é um código bifásico. A transição serve como clock e dado; Pode-se adotar dois padrões: Padrão de G.E. Thomas: Bit 1: transição de baixo para alto Bit 0: transição de alto para baixo Padrão do IEEE 802.3: Bit 1: transição de alto para baixo Bit 0: transição de baixo para alto 3.2 CMI Code Mark Inversion é um código polar onde cada bit é representado por 2 bits, aumentando, assim, a taxa de sinalização (número de símbolos). Neste código, os zeros são sempre representados por “01”, e as marcas (bit 1) são representadas alternadamente por “00” e “11”. A ocorrência da sequência “10” no decodificador é interpretada como erro. Bit 1: “00” e “11” alternadamente Bit 0: sempre “01”. FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 CODIFICAÇÃO DE LINHA GRUPOS 7 e 8: 4B/3T e 2B1Q 4.1 4B/3T Neste código, os dígitos binários são agrupados em grupos de 4 bits, e cada grupo de 4 bits é convertido em 3 dígitos ternários (+, 0, -). Como na conversão de 16 combinações binárias em 27 combinações ternárias existem muitas sequências sobrando, a conversão é feita de forma que sejam utilizadas duas sequências diferentes para aquelas combinações que têm uma polarização (disparidade) de corrente contínua (valor médio do sinal transmitido). A escolha do modo é feita de acordo com o valor médio atual da componente contínua do sinal, se o nível médio é positivo, utiliza-se a sequência do modo negativo e vice-versa. Para o cálculo da média da componente contínua, some todos os sinais com polaridade positiva e todos com polaridade negativa, o que for maior é a polaridade do nível médio do sinal. A sequência 000 não é utilizada. FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 4.2 Código 2B1Q É um tipo de código multinível, que aumenta a taxa de transmissão mantendo a taxa de sinalização. No 2B1Q (2 bits → 1 símbolo quaternário), para cada tempo de símbolo, são codificados 2 bits, o que dá um total de 4 níveis. Utilizado na codificação de linha de redes telefônicas digitais. FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 MODULAÇÃO DIGITAL GRUPOS 9 e 10: Modulação Digital – ASK, FSK, PSK e DPSK Modulação digital é utilizada para transmitir dados binários por um canal de comunicação passa-faixa com limites de frequência fixos. Funciona deslocando um sinal em banda base para uma frequência mais alta. Em outras palavras, “transforma” um sinal digital em um sinal analógico. Exemplos: - Comunicações digitais por radiofrequência (TV digital, Wi-Fi, etc.); - Modems em meios de transmissão guiados (internet DSL, TV digital por cabo, etc). Técnicas de modulação binária: Processo de modulação consiste do chaveamento da amplitude, da frequência ou da fase de uma portadora entre dois possíveis valores correspondentes ao 0 e ao 1. Técnicas básicas de modulação digital: - ASK (amplitude shift keying) - FSK (frequency shift keying) - PSK (phase shift keying) 5.1 ASK Amplitude Shift Keying – o sinal digital modifica a amplitude da portadora.Onde: fc = frequência da portadora Ac = amplitude da portadora Tb = duração de um símbolo A modulação ASK usa somente dois níveis de tensão para representar a informação: a tensão mínima (zero volts) representa o bit zero e a tensão máxima representa o bit um; Nesse caso dizemos que temos dois “símbolos”, um símbolo para cada bit; FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 5.2 FSK Frequency Shift Keying – o sinal digital modifica a frequência da portadora. f1 = frequência associada ao símbolo binário 1 f2 = frequência associada ao símbolo binário 0 Podemos interpretar uma modulação FSK como a soma de dois moduladores ASK com portadoras distintas, uma para o bit 1 e outra para o bit 0. 5.3 PSK Phase Shift Keying – o sinal digital modifica a fase da portadora. Onde π é a fase da portadora Neste sinal existe uma portadora que é sempre transmitida, sendo apenas sua fase alterada. No caso do sinal de 2 níveis, são utilizadas as fases 0º e 180º. Também chamada da BPSK (Binary Phase Shift Keying). 1 0 FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 MODULAÇÃO DIGITAL GRUPOS 11 e 12: Modulação Digital Multinível (BPSK, QPSK e 16-QAM) As modulações ASK e PSK podem ser combinadas produzindo modulações nas quais os símbolos podem representar mais do que 1 bit, resultando em uma maior taxa de transmissão. Para representar as diferentes modulações é comum utilizar o diagrama de fase ou constelação do modulador. Este diagrama representa a amplitude e a fase dos símbolos. Neste diagrama, os eixos x e y representam, respectivamente, o cos(ωt) e sen(ωt), onde ω = 2πf, e o par de coordenadas dos dois eixos define qual fase o sinal está modulado. Além disso, quanto mais afastado do centro do diagrama, maior a amplitude do sinal. A figura abaixo representa o diagrama de constelação de uma configuração possível para a modulação QPSK, no qual são transmitidos 2 bits por símbolo, todos com mesma amplitude, e com os seguintes valores de fase para cada combinação de bits: 10 : 45º 11 : 135º 01 : 225º 00 : 315º 6.1 BPSK BPSK significa Binary Phase-shift Key, e é a forma mais simples de modulação por deslocamento de fase. Seu diagrama de constelação e o sinal no domínio do tempo estão mostrados abaixo (é possível ter variações). Pode ser observado que o bit 1 tem fase igual a 0º e o bit 0 tem fase igual a 180º. Cada símbolo transmite apenas 1 bit. FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 6.2 QPSK QPSK significa Quadrature Phase-shift Key, e é uma técnica de modulação multi-nível, onde cada sinal (símbolo) carrega dois bits. Tem maior eficiência espectral que o BPSK, porém o receptor é mais complexo. Um exemplo de diagrama de constelação é o seguinte (é possível ter variações): 00 : 45º 01 : 135º 11 : 225º 10 : 315º As figuras abaixo apresentam outros exemplos de diagrama de constelação da modulação digital QPSK, com o sinal correspondente no domínio do tempo. FACULDADE BRASILEIRA Recredenciada pela Portaria/MEC No 783 de 07.08.2015 – D.O.U. de 10.08.2015 6.3 QAM QAM significa Quadrature Amplitude Modulation, na qual as modulações ASK e PSK são combinadas produzindo modulações onde os símbolos podem representar mais do que 1 bit, resultando em uma maior taxa de transmissão para uma mesma largura de banda. Desta forma, na modulação QAM, tanto a fase como a amplitude da portadora variam de acordo com a informação digital a ser transmitida. A modulação QAM pode ser de vários tipos, dependendo do número de bits por símbolo que são transmitidos. A tabela ao lado mostra alguns tipos de modulação QAM e o número de bits por símbolo. Tomando como exemplo o 8-QAM, é possível transmitir 3 bits por símbolo. Neste caso, há 8 diferentes símbolos que são modulados em amplitude e fase. Uma das possíveis configurações de diagrama de constelação e seu sinal no domínio do tempo estão mostrados abaixo: Neste caso, é possível observar 2 níveis de amplitude e 4 valores de fase diferentes, mas existem outras configurações de diagrama de constelação para realizar a modulação 8-QAM. Para efeito de comparação, na figura abaixo estão mostrados os diagramas de constelação para modulações QPSK, 16-QAM e 64-QAM.
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