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Fundamentos de Redes de Computadores
Professor: Rodrigo da Rosa Righi
Contato: rrrighi@unisinos.br
Aula: 4 - parte 2
Dia/Horário: Quinta-Feira, 19:30 - 22:23
Você lembra da Aula 4?
Dado e sinal analógico e digital
Par Trançado
Cabo Coaxial
Fibra Óptica
Agenda
Analisando Codificação e Modulação
Codificação de Dados
Dado Digital ➛ Sinal Digital
Dado Analógico ➛ Sinal Digital
Modulação
Dado Digital ➛ Sinal Analógico
Dado Analógico ➛ Sinal Analógico
Transmissão de Dados no Geral
Revisando...
Dados e Sinais 
Analógicos e 
Digitais
Analog Signals: Represent data with continuously
� � varying electromagnetic wave
Digital Signals: Represent data with sequence
� � of voltage pulses
Analog Data
(voice sound waves)
Analog Signal
Digital Data
(binary voltage pulses)
Analog Signal
(modulated on
carrier frequency)
Telephone
Modem
Analog Signal Digital Signal
Digital Data Digital Signal
Codec
Digital
Transceiver
Figure 3.14 Analog and Digital Signaling of Analog and Digital Data 
Revisando...
Dado digital, 
sinal digital
Em geral, equipamento para codificação digital de dados 
em sinal digital é menos complexo e menos caro do que 
equipamento para modulação digital-analógico
Dado analógico, 
sinal digital
Dado digital, 
sinal analógico
Dado analógico, 
sinal analógico
Permite o uso do sistema moderno de transmissão digital e 
equipamentos de chaveamento. 
Alguns meios de transmissão, como fibra óptica e meios 
não guiados devem se propagar somente sobre sinais 
analógicos
Transmissão de voz. Há a multiplexação, entre elas a mais 
comum é a divisão por frequência. 
Revisando...
C 1
Codificação de Dados
Códigos de Transmissão e Modulações Digitais
FEUP/DEEC
Redes de Computadores
MIEIC – 2009/10
José Ruela
C 2
Representação de dados 
» Dados digitais, sinal digital
» Dados analógicos, sinal digital
» Dados digitais, sinal analógico
» Dados analógicos, sinal analógico
Código de transmissão 
(códigos de linha) 
Transmissão em banda base
Modulação digital 
Transmissão em banda de canal 
(sobre portadora)
Ÿ
Ÿ
Necessário 
Códigos de linha
Transmissão em 
Banda Base
Modulação
Transmissão com 
Portadora
Analisando Codificação e Modulação
Técnicas de Codificação e Modulação
Encoder Decoder
(a) Encoding onto a digital signal
x(t)
x(t)
t
g(t)g(t)
digital or
analog
Modulator Demodulator
(b) Modulation onto an analog signal
Figure 5.1 Encoding and Modulation Techniques
s(t)
fc(t)
carrier
analog
digital
S(f)
f
fc
m(t)m(t)
digital or
analog
Para sinalização digital, uma 
fonte de dados g(t) , que pode ser 
analógica ou digital, é codificada 
em um sinal digital x(t)
A forma de x(t) vai depender da 
técnica de codificação, que é normal-
mente escolhida para otimizar o uso 
do meio de transmissão.
Analisando Codificação e Modulação
Escolhida para conservar largura 
de banda e minimizar errosCodificação
Analisando Codificação e Modulação
A base para sinalização analógica é a 
frequência contínua, também 
conhecida como portadora. Dados 
podem ser transmitidos usando sinal 
de portadora por modulação. 
Processo de codificar uma fonte de dados em uma 
portadora com uma frequência. Todas as técnicas 
de portadora envolvem operação em um ou mais 
dos seguintes parâmetros (ao lado)
Um sinal de entrada m(t) pode ser 
analógico ou digital e é chamado de 
sinal com modulação. O resultante 
da modulação do sinal de portadora 
é chamado de sinal modulado s(t)
Modulação Amplitude, Fase ou frequência
Agora estamos prontos 
para começar os estudos 
sobre Codificação
Dado Digital, Sinal Digital
O que é um 
Sinal Digital
Sequência de pulsos de voltagem 
discretos e não contíguos. 
Dados binários são transmitidos 
pela codificação de cada bit de 
dados em um elemento de sinal
Cada pulso é um elemento de sinal
No modo mais simples, 
podemos pensar da 
seguinte forma
Binário 0 é representado pelo 
nível baixo de voltagem e o 
binário 1 pela voltagem alta.
Dado Digital, Sinal Digital
Usado em Redes Locais
Transmissão Digital
 Nosso primeiro “problema” é fazer uma 
transmissão digital para enviar dados digitais
 Lembrando que o objetivo aqui não é entrar em 
detalhes técnicos (peguem Comunicação Digital!), mas 
sim evidenciar vantagens de cada solução
Mas se tudo é digital? Porque preciso converter?Mas se tudo é digital? Porque preciso converter?
 Arquivos, músicas, fotos e vídeos armazenas num host 
são apenas uma seqüência de bits
Dado Digital, Sinal Digital
Interpretando Sinais Digitais no Receptor
Receptor deve conhecer o timming 
(temporização) de cada bit. 
Receptor deve fazer a 
decodificação de modo a 
transformar os dados do meio de 
transmissão numa cadeia de bits
Parâmetros a 
serem 
analisados na 
codificação
Desempenho
Uso da largura 
de banda
Sincronização
Dado Digital, Sinal Digital
Sincronização
Relógios do emissor e do receptor devem estar 
sincronizados para correta interpretação do sinal
Resincronização 
na presença de 
“bordas” do sinal
Transmissão Digital
 Unipolar
 Simples e primitivo
 Utiliza só um nível de tensão
 Componente DC residual
 Problemas de Sincronização
Outros Problemas?
Mesma sequência do 
mesmo bit implica em 
voltagem constante, o que 
pode acarretar em possível 
perda de sincronismo entre 
transmissor e receptor
Dado Digital
Sinal Digital
Abordagens 
para a 
Codificação
0
NRZ-L
NRZI
Bipolar-AMI
Pseudoternary
Manchester
Differential
Manchester
Figure 5.2 Digital Signal Encoding Formats
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
Non Return to Zero-
Level (NRZ-L)
* 0 - nível alto
* 1 - nível baixo
Dado Digital
Sinal Digital
Abordagens 
para a 
Codificação
0
NRZ-L
NRZI
Bipolar-AMI
Pseudoternary
Manchester
Differential
Manchester
Figure 5.2 Digital Signal Encoding Formats
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
Non Return to Zero 
Inverted (NRZI)
* 0 - sem transição 
no começo de um 
intervalo
* 1 - transição no 
começo do 
intervalo
0
NRZ-L
NRZI
Bipolar-AMI
Pseudoternary
Manchester
Differential
Manchester
Figure 5.2 Digital Signal Encoding Formats
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
Dado Digital
Sinal Digital
Abordagens 
para a 
Codificação
Bipolar (AMI)
* 0 - Sem sinal de 
linha
* 1 - Alterna 
positivo ou 
negativo
Dado Digital
Sinal Digital
Abordagens 
para a 
Codificação
0
NRZ-L
NRZI
Bipolar-AMI
Pseudoternary
Manchester
Differential
Manchester
Figure 5.2 Digital Signal Encoding Formats
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
Manchester
* 0 - transição de 
alto para baixo no 
meio do intervalo
* 1 - transição de 
baixo para alto no 
maio do intervalo
Dado Digital
Sinal Digital
Abordagens 
para a 
Codificação
0
NRZ-L
NRZI
Bipolar-AMI
Pseudoternary
Manchester
Differential
Manchester
Figure 5.2 Digital Signal Encoding Formats
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
Manchester 
Diferencial
Sempre uma transição no 
meio do intervalo
* 0 - transição no começo 
do intervalo
* 1 - sem transição no 
começo do intervalo
Dado Digital
Sinal Digital
Abordagens 
para a 
Codificação
0
NRZ-L
NRZI
Bipolar-AMI
Pseudoternary
Manchester
Differential
Manchester
Figure 5.2 Digital Signal Encoding Formats
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
Dado Digital, Sinal Digital
Outras Técnicas
Scrambling
Substituir a sequência original por uma outra 
que evite sequências longas de zeros (ou 
uns), permite sincronização e permita 
detecção de erro
HDB3
Codificação 
em Blocos
Dado Digital, Sinal DigitalComparando Algumas Técnicas
Sinais 
NRZ
Falta da capacidade de sincronização
Imagine uma 
longa sequência 
de 0s ou 1s por 
um longo 
período. 
Sobre essas circunstâncias, qualquer 
deslize de temporização entre o 
transmissor e o receptor resultará 
numa falha de comunicação.
Simples de ser implementado
Problemas?
Dada a sua simplicidade, códigos 
NRZ são comumente usados para 
gravação magnética de forma digital.
Uso
Técnicas 
Binárias 
Multinível
Problema: Imagine uma longa 
sequencia de 0s por um longo 
período. 
Dado Digital, Sinal Digital
Comparando Algumas Técnicas
Não possui as limitações do NRZ
Detecção 
de erros
A falta de uma transição pode 
ser usada para detectar erros
Ruído pode inverter o sinal
Sinais 
AMI 
Bipolar
Bifase necessita 
de maior largura 
de banda que o 
NRZ, entretanto 
tem as vantagens
Sincronização
Receptor pode se 
sincronizar a cada 
transmissão
Códigos bifase 
são chamados de 
self-clocking 
codes
Dado Digital, Sinal Digital
Comparando Algumas Técnicas
Manchester e 
Manchester 
Diferencial
Transição no meio 
do bit é usada 
para prover 
clocking
Manchester e 
Manchester 
Diferencial
Dado Digital, Sinal Digital
Comparando Algumas Técnicas
Sincronização
Detecção de 
Erros
Existe uma predição de transição sempre 
a cada tempo de bit. Assim, o receptor 
pode se sincronizar a cada transição
A ausência de uma transição esperada 
pode ser usada para detectar erros
Ruídos podem inverter o sinal
Manchester IEEE 802.3
Cabo coaxial e 
par trançado com 
CSMA/CD
Manchester 
Diferencial IEEE 802.5 LAN Token Ring
Dado Digital, Sinal Digital
Comparando Algumas Técnicas
Por que as redes de computadores preferem 
Manchester e Manchester Diferencial?
Auto_sincronização
Dado Analógicos, Sinais Digitais
Ideia
Converter dados analógicos 
em dados digitais Digitalização
Principal 
uso
Transmissão de 
dados analógicos 
por troncos 
telefônicos
Coder-Decoder Pulse Code Modulation
Dado Analógicos, Sinais Digitais
Dados analÛgicos, sinais digitais
! DigitalizaÁ„o do sinal, i.È., convers„o do sinal analÛgico em digital 
► Dado pode ser transmitido usando um tipo qualquer de codificaÁ„o digital
► Convers„o sinal analÛgico em seu equivalente digital (uma tÈcnica de 
modulaÁ„o)
! Codec (coder-decoder)
In
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In
fo
rm
át
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UF
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Redes de Computadores 13
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! Codec (coder decoder)
► Convers„o pode utilizar duas tÈcnicas:
► Pulse Code Modulation (PCM)
► modulaÁ„o delta
! AplicaÁ„o comum: rede de telefonia p˙blica
Pulse Amplitude Modulation (PAM) e Pulse Code Modulation (PCM) 
Amostragem
Quantização
In
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In
fo
rm
át
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a -
UF
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11 ! QuantizaÁ„o do sinal
► Inclui erro e/ou ruÌdo
► AproximaÁ„o do sinal original, ou seja, È impossÌvel de recuperar exatamente
o sinal original
Geração PCM
Teorema de amostragem de Nyquist
! Precis„o de uma reproduÁ„o digital de um sinal analÛgico depende
do n˙mero de amostras realizadas
! Teorema de Nyquist::
► ìUm sinal amostrado em intervalos regulares a uma taxa igual a duas vezes
a da sua mais alta freqüência contém toda a informação do sinal originalî
In
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In
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rm
át
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UF
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Redes de Computadores 15
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a da sua mais alta freqüência contém toda a informação do sinal original
► Exemplo: Sinal de voz ocupa banda de 4 KHz (0ñ4KHz), o que implica em
uma freq¸Íncia de amostragem de 8 KHz
! Portanto, a taxa PAM deve ser duas vezes a frequÍncia mais alta
presente no sinal. 
► Um sinal com frequÍncia x deve ser amostrado a cada 1/(2x) segundos.
Vis„o simplificada da rede de telefonia p˙blica
Digital
In
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In
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rm
át
ic
a -
UF
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AnalógicoAnalógico
! Sistema tÌpico:
► Amostras em 8 bits (fornece 256 nÌveis discretizados diferentes)
► 8000 amostras por segundo o que gera 64kbps (8000 x 8 bits/amostra) 
Visão Geral (Relembrando...)
Dado Analógicos, Sinais Digitais
Diagrama de Dados do PCM
Transmissão Digital
 Diagrama de Blocos do PCM
Dado Analógicos, Sinais Digitais
Pulse Code Modulation - 
PCM
Captura de uma grande quantidade de 
amostras por segundo
8000 amostras 
para tornar a 
voz inteligível. 64 kbps é necessário 
para transmitir um 
único sinal de voz
8 bits por 
amostra
Como estamos até aqui?
Agora abordaremos estudos sobre Modulação
Dado Digital, Sinal Analógico
Ideia
O uso mais familiar desse tipo de 
transformação é a transmissão de sinal 
digital através da rede pública de telefônia.
Rede 
Telefônica
Local Loop é 
analógico
Uso de 
equipamentos 
como Modems
Modulador-
demodulador
Converte dado digital 
para sinal analógico e 
vice-versa
Principal 
Uso
Você lembra da 
organização de uma 
rede telefônica?
Dado Digital, Sinal Analógico
Modem
Produzem sinais 
no mesmo 
intervalo de voz
Uso forte em BBSs 
- Bulletin Board 
Systems
Pode habilitar 
compressão
Código de 
correção de 
erros
Estudo de caso: Modem linha discada (Modulador-demodulador)
! Converte dados bin·rios em sinal analÛgico e vice-versa
► Transmiss„o de dados atravÈs do laÁo local da rede de telefonia p˙blica
Interface analógica
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or
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UF
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Interface digital
DTE: Data Terminal Equipment DCE: Data Communication Equipment
Banda passante da linha telefÙnica
! Passa-banda 300Hz a 3300 Hz (banda passante 3000 Hz)
► Bordas s„o suscetÌveis a distorÁıes, tolerados na transmiss„o de voz mas 
n„o para a transmiss„o de dados
► SoluÁ„o: empregar uma faixa (banda) mais estreita
In
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Redes de Computadores 22
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300 3300 Hz600 3000
2400 Hz (dados)
3000 Hz (voz)
Padrıes de Modem: sÈrie V (standard ITU-T)
! Modem V32 (9600 bps)
► 32-QAM, 2400 baud, cÛdigo de trellis
! Modem V32bis (atÈ 14400 bps)
► 128-QAM, 2400 baud, inclus„o de fall-back e fall-forward
M d V34 ( tÈ 28800 b )
In
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UF
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11
! Modem V34 (atÈ 28800 bps)
► 12 bits dados /baud
! Modem V34bis (atÈ 33600 bps)
► 14 bits dados/baud
! Modem V90 e V92 (atÈ 56000 bps para downloading)
► Sistemas assimÈtricos (duas velocidades: uploading e downloading)
► Uploading V90 È atÈ 33.6 Kbps, uploading V92 È atÈ 48 Kbps
Modem: diagramas de constelaÁ„o 
QPSK 16-QAM 64-QAM
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Redes de Computadores 24
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11
2 bits por baud
4800 bps
4 bits por baud
9600 bps
6 bits por baud
14400 bps
5 bits por baud
4 bits + 1 bit correção
(código Trellis)
9600 bps
Modem V32
(QAM+redundância)
32-QAM
7 bits por baud
6 bits + 1 bit correção
14400 bps
Modem V32.bis
128-QAM
Dado Digital, Sinal Analógico
Modem
Banco de 
Modems 
em um 
provedor 
de Internet
Visão Geral (Relembrando...)
Estudo de caso: Modem linha discada (Modulador-demodulador)
! Converte dados bin·rios em sinal analÛgico e vice-versa
► Transmiss„o de dados atravÈsdo laÁo local da rede de telefonia p˙blica
Interface analógica
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Redes de Computadores 21
A.
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11
Interface digital
DTE: Data Terminal Equipment DCE: Data Communication Equipment
Banda passante da linha telefÙnica
! Passa-banda 300Hz a 3300 Hz (banda passante 3000 Hz)
► Bordas s„o suscetÌveis a distorÁıes, tolerados na transmiss„o de voz mas 
n„o para a transmiss„o de dados
► SoluÁ„o: empregar uma faixa (banda) mais estreita
In
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nf
or
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ic
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UF
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A.
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11
300 3300 Hz600 3000
2400 Hz (dados)
3000 Hz (voz)
Padrıes de Modem: sÈrie V (standard ITU-T)
! Modem V32 (9600 bps)
► 32-QAM, 2400 baud, cÛdigo de trellis
! Modem V32bis (atÈ 14400 bps)
► 128-QAM, 2400 baud, inclus„o de fall-back e fall-forward
M d V34 ( tÈ 28800 b )
In
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A.
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! Modem V34 (atÈ 28800 bps)
► 12 bits dados /baud
! Modem V34bis (atÈ 33600 bps)
► 14 bits dados/baud
! Modem V90 e V92 (atÈ 56000 bps para downloading)
► Sistemas assimÈtricos (duas velocidades: uploading e downloading)
► Uploading V90 È atÈ 33.6 Kbps, uploading V92 È atÈ 48 Kbps
Modem: diagramas de constelaÁ„o 
QPSK 16-QAM 64-QAM
In
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Redes de Computadores 24
A.
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11
2 bits por baud
4800 bps
4 bits por baud
9600 bps
6 bits por baud
14400 bps
5 bits por baud
4 bits + 1 bit correção
(código Trellis)
9600 bps
Modem V32
(QAM+redundância)
32-QAM
7 bits por baud
6 bits + 1 bit correção
14400 bps
Modem V32.bis
128-QAM
Dado Digital, Sinal Analógico
Dado Digital, Sinal Analógico
Técmnicas de codificação
A modulação envolve operações em um 
ou mais caracterísitcas da portadora de 
sinal
Amplitude, 
frequência, 
fase
Amplitude-shift Keying (ASK)
Frequency-shift Keying (FSK)
Phase-shift Keying (PSK)
Dado Digital, Sinal Analógico
Um elemento de sinal é 
representado por um 
pulso de luz, enquanto o 
outro é representado pela 
ausência de luz
A modulação por chaveamento de amplitude (ASK) consiste em 
alterar o nível de amplitude da portadora em função de um sinal de 
entrada com níveis de amplitude discretos.
Amplitude-shift Keying (ASK)
Definição
Dado Digital, Sinal Analógico
A técnica ASK é usada para transmitir 
dados digitais sobre fibra óptica
Facilidade de modular e demodularPrincipais 
carac-
terísticas
Amplitude-shift Keying (ASK)
Pequena largura de faixa
Baixa imunidade a ruídos
Dado Digital, Sinal Analógico
Quando um bit 0 é transmitido, a 
portadora assume uma freqüência 
correspondente a um bit 0 durante 
o período de duração de um bit. 
Quando um bit 1 é transmitido, a 
freqüência da portadora é 
modificada para um valor 
correspondente a um bit 1 e 
analogamente, permanece nesta 
freqüência durante o período de 
duração de 1 bit.
Frequency-shift Keying (FSK)Definição
A modulação FSK atribui 
freqüências diferentes para a 
portadora em função do bit que é 
transmitido.
Dado Digital, Sinal Analógico
Menos sucetível 
a erros que ASK
A modulação FSK apresenta o 
inconveniente de ocupar uma 
banda de freqüência bastante alta
Frequency-shift Keying (FSK)
Transmissão 
via rádio (na 
transmissão de 
sinais de 
radiocontrole)
A modulação FSK é 
utilizada em modens de 
baixa velocidade (com 
velocidade de 
transmissão igual ou 
menor que 2400 bps)
Boa imunidade a 
ruídos, quando 
comparada com 
a ASK.
Características
Dado Digital, Sinal Analógico
Sinal de portadora é deslocado 
para representar os dados Sistema de duas fases
A cada transição de bit 0 para 1 e vice-
versa, inverte-se a fase.
Phase-shift Keying (PSK)
Dado Digital, Sinal Analógico
Uso mais eficiente da largura de banda
Características
Esta técnica de modulação devido ao fato 
mencionado, envolve circuitos de recepção 
(demodulação ) mais sofisticados; em 
compensação oferece melhor desempenho 
que as técnicas ASK e FSK
Phase-shift Keying (PSK)
Dado Digital, Sinal Analógico
Quadrature Amplitude Modulation - QAM
A modulação QAM modifica simultaneamente duas 
características da onda da portadora: amplitude e 
fase. Assim tem-se altas velocidades.
TV Digital
Alguns 
Modems 
ADSL
Enlances de 
Rádio
Utilização
Dado Digital, Sinal Analógico
Analisando Equemas de Modulação
Transmissão Analógica
 Modulação de Dados Digitais
 Podemos alterar a amplitude, freqüência e fase
Trans-
missão 
de 
Dados 
no Geral
Agenda
Transmissão
Digital
1. Dados 
Digitais
2. Dados 
Analógicos
Analógica
3. Dados 
Digitais
Dados 
AnalógicosDigitais
Codificação 
Linha
Codificação
Bloco
Analógicos
PAM
PCM
Digitais
ASK
FSK
PSK
QAM
Analógicos
AM
FM