Técnicas de Modulação em Comunicações

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Professor: Thomás A. M. Castro 
 Avaliação teórica: 50 % 
◦ Av1: 10 
◦ Av2: 10 
◦ Av3: 10 
 
 Avaliação Laboratório: 50 % 
◦ Entrega de relatório da prática. 
◦ Relatórios deverão ser entregues ao final da aula. 
◦ A nota será dada pela média aritmética simples das práticas 
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 Sistemas modernos de comunicação Wireless; Capítulo 3 e 4 
 Simon Haykin, Michael Moher 
 
 Introduction to Analog and Digital Communications, Second 
Edition; Chapter 7: Digital Band-Pass Modulation Thechniques 
 Simon Haykin, Michael Moher 
 
 Kit Didático de Comunicação Digital Práticas – Bit9 
Automação 
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1. Modulação ASK – I 
2. Modulação ASK – II 
3. Modulação PSK 
4. Modulação FSK – I 
5. Modulação FSK – II 
6. Modulação TDM – I 
7. Modulação TDM – II 
8. Modulação TDM – III 
9. Conversão A/D e D/A (entrada externa) 
10. Conversão A/D e D/A (Sinal de Áudio) 
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 Classificação das técnicas de modulação 
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Transmissão da dados banda base: 
 A sequencia serial de dados de entrada é representada na 
forma de uma onda discreta modulada por amplitude de 
pulso que pode ser transmitida em um canal passa-baixa; 
 Os canais são usados exclusivamente para comunicação entre 
dois dispositivos; 
 A banda do canal não é compartilhada; 
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TÉCNICAS DE MODULAÇÃO PASSA-FAIXA: 
 
 Utilizada quando deseja-se transmitir dados digitais em 
canais que a largura de banda compartilhada por vários 
sistemas de comunicação: 
◦ Exemplo: canal sem fio ou do satélite (canal passa-faixa ) 
 
 Neste caso utiliza-se uma estratégia de modulação 
configurada ao redor de uma portadora senoidal cuja 
amplitude, fase ou frequência é variada de acordo com a 
sequencia de dados contendo a informação 
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 Dada uma fonte binária que emite os símbolos 0 e 1, 
 O processo de modulação que envolve o chaveamento da 
amplitude, fase ou frequência de uma onda senoidal dentre 
um par de possíveis valores de acordo com os símbolos 0 e 
1. 
 
 Dados os parâmetros da portadora c(t) podemos identificar 
três formas distintas de modulação binária: 
◦ Chaveamento binário de amplitude (BASK, binary amplitude shift-
keying) 
◦ Chaveamento binário de fase ( BPSK, binary phase-shift keying ) 
◦ Chaveamento binário de frequencia (BFSK, binary frequency-shift 
keying ) 
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Chaveamento binário de amplitude (BASK, binary amplitude 
shift-keying) 
 A frequência e a fase da portadora são mantidas constantes 
enquanto que a amplitude é chaveada em dois possíveis 
valores utilizados para representar os símbolos 0 e 1. 
 Se a amplitude da portadora é chaveada em mais de dois 
possíveis valores (M-níveis) esta modulação passa a ser 
chamada de m-ASK; 
◦ Neste caso M = 2n, onde n representa a quantidade de bits por 
símbolos 
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 Chaveamento binário de fase (BPSK, binary phase-shift 
keying) 
 A amplitude e frequência da portadora são mantidas 
constantes enquanto que a fase é chaveada entre dois 
possíveis valores , por exemplo 00 e 1800 , para representar 
os símbolos 0 e 1. 
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 Chaveamento binário de frequência (BFSK, binary frequency-
shift keying) 
 A amplitude e fase da portadora são mantidas constantes 
enquanto que a frequência é chaveada entre dois possíveis 
valores utilizados para representar os símbolos 0 e 1. 
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 Considere um esquema de modulação linear para o qual a 
onda modulada é definida por: 
 
 
Onde: 
b(t) representa um onda binária de entrada 
fc >> W na qual W é a largura de faixa da onda binária b(t) e com 
isto não existirá sobreposição espectral na geração de s(t) 
 
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 A energia do sinal transmitido (por bit) é uma versão 
escalonada da energia da onda binária de entrada 
responsável por modular a portadora senoidal e pode ser 
descrita pela expressão a seguir: 
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 Produzido empregando-se os mesmos teoremas da 
modulação AM-DSB. 
 Principais características da modulação pôr chaveamento de 
amplitude são: 
◦ Facilidade de modular e demodular; 
◦ Pequena largura de faixa; 
◦ Baixa imunidade a ruídos. 
 
 Indicação: 
◦ Situações em que exista pouco ruído para interferir na recepção 
do sinal 
◦ Quando o baixo custo é essencial 
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 Principais aplicações: 
◦ Transmissão via fibra ópticas, onde não existe ruído para 
interferir na recepção do sinal; 
◦ Transmissão de dados pôr infravermelho, como os usados em 
algumas calculadoras; 
◦ Controle remoto pôr meio de raios infravermelhos, como os 
usados em aparelhos de tv; 
◦ Controle remoto pôr meio de radiofrequência, como os usados 
para ligar e desligar alarmes de carros, residências ou abrir 
portões. 
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 ASK divide-se em: 
◦ ASK binário ou BASK: se o sinal for binário, variando-se dois 
níveis (0,space e 1,mark); 
◦ ASK multinível ou MASK: Se o sinal tiver m níveis; 
◦ OOK (On-off Keying): Caso particular do sinal BASK em que um 
dos níveis é zero, o sinal produzido equivale a senóide 
interrompida 
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 Sinal MASK – Multilevel Amplitude Shift Keying 
Modulação com sinal Multinível 
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 Sinal BASK – Binary Amplitude Shift Keying 
Modulação com sinal Binário e índice de modulação ma < 1 
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 Sinal OOK – On–Off Keying 
Modulação com sinal Binário e índice de modulação ma = 1 
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O sinal BASK admite dois níveis de amplitude E1 e E2. Podemos, 
escrever então: 
◦ Estado 1: S(t) = E1 cos Wo t 
◦ Estado 0: S(t) = E2 cos Wo t 
 
Considerando E1 > E2, índice de modulação será expresso por: 
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Sejam: 
E1 e E2 são as duas amplitudes presentes 
O sinal da portadora será dado por: 
 
 
Sendo que ωc >> ω Para garantir a envoltória bem definida. 
Sendo o sinal modulante será uma onda quadrada definida por 
b(t) expresso pela série trigonométrica de Fourier: 
 
𝑏(𝑡) =
𝑎0
2
 𝑎𝑛. cos 𝑛𝜔0𝑡 + 𝑏𝑛. sin 𝑛𝜔𝑜𝑡
∞
𝑛=1
 
 
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O sinal BASK será definido pela expressão: 
 
s(𝑡) = 𝐴𝑐 1 +𝑚𝐷𝑏(𝑡) cos𝜔𝑐𝑡 
 
Onde: 
𝐴𝑐 é a amplitude da portadora 
𝑚𝐷 é o índice de modulação 
𝑏(𝑡) onda quadrada modulante (regular e variando entre +1 e –1, 
com período T). 
 
 
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𝐸𝑚(𝑡) = 𝐸0 1 + 𝑚𝐷𝑄(𝑡) cos𝜔0𝑡 
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 A largura de faixa necessária para a transmissão pode ser 
determinada utilizando-se o mesmo critério que para o 
pulso; O canal de transmissão deve deixar passar ao menos o 
primeiro par de raias para que se consiga detectar a presença 
das transições do sinal modulador 
 
 Bmín. = (wo+wm) – (wo-wm) = 2w 
 
 A potência associada ao sinal modulado: 
𝑃𝑚 = 1 + 𝑚𝐷
2 . 𝑃𝑐 
𝑃𝑐 =
𝐴𝑐
2
2
 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑎𝑧 𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 
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