Questões sobre multiplexação e modulação

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1) O que é modulação e por que é usada? 
Em telecomunicações, a modulação é a modificação de um sinal eletromagnético inicialmente 
gerado, antes de ser irradiado, de forma que este transporte informação sobre uma onda 
portadora (A onda portadora é um sinal senoidal caracterizado por três variáveis: amplitude, 
frequência e fase. Modulação analógica. Também classificada como modulação de onda 
contínua, na qual a portadora é uma onda cosenoidal, e o sinal modulante é um sinal analógico 
ou contínuo. As técnicas de modulação para sinais analógicas mais utilizadas são a Modulação 
em Amplitude -AM, Modulação em Frequência - FM e Modulação em Fase - PM. 
2) Quais as operações da modulação? 
TDM – Síncrono (multiplexação por divisão de tempo) - Na multiplexação por divisão de 
tempo o meio de transmissão é dividido em canais e os mesmos são divididos em espaços de 
tempo pré-definidos chamados Frames ou quadros. Os Frames são subdivididos em intervalos 
de tempo chamados slots que não precisam ser do mesmo tamanho. Os canais TDM são como 
um trem, onde os vagões são os frames e os slots ficam dentro do vagão. Sempre que se 
procede à transmissão dos dados, é alocado um frame de tamanho fixo. 
TDM – Assíncrono - A diferença entre o TDM síncrono e assíncrono é que no assíncrono não 
existe frames, o que o torna mais eficiente, pois nos frames pode haver espaços vazios de 
slots. Os slots são enviados no canal e a cada slot é adicionado um cabeçalho. 
FDM – (multiplexação por divisão de frequência) - No FDM os bits são alocados de acordo 
com a frequência. Um canal de transmissão é dividido em várias faixas de frequência lógica 
que são medidos em Hertz. 
3) Qual a função de um MODEM? 
É o processo pelo qual se modificam as características de uma onda de rádio ou elétrica, de 
forma que as alterações representem informações significativas para o ser humano ou para 
uma máquina. 
 
4) Explique o que são uma onda portadora e onda modulada. 
Onda portadora, é sobre a qual é transmitido o sinal com a informação, para facilitar a 
transmissão do sinal através dos meios físicos e adequar as frequências aos sistemas de 
comunicação 
Modulação é o processo no qual a informação a transmitir numa comunicação é adicionada a 
ondas eletromagnéticas. O transmissor adiciona a informação numa onda básica de tal forma 
que poderá ser recuperada na outra parte através de um processo reverso chamado 
demodulação. 
 
 
5) O que é espectro? 
No âmbito científico um espectro é uma representação das amplitudes ou intensidades - o que 
geralmente traduz-se por energia - dos componentes ondulatórios de um sistema quando 
discriminadas uma das outras em função de suas respectivas frequências. 
 
6) Explique a multiplexação 
Na telecomunicação, a multiplexação é uma técnica que consiste na combinação de dois ou 
mais canais de informação por apenas um meio de transmissão usando um dispositivo 
chamado multiplexador 
 
7) Quais são os possíveis tipos básicos de modulação existentes? Classifique-as e 
descreva basicamente como cada uma opera. 
Modulação em Amplitude ou simplesmente AM (do inglês Amplitude Modulation – 
Amplitude Modulada), é a forma de modulação em que a amplitude de um sinal senoidal, 
chamado portadora, varia em função do sinal de interesse, que é o sinal modulador. A 
frequência e a fase da portadora são mantidas constantes. Matematicamente, é uma 
aplicação direta da propriedade de deslocamentos em frequências da transformada de 
Fourier. 
A modulação por amplitude, devido a uma série de limitações, principalmente a questão 
do ruído, estava fadada ao desuso, hoje porém, devido ao avanço dos sinais digitais está 
voltando como forma de modulação. A seguir uma figura ilustrando a modulação AM. 
Já a FM (Frequency Modulation) corresponde a uma técnica de modulação de sinais que 
consiste no deslocamento da frequência original do sinal a ser transmitido através da 
variação da frequência da portadora, sendo esta variação proporcional ao sinal a ser 
transmitido. 
Modulação em fase (Phase Modulation - PM): varia a fase da portadora de acordo com os 
dados a serem transmitidos. Ao ser modulada, uma portadora, originalmente uma 
frequência única, transforma se em uma faixa de frequências em torno da portadora, a 
chamada banda de modulação. A largura dessa banda depende do modo e do tipo de 
modulação usado. Essa forma de modulação é frequentemente considerada uma variação 
da FM 
 
8) Explique o funcionamento e a diferença entre as modulações analógica de amplitude, 
de frequência e fase. 
A onda portadora é um sinal senoidal caracterizado por três variáveis: amplitude, frequência e 
fase. A amplitude é a medida da altura da onda para tensão positiva ou para tensão negativa. 
Também definida como crista da onda, a amplitude do sinal digital é igual à diferença da 
tensão para o degrau entre 0 e 1. Iniciando na tensão zero, a onda cresce atinge a amplitude, 
decresce, se anula, atinge sua amplitude negativa e volta a crescer até se anular novamente. 
Essa sequência compõe um ciclo 
 
9) Usando uma tabela comparativa, apresente vantagens e desvantagens entre as 
modulações AM e FM. 
AM FM 
Nesse tipo de frequência, é a amplitude (a 
força da onda) que é mudada. 
nela não é a amplitude que é modulada, e 
sim a frequência da onda de rádio 
FM, sem repetidoras, só tem alcance da 
linha do horizonte. (Por isso, normalmente, 
as antenas das estações de FM estão 
localizadas em morros) 
AM não necessita de repetidoras e se 
propaga por saltos reflexivos, entre camadas 
atmosféricas e terra (ou, melhor ainda, mar). 
 
10) Defina a modulação digital 
Também denominada modulação discreta ou codificada. Utilizada em casos em que se está 
interessado em transmitir uma forma de onda ou mensagem, que faz parte de um conjunto 
finito de valores discretos representando um código. No caso da comunicação binária, as 
mensagens são transmitidas por dois símbolos apenas. Um dos símbolos representado por um 
pulso S(t) correspondendo ao valor binário "1" e o outro pela ausência do pulso (nenhum sinal) 
representando o dígito binário "0". 
11) Diferencie sistema digital de sistema analógico. 
A diferença fundamental entre os sistemas de comunicação de dados digitais e analógicos 
(dados contínuos) é bastante óbvia. No caso dos dados digitais, envolve a transmissão e 
detecção de uma dentre um número finito de formas de onda conhecidas (no presente caso a 
presença ou ausência de um pulso), enquanto que, nos sistemas contínuos há um número 
infinitamente grande de mensagens cujas formas de onda correspondentes não são todas 
conhecidas. 
 
12) Explique o funcionamento e a diferença entre as modulações digitais ASK, FSK e PSK. 
Amplitude Shift Keying (ASK) 
Uso da alteração na amplitude do sinal para a transmissão de dados. Basicamente, a 
transmissão do bit 1 se dá pela transmissão da portadora e a transmissão do bit 0 se dá pela 
redução da amplitude da portadora. Aplica-se tal técnica em modems, pois sinais digitais 
precisam ser condicionados caso contrário serão distorcidos na linha de transmissão, o que 
acarretará em perda. 
Nos modems atuais, entretanto, utilizam-se técnicas de modulação mais avançadas que o ASK, 
obtendo assim taxas de transmissão maiores. 
Frequency Shift Keying (FSK) 
Uso da alteração na frequência do sinal para a transmissão de dados. Basicamente, na 
transmissão de um bit 1 se transmite uma portadora numa determinada frequência e a 
transmissão do bit 0 se transmite uma portadora em outra. 
Phase Shift Keying (PSK) 
Uso da alteração na fase do sinal para a transmissão de dados. Basicamente, na transmissão de 
um bit 1 se transmite uma portadora numa determinada fase e a transmissão do bit 0 setransmite uma portadora em outra fase. Ao lado você vê o 2-PSK. 
13) Explique as três operações da modulação por pulsos codificados (Amostragem, 
Quantização e Codificação). 
AMOSTRAGEM O processo de amostragem nada mais é que a obtenção de amostras de um 
sinal contínuo, em instantes de tempo igualmente espaçados. No entanto um certo cuidado 
deve ser tomado na definição da frequência com a qual as amostras são obtidas. Se tal 
frequência for muito lenta, a posterior reconstrução do sinal pode não ser mais possível. 
QUANTIZAÇÃO A partir das amostras obtidas pelo processo de amostragem, podemos 
quantificar as amplitudes, que pertencem a um intervalo contínuo de valores, em um conjunto 
finito de valores possíveis, chamados níveis de quantização. Cada amplitude é alocada ao nível 
de quantização mais próximo, ou seja, ao nível que leve ao menor erro absoluto. O conjunto 
de níveis possíveis é definido pelo numero de bits que serão usados para a codificação. 
A amostragem é o processo pelo qual um sinal contínuo no tempo é amostrado pela medição 
da sua amplitude em instantes de tempo discretos. A aproximação dos valores obtidos, para 
um conjunto finito de níveis, é chamada de quantização. A designação de cada nível 
quantizado por um dado código é chamada de codificação. Tendo em vista a grande utilização 
nos dias atuais de sistemas digitais em áreas como telecomunicações, sistemas de controle, 
entre outras, abordamos neste trabalho o processo de digitalização de sinais, priorizando as 
etapas de amostragem e de quantização. 
 
14) Descreve o funcionamento de cada uma das três variantes da modulação PCM 
Modulação por pulsos codificados - Modulação por Código de Pulso (PCM) ou em inglês Pulse-
code modulation (PCM) é um método usado para representar digitalmente amostras de sinais 
analógicos. É a forma padrão para áudio digital em computadores e em vários formatos de Blu-
ray, DVD e Discos Compactos em inglês Compact Disc (CD). Os fluxos PCM têm duas 
propriedades básicas que determinam a sua fidelidade ao sinal analógico original: a taxa de 
amostragem, que é o número de vezes por segundo que amostras são tomadas; e a 
profundidade de bit, que determina o número de possíveis valores digitais que cada amostra 
pode tomar. 
Modulação por pulsos diferencial- Para outra forma de modulação digital de pulso, 
observamos que quando um sinal de voz ou vídeo é amostrado a uma taxa um pouco mais alta 
do que a taxa de Nyquist, o sinal amostrado resultante exibe um alto grau de correlação entre 
amostras adjacentes. O significado desta alta correlação é que, na média, o sinal não varia 
rapidamente de uma amostra para a próxima. Quando estas amostras altamente 
correlacionadas são codificadas como um sistema PCM padrão, o sinal codificado resultante 
possui informação redundante. 
Modulação Delta - Na modulação delta (DM – do inglês, delta modulation), um sinal de 
mensagem de entrada é superamostrado (isto é, em uma taxa muito superior à taxa de 
Nyquist) para aumentar, propositadamente, a correlação entre amostras adjacentes do sinal. 
O aumento da correlação é feito de forma a permitir a utilização de uma estratégia de 
quantização simples para a construção do sinal codificado. Nesta forma básica, a DM fornece 
uma aproximação em degrau para a versão superamostrada do sinal de mensagem. Ao 
contrário do PCM, a diferença entre o sinal de entrada e sua aproximação é quantizada em 
apenas dois níveis. A principal vantagem da modulação delta é sua simplicidade, entretanto, 
esta vantagem é paga com o aumento da taxa de transmissão de dados.