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Aula 1-2 - Handout

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Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Princ´ıpios de Comunicac¸o˜es
Aula 2 do Mo´dulo 1
Prof. Leocarlos Bezerra da Silva Lima
Universidade Federal de Campina Grande – UFCG
Departamento de Engenharia Ele´trica – DEE
Tema: Componentes de um sistema de comunicac¸o˜es.
Caracterizac¸a˜o de canal.
Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Suma´rio
Elementos de um sistema de comunicac¸a˜o
Caracterizac¸a˜o de canal
Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Suma´rio
Elementos de um sistema de comunicac¸a˜o
Caracterizac¸a˜o de canal
Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Elementos de um sistema de comunicac¸a˜o
Fonte Transdutor Transmissor
Canal
ReceptorTransdutorDestino
x(t)
y(t)
• Transdutores abstra´ıdos → Considerar sinais ele´tricos em
fonte e destino.
Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Diagrama geral de um sistema de comunicac¸a˜o
Transmissor
Receptor
Fonte Codificadorde Fonte
Codificador
de Canal Modulador
Canal
Ruído
Interferência
Distorção
Desvanecimento
Efeito Doppler

DemoduladorDecodificadorde Canal
Decodificador
de FonteDestino
Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Elementos dos sistemas de comunicac¸a˜o
Codificador de fonte
• Reduz redundaˆncias da mensagem (emprega menos bits);
• Realiza conversa˜o AD (para fonte analo´gica);
• Realiza compressa˜o do sinal (com perda de informac¸a˜o) ou
compactac¸a˜o do sinal (sem perda de informac¸a˜o).
Codificador de canal
• Introduz redundaˆncias a` mensagem (acrescenta bits);
• Estrutura redundante criada permite detectar e corrigir erros;
• Possui capacidade limitada → Erros em excesso causam erros
de decodificac¸a˜o.
Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Elementos dos sistemas de comunicac¸a˜o
Modulador
• Ade´qua sinal a transmitir a`s caracter´ısticas do canal;
• Modulac¸a˜o → Translac¸a˜o de frequeˆncias;
• Amplitude e/ou fase de senoide (portadora) em func¸a˜o de
mensagem (sinal modulante).
Vantagens da modulac¸a˜o
• Permite emprego de antenas de dimenso˜es pra´ticas;
• Permite aproveitar espetro de frequeˆncias dispon´ıvel;
• Permite transmitir diversos sinais simultaneamente (FDM –
frequency division multiplexing);
• Permite compensar relac¸a˜o sinal-ru´ıdo (SNR) com largura de
faixa.
Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Suma´rio
Elementos de um sistema de comunicac¸a˜o
Caracterizac¸a˜o de canal
Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Efeitos do canal sobre o sinal transmitido
• Atenuac¸a˜o → Reduc¸a˜o da energia do sinal pela propagac¸a˜o
(na˜o representa degradac¸a˜o);
• Atraso → Tempo decorrido pela propagac¸a˜o (na˜o representa
degradac¸a˜o);
• Ru´ıdo → De natureza te´rmica, aditivo, esta´ sempre presente;
• Interfereˆncia → De fonte identifica´vel, aditivo, pode ser
evitado;
• Distorc¸a˜o → Resposta na˜o ideal em circuito e linha de
transmissa˜o;
• Linear → Resposta em amplitude na˜o uniforme ou resposta em
fase na˜o proporcional a` frequeˆncia;
• Na˜o linear → Componentes de frequeˆncia espu´rias;
• Desvanecimento → Fortes e ra´pidas variac¸o˜es do canal devido
a multipercursos;
• Efeito Doppler → Deslocamento de frequeˆncias devido a
movimento relativo entre transmissor, receptor e obsta´culos.
Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Exemplos de canais de comunicac¸a˜o
Par tranc¸ado Largura de faixa estreita (centenas de kHz). Usado
para voz e dados. Forte distorc¸a˜o de amplitude e
fase, ale´m de forte ru´ıdo e interfereˆncia intercanal;
Cabo coaxial Largura de faixa me´dia (centenas de MHz). Usado
para voz, dados e imagem. Menor distorc¸a˜o e
interfereˆncia;
Fibra o´ptica Largura de faixa larga (alguns GHz). Usado em
aplicac¸o˜es diversas. Baixa atenuac¸a˜o, imunidade a`
interfereˆncia eletromagne´tica e baixa distorc¸a˜o em
versa˜o monomodo;
Radiodifusa˜o Configurac¸a˜o depende do meio e da faixa de
frequeˆncias. Emprega antenas maiores que 110 de λ.
Meio subaqua´tico Alta atenuac¸a˜o para ondas eletromagne´ticas,
mas baixa para ondas acu´sticas. Largura de faixa
muito estreita. Utilizado em sonares;
Armazenamento Caracter´ısticas dependem do dispositivo de
leitura e escrita e da m´ıdia.
Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Largura de faixa
• De sinal passa-baixas, ou em banda ba´sica → Maior
componente de frequeˆncias com energia significativa do sinal;
• De sinal passa-faixa, ou modulado → Intervalo de
frequeˆncias em que esta´ compreendida a energia do sinal;
fc − 1T fc fc + 1T
|sinc [pi(f − fc)T ]|
f
Bt
B90%
B3dB
• De canal → Intervalo de frequeˆncias em que canal permite
passagem de sinal (banda passante).
Elementos de sistema Caracterizac¸a˜o de canal
Capacidade de canal
• Trabalho de Claude Elwood Shannon em 1948, A
Mathematical Theory of Communication ⇒
• Criou a teoria da informac¸a˜o e codificac¸a˜o;
• Principiou as comunicac¸o˜es digitais modernas;
• Entropia → Quantidade de informac¸a˜o de sinal;
H(x) =
∑
i
P(xi ) log2
1
P(xi )
(bits)
• Capacidade de canal (canal AWGN) → Limitante superior
do throughput;
C = B log2 (1 + SNR) (bits/s)
• SNR → Limita no de n´ıveis de sinal (bits/pulso);
• B → Limite taxa de pulsos.
	Elementos de um sistema de comunicação
	Caracterização de canal

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