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Respostas de alguns exercícios 1 Transmissão Digital Princípios e Aplicações Dayan Adionel Guimarães Rausley Adriano Amaral de Souza Respostas de Alguns Exercícios Copyright © 2012 da Editora Érica Ltda. Todos os direitos reservados. Proibida a reprodução total ou parcial, por qualquer meio ou processo, especialmente por sistemas gráficos, microfílmicos, fotográficos, reprográficos, fonográficos, videográ- ficos, internet, e-books. Vedada a memorização e/ou recuperação total ou parcial em qualquer sistema de processamento de dados e a inclusão de qualquer parte da obra em qualquer programa jusciberné- tico. Essas proibições aplicam-se também às características gráficas da obra e à sua editoração. A violação dos direitos autorais é punível como crime (art. 184 e parágrafos, do Código Penal, conforme Lei nº 10.695, de 07.01.2003) com pena de reclusão, de dois a quatro anos, e multa, conjuntamente com busca e apreensão e indenizações diversas (artigos 102, 103 parágrafo único, 104, 105, 106 e 107 itens 1, 2 e 3 da Lei nº 9.610, de 19/06/98, Lei dos Direitos Autorais). Editora Érica Ltda. 2 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações CAPÍTULO 3 4. Pulso g(t) Resposta ao impulso do filtro casado h(t) = g(1t) com k = 1. Saída y(t) do filtro casado. Note que no instante de amostragem t = 1 a amostra vale 0,5. Respostas de alguns exercícios 3 Saída yc(t) do correlator. Note que no instante de amostragem t = 1 a amostra vale 0,432. 5. a) h3(t). Ver Exemplo 3.5. Alterar na Figura 3.5 (b) apenas 1 .A T h4(t). Ver h1(t). Alterar .A A b) e c) 4 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações y3(t). Ver Exemplo 3.5. Alterar na Figura 3.5 (c) apenas 1 .A T CAPÍTULO 4 12. Comentário: Como se pode observar na figura, para que se tenha a mesma Pe, a sina- lização NRZ-u precisa operar com o dobro da relação Eb/N0. Esta conclusão também pode ser obtida comparando os argumentos da função erfc nas equações (20) e (22) em termos da presença do fator 2 no denominador de (22). Note que, para um mesmo valor de N0, a sinalização NRZ-u necessitará do dobro de potência (3 dB) para pro- porcionar o mesmo desempenho da NRZ-b. Respostas de alguns exercícios 5 CAPÍTULO 6 5. Comentário: Como p(t) possui nulos em múltiplos inteiros de T = 2Tb, não há IIS. Veja que no ponto de máximo de um pulso tem-se zero nos demais. 7. 8. Nesta situação, o canal poderá provocar IIS, posto que a associação em cascata de dois filtros raiz de cosseno elevado com um canal que não tem resposta em frequên- cia constante e fase linear dentro da faixa de interesse produzirá uma resposta dife- rente do cosseno elevado, podendo levar à IIS. Na equação (31), veja que se for incluída uma resposta em frequência H( f ) à cascata G( f )C( f ), o resultado G( f ) H( f )C( f ) poderá diferir de P( f ), produzindo IIS. 6 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações 9. a) b) Se o ruído pode ser desprezado, a razão para que se obtenham amostras positivas de valores diferentes e amostras negativas de valores diferentes é a IIS. Na ausência de IIS os valores das amostras seriam apenas ±1. c) Como T = 0,2 ms R = 1/T = 5 ksímbolo/s = 5 kbaud. 10. a) Observa-se na Figura 6.12 que pulsos referentes a menores valores do fator de forma (α) têm decaimento de amplitude menos abrupto se comparados aos casos de fator de forma maiores. Sendo assim, na presença de jitter os pulsos com fator de forma menor produzirão maior influência nas amostras de pulsos vizinhos, causando efeito similar à IIS. Como o sistema B usa fator de forma maior, estará menos sujeito aos efeitos dos erros nos instantes de amostragem produzidos pelo jitter, proporcionando BER mais baixa. b) Sim, pois ambos os filtros são raiz de cosseno elevado e atendem ao critério para IIS nula. Além disso, os filtros Tx e Rx formarão um par formatador casado, minimi- zando a BER que, neste caso, terá o mesmo valor independente do fator de forma, se os sinais são contaminados pela mesma intensidade de ruído. Em uma situação limite, é possível que o sistema com maior fator de forma produza BER ligeiramente maior, pois o filtro Rx terá banda ligeiramente maior, permitindo maior influência do ruído de densidade espectral constante N0. Respostas de alguns exercícios 7 CAPÍTULO 7 2. No sistema (a), percebe-se que o aumento de potência (de P1 para P2 >> P1) não produziu aumento na abertura vertical relativa do diagrama de olho. Isso indica que a IIS domina. No sistema (b), percebe-se que o aumento da potência produziu aumento na abertura vertical do diagrama de olho, permitindo afirmar que o olho antes estava fechado por influência do ruído. 3. a) Determinada pelo espaçamento horizontal das aberturas do diagrama. Vale R = 1/ T = 1/1 ms = 1 ksímbolo/s = 1 kbaud. b) Determinada pelo número de aberturas verticais do diagrama de olho mais 1. Vale M = 7+1 = 8. c) Como M = 8 e Rb = Rlog2M Rb = 1000×log28 = 3 kbit/s. d) B = Bmin (1+α) =R/2×(1+α) = 500 (1+0,5) = 750 Hz CAPÍTULO 9 1. Como a energia de um símbolo é o quadrado da norma do correspondente vetor-sinal, da Figura 9.6 obtém-se E1 = E3 = 2 J. E2 = E4 = 1 2 +(2 1/2 ) 2 = 3 J. As energias E1 e E3 já foram calculadas via integração no Exemplo 9.1. Seguem os cálculos de E2 e E4: 2 3 2 2 2 0 2 2 4 0 3 1 ( 1) 3 J. 3) ( J.1 E dt dt E dt Verificamos que, de fato, os cálculos no domínio vetorial produzem os mesmos resultados que aqueles realizados no domínio do tempo. 8 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações 2. 2 T 1 2 1 1 0 0 2 T 1 1 0 0 2 T 1 1 0 3 3 3 4 0 4 ( ) ( ) 1 2 ( ) ( ) ( ) 0 Domínio do tempo Domínio vetorial 2 2 0 0 0 2 0 0 2 0 0 2 0 0 2 2( ) ( 01 2 0 0 0 ) T T T s t s t dt dt s t s t dt s t dt s t s t dt dt s s s s s s 2 T 0 0 2 2 3 3 2 3 3 4 3 3 4 3 T 2 0 0 4 0 2 0 4 T 2 ( ) ( ) ( ) 0 ( ) ( ) ( ) 0 ( ) ( ) ( ) 1 1 0 2 0 1 2 0 0 2 0 2 0 0 0 1 2 2 0 1 0 1 T T T s t s t dt s t dt s t s t dt s t dt s t s t dt s t dt s s s s s s 0 1 já calculados no Ex( ) ( ) p ercício 1 deste capí l .ra oa tui k T s is kt t dt Mais uma vez, percebe-se igualdade entre os cálculos feitos no domínio vetorial e no domínio temporal. Respostas de alguns exercícios 9 CAPÍTULO 10 3. O método permite encontrar um conjunto de funções base ortonormais {j(t)}, j = 1, 2, ..., N, capaz de sintetizar M sinais {si(t)}, i = 1, 2, ..., M por meio da combinação linear 1 ( ) ( ) , N i ij j j s t s t em que 0 1, 2, ..., , 1, 2, ..., . T ij i j i M t dts s t j N 4. Quando as formas de onda si(t), i = 1, 2, ..., M formam um conjunto linearmente independente, o método não precisa ser aplicado, pois haverá N = M funções base que podem ser obtidas apenas tornando as formas de onda {si(t)}, i = 1, 2, ..., M; com energia unitária, ou seja, 2 0 onde, . T i i i i i s t t E s t E dt 5. Pode-se mostrar que se (e somente se) a energia dos sinais de referências aplicados às entradas dos correlatores for unitária, teremos σ 2 = N0/2 (GUIMARÃES, p. 294-296). 6. No modelo contínuo da Figura 10.1, os valores das variáveis de decisão x1, x2, …, xN serão os mesmos daqueles presentes no modelo vetorial da Figura 10.2, os quais são obtidos simplesmente adicionando ao vetor de coeficientes si = [si1 si2 … siN] T um vetor w = [w1 w2 … wN] T de variáveis aleatórias gaussianas de média nula e variância σ 2 = N0/2. O modelo vetorial é, então, equivalente ao modelo contínuo, além de ser bem mais simples. O modelo vetorial traz grandes simplificações em análises matemáticas e simulações computacionais. 7. 2 2 2 0 0 0 0 ( ) 2 ( ) ( ) ( )( ) .[ ( ) ] T T T T t dt t ut dts t u t dt s s u t dt 10 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações Pela equação das operações de correlação nos domínios temporal e vetorial, temos: T T T2 0 [ ( ) ( )] 2 . T s t u t dt s s s u u u Mas a norma ao quadrado de um vetor (su) é dada por T TT TT TT T T T( ) ( ) ( )( ) 2 .s u s u s u s u s s u u s u u s s s s u u u Então 22 0 [ ( ) ( )] q, c. .d T s t u t dt s u A expressão mostra que a energia da diferença entre dois sinais pode ser calculada pela distância euclidiana ao quadrado entre os vetores que representam tais sinais. 8. Na sequência (V), (V), (V), (F), (F), (V), (V), (F), (V), (F), (V). 9. Na sequência (V), (F), (V), (V), (F), (V), (V), (V), (V), (F), (V). 10. As sinalizações são antipodais e, portanto, o espaço de sinais é idêntico para elas e igual àquele mostrado na Figura 10.22 (a), em que 2 2 b b 2 1 0 ( ) T s t dt A TE AE T para ambas. Como se trata de sinalizações antipodais 2 6b 10 0 1 1 (0,001) 0,001 BER erfc erfc 3,87 10 2 2 10 . E N 11. Sim. Diferentes formas de onda podem ter a mesma constelação, bastando que as proporções das funções base (coeficientes) na combinação linear 1 ( ) ( ) N i ij j j s t s t sejam as mesmas, mesmo que os conjuntos de funções base sejam distintos. Respostas de alguns exercícios 11 12. 2 2 b b b b J. 1 J. log log 1 1 2 2 000 1 kW 4 . b E E M E P E R T E 14. a) Quando os símbolos são equiprováveis, a constelação de energia mínima fica sime- tricamente disposta em relação à origem, resultando: b) A Pe será a mesma. No entanto, para que isso ocorra, a constelação original deman- dará maior potência de transmissão. 17. Conta-se o número total de bits (N) gerados em um intervalo tão grande quanto possível, enquanto conta-se o número de zeros (Nz) e o número de uns (Nu). Estima-se p0 e p1 por meio de 10 uzlim e lim . N N p NN N N p Se a sinalização utilizada tem M símbolos, carrega k log2M bits por símbolo. Na saída da fonte, conta-se o número de ocorrências de cada uma das 2 k palavras de k bits, obtendo as contagens Ni, i 1, 2, …, M. Daí computa-se lim . N i ip N N 12 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações CAPÍTULO 11 2. Admitindo o envio do símbolo m1, observa-se pela Figura 11.6 que: 12 1 2 sen( )]. M d d E M Então, a probabilidade de erro de símbolo será limitada de acordo com: e 1 10 0 e 0 0 1 1 1 erfc erfc 2 22 2 2 sen / 82 2 2 erfc erfc 2 22 2 M M ik ik k k k i k i d d P M M N N E E P N N o que resulta em e 0 0 erfc sen erfc . 8 2 E E P N N que, em função de Eb/N0, passa a ser escrita como b b e 0 0 3 3 erfc sen erfc . 8 2 E E P N N 3. Respostas de alguns exercícios 13 5. CAPÍTULO 12 2. O exemplo da figura anterior considera b = 4. O índice “0” corresponde ao dígito mais significativo. Para complementar, segue uma rotina na linguagem Mathcad para geração de todas as palavras de b bits de um código Gray. 14 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações CAPÍTULO 14 1. As modulações com detecção coerente necessitam, no receptor, que as funções base sejam geradas em sincronismo (coerência de fase) com as funções base utilizadas na transmissão. Esse sincronismo deve levar em conta eventuais rotações de fase produ- zidas pelo canal. Por exemplo, se o canal produz um atraso de propagação de segundos, a rotação de fase do sinal será de 2fc radianos. Isso significa que as funções base devem ser geradas com fase inicial = 2fc. 2. Um sinal modulado é um sinal aleatório e, sendo assim, não se pode aplicar a análise de Fourier diretamente sobre o sinal, posto que não se conhece uma expressão que o represente em todo o intervalo de análise. A teoria de processos estocásticos (ou processos aleatórios) diz que, nestes casos, o conteúdo de frequências do sinal modulado pode ser encontrado por meio da transformada de Fourier da sua função de autocorrelação. No entanto, exceto naqueles casos mais simples, não é simples obter tal função de autocorrelação. Felizmente, grande parte dos sinais modulados pode ser representada por meio da equação (69); a DEP desses sinais é obtida por meio da determinação das DEPs de sI(t) e sQ(t), as quais podem ser facilmente determinadas por meio do procedimento descrito na Seção 13.3. Respostas de alguns exercícios 15 3. As componentes em fase e em quadratura de um sinal modulado são simplesmente os sinais que modulam as portadoras cossenoidal e senoidal, respectivamente. Alguns autores denominam de componente em fase e em quadratura o sinal cossenoidal mo- dulado e o sinal senoidal modulado, respectivamente. 4. 2 22 2 2cos(2 )1( ) ( ) . 4 fTg t S f T T T f T 5. 2 2 5 5 ( ) sinc sinc . 2 2c c T T f f f fS f T T 10. a) Como o filtro tem roll-off igual a 1, a banda ocupada pelo sinal modulado e filtrado corresponde à largura do lóbulo principal. Então, tem-se que 2/T 50 kHz, o que leva a T 40 s. Se a taxa de bits é de 50 kbit/s, a duração de um bit vale Tb = 1/50.000 = 20 s. Então, o número de bits por símbolo deve ser T/Tb 2 bits/símbolo. Portanto, usando a modulação QPSK, atendem-se os requisitos de banda e taxa de transmissão. b) Para QPSK, b 0 1 BER erfc 2 E N . Como BERmáx = 1×10 3 , (Eb/N0)mín = 6,79 dB. 12. 15. Nos gráficos a seguir, Pe(,) é a probabilidade de erro de símbolo em função de = Eb/N0, em dB, e é a defasagem, em radianos. . 16 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações 18. a) B = 2/T = 2Rb/log2M = 2×10 6 /log24 = 1 MHz. b) b 0 1 BER erfc 2 E N , em que Eb é a energia média por bit na recepção. Para o caso, como a atenuação é de 3 dB (redução da potência ou da energia pela metade), Eb = (P×Tb)/2 = 0,008×(1/10 6 )/2 = 4×10 9 joule. Como N0 = 10 9 W/Hz, BER = 2,34×10 3 . 19. As modulações com detecção coerente produzem melhores desempenhos que suas versões com detecção não coerente, à custa de maior complexidade do receptor. Tal complexidade se deve à presença do circuito de extração de sincronismo de porta- dora, elemento não necessário no processo de detecção não coerente. Respostas de alguns exercícios 17 20. No desenvolvimento da expressão (113) considerou-se que cada símbolo de referên- cia pode ser decidido em erro para um de seus vizinhos mais próximos (2 para cada símbolo). No caso da modulação BPSK, também adotando a condição de erro para o símbolo vizinho mais próximo, cada um dos símbolos tem um único vizinho. Assim, mesmo adotando as mesmas condições de uso do limitante de união, as expressões finais para BPSK e para M-PSK, M ≥ 4, serão distintas. Sendo assim, de fato, a expressão (113) só pode ser aplicada quando M ≥ 4. CAPÍTULO 15 1. Os resultados estão na figura a seguir, que mostra apenas uma das partes do espectro em banda passante, após normalização em relação à frequência de portadora e à dura- ção de bit. O eixo vertical está em dBm/Hz, considerando Eb = 1. Como prevê a teo- ria, a eficiência espectral das modulações M-PSK aumenta com o aumento de M. 2. As constelações resultantes estão na figura a seguir (4-QAM quadrada à esquerda e 8-QAM não quadrada à direita), em que se observa que a constelação 4-QAM é idêntica a uma constelação QPSK, pois, de fato, um sinal 4-QAM com constelação quadrada é idêntico a um sinal QPSK. 18 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações 3. Porque a expressão de cálculo da probabilidade de erro de símbolo dada foi deduzida utilizando o limitante de união e considerando apenas erros para símbolos vizinhos mais próximos nas constelações L-PAM componentes.A precisão nos resultados de cálculo da probabilidade de erro de símbolo nessas situações ocorre somente para altos valores de Eb/N0. 4. Sim, um demodulador M-QAM para constelação não quadrada pode ser utilizado para demodular um sinal M-PSK, embora o processo de compensação de energia seja desnecessário no caso da demodulação do sinal M-PSK. O contrário não pode ser feito, justamente porque no demodulador M-PSK não constam as compensações de energia, necessárias no demodulador M-QAM devido ao fato de haver símbolos com diferentes energias. 5. Basta colocar o valor zero em uma das entradas (I ou Q, dependendo do desejo de usar uma portadora senoidal ou cossenoidal) e usar a outra como entrada do sinal bipolar correspondente à sequência de bits de dados. 6. Os valores de I e Q dependerão diretamente da amplitude da portadora inserida no modulador e da amplitude que se deseja para o sinal modulado. Caso se queira repro- duzir o processo teórico de geração dos símbolos, fazendo 1 1 2 2 , i i i t t ts s s os valores de I e Q serão iguais às quatro possíveis combinações dos valores 2 2E T E T . Para o caso em análise, tais valores serão ±1. 9. A figura a seguir mostra curvas de BER para as modulações M-PSK e M-QAM, para M = 4, 8 e 16, em função de = E/N0. Os subscritos q e nq significam “constelação quadrada” e “constelação não quadrada”, respectivamente. As expressões de BER para as modulações M-PSK, M-QAM quadrada e M-QAM não quadrada foram obtidas das correspondentes expressões fornecidas no texto e são, respectivamente, 2 0 1 BER erfc sen , log E M N M 2 0 1 1 3 BER 2 1 erfc log 2 1 E M M NM e 2 0 1 1 96 BER 2 1 erfc log 62 642 E M M NM . Por meio das curvas obtidas se percebe que, para uma dada relação = E/N0, a modulação 4-QAM tem o mesmo desempenho da modulação QPSK, como esperado. A modulação 8-QAM já suplanta a modulação 8-PSK, o que obviamente ocorre também para M > 8. Respostas de alguns exercícios 19 10. Se z(t) tem amplitude inversamente proporcional à potência média do sinal recebido, 1/z(t) será diretamente proporcional a essa potência e também à energia média por símbolo do sinal recebido. Conhecendo a taxa de símbolos, é possível calcular essa energia média e, a partir dela e do valor de M, calcula-se E0 via (128) ou (131), conforme o caso. De posse de E0, tem-se a possibilidade de conhecer a disposição dos símbolos na constelação e, por conseguinte, as suas energias. Por fim, tais energias podem ser utilizadas no processo de compensação de energias do receptor. Na prática, como a potência de recepção pode ser muito pequena, os valores de energia calculados podem ser alterados como se desejar, desde que uma alteração análoga seja feita nos resultados dos produtos internos. Em outras palavras, na prática deve-se atentar para que os resultados de cálculos com valores escalonados produzam os mesmos efeitos que aqueles discutidos na teoria, em que as variáveis envolvidas no processo têm valores teóricos amarrados pela teoria da representação no espaço de sinais. 11. a) Se a banda corresponde à largura do lóbulo principal, B = 2/T = 100 MHz. Então, R = 1/T = 50 Msímbolo/s para todas as modulações M-PSK. b) Sendo Rb = Rlog2M, então M = 2 Rb/R. Para Rb = 50 Mbit/s, M = 2. Para Rb = 100 Mbit/s, M = 4. Para Rb = 200 Mbit/s, M = 16. c) Como = Rb/B, teremos = 0,5 bit/s/Hz, = 1 bit/s/Hz e = 2 bit/s/Hz para as modulações BPSK, QPSK e 16-PSK, respectivamente. 20 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações CAPÍTULO 16 1. Utilizando as correspondentes expressões de cálculo da probabilidade de erro de bit, obtém-se: 8/10 4b 0 1 1 BER erfc erfc 1,91 110 0 2 2 E N para BPSK. para BFSK. Tendo aproximadamente o mesmo desempenho, qualquer das modulações poderia ser selecionada. Note que não seria necessário fazer nenhum cálculo para obter essa conclusão. Perceba que a diferença de 8 dB para 11 dB é de exatamente 3 dB, ou seja, a modulação BFSK está operando com aproximadamente o dobro da relação Eb/N0, o que iguala aproximadamente os argumentos da função erfc, levando a valores de BER quase iguais. CAPÍTULO 17 5. a) Se há raias espectrais visíveis, a separação entre os tons é um múltiplo inteiro de 1/T = 1/Tb. Como foi considerada a separação mínima, então 1/Tb = 50 MHz, ou seja, a taxa de sinalização é R = 50 Msímbolo/s. b) Rb = 50 Mbit/s. c) A largura de faixa do lóbulo principal é 2/T = 100 MHz. Então, R = 1/T = 50 Msímbolo/s. d) Rb = Rlog2M = 200 Mbit/s. e) Admitindo que a banda corresponda à largura do lóbulo principal, = Rb/B = 50/150 = 0,333 bit/s/Hz. e) Admitindo que a banda corresponda à largura do lóbulo principal, = Rb/B = 200/100 = 2 bit/s/Hz. 7. Aproximadamente 1 dB a mais. Respostas de alguns exercícios 21 8. Se as variações de fase provocadas pelo canal acontecerem de forma lenta (bem mais lenta que a taxa de símbolos, por exemplo), mesmo que os valores absolutos das fases referentes a dois símbolos consecutivos mudem por efeito do canal, a diferença entre tais fases será pouco afetada em relação à correspondente diferença no sinal trans- mitido. Isso permite que a detecção diferencialmente coerente funcione, já que a informação está contida justamente nas diferenças de fase e não nos seus valores absolutos. 9. Admitindo que a fase inicial da portadora modulada seja 0, para a sequência de bits de entrada 10111001010 teremos a sequência de fases 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0. Admitindo que a fase 0 esteja associada ao bit 0 no modulador BPSK após o codi- ficador diferencial e que a ambiguidade de fase de 180º ocorra, o demodulador BPSK com detecção coerente decidirá pela sequência 011010001100. Após passar pelo decodificador diferencial (que realiza a operação XOR entre um bit de entrada e o bit anterior), tal sequência será convertida em 10111001010, que é exatamente a se- quência de bits transmitidos. 10. a) Bits de informação {bk} 1 0 0 1 0 0 1 1 Bits de saída do codificador diferencial {dk} 1 1 0 1 1 0 1 1 1 Desvios de fase da portadora modulada 0 0 b) Utilizando o resultado obtido no exercício 1 deste capítulo, nota-se que o produto interno será negativo, indicando inversão de fase da portadora modulada. Pela tabela do item “a” nota-se que a inversão é causada por um bit 0 de entrada no modulador DBPSK. 11. a) Para a banda 100 kHz, no máximo, a eficiência espectral deve ser de, no mínimo, 50/100 0,5 bit/s/Hz. Todas as modulações da família M-PSK e M-QAM, mais as modulações 4-FSK e 8-FSK, poderiam ser utilizadas no que se refere ao quesito efi- ciência espectral. Dentre estas, a que tem melhor eficiência de potência é a modula- ção 8-FSK. b) Para a banda de 25 kHz, exatamente, a eficiência espectral deve ser igual a 50/25 = 22 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações 2 bit/s/Hz. As modulações que atendem a esse requisito são 16-PSK e 16-QAM. c) Para a banda de 25 kHz, no máximo, a eficiência espectral deve ser de, no mínimo, 50/25 = 2 bit/s/Hz. Todas as modulações da família M-PSK e M-QAM com M maior ou igual a 16 atendem ao requisito. Dentre elas, a que apresenta melhor eficiência de potência é a modulação 16-QAM. 12. a) A DEP da parte “b” se refere à modulação 4-FSK, em razão da presença de quatro raias espectrais bem definidas, as quais são características da modulação FSK. Por exclusão, a DEP da parte “a” se refere a uma modulação M-QAM com M = 4: como a largura do lóbulo principal é 2/T = 100 MHz, então R = 50 Msímbolo/s. Como Rb/R = 100/50 = 2, então M = 4, pois Rb = Rlog2M. b) Como M = 4 para ambas as modulações, R = 50 Msímbolo/s para ambas. c) Pela DEP dada, o espaçamento é de 50 MHz, que é igual à taxa de símbolos. d) Para a modulação 4-QAM, = 100/100 = 1 bit/s/Hz. Para a modulação 4-FSK, = 100/250 = 0,4 bit/s/Hz. CAPÍTULO 20 2. As sequências m sempre têm um chip +1 a mais que o número de chips –1 em um período, o que faz com que tenham valor médio diferente de zero. No entanto, quanto maior o período da sequência, menor será esse valor médio e, por conse- quência, será mais similar a uma sequência realmente aleatória, na qual o valor médio é nulo. 3. Em sistemas CDMA, as sequências m seriam úteis ao processo de sincronismo no receptor, pois têm função de autocorrelação próxima da ideal. Não seriam adequa- das à separação entre os sinais, pois têm função de correlação cruzada com picos elevados, o que produziria elevado nível de interferência de múltiplo acesso. 5. Em teoria, quando se faz N . Neste caso, os picos da função e autocorrelação se distanciariam indefinidamente e o valor médio da sequência tenderia a zero. Em termos práticos, quando se faz N suficientemente elevado. 7. O valor máximo será 4. Respostas de alguns exercícios 23 CAPÍTULO 22 1. O tempo total (propagação mais salto) entre estação terrestre (Terminal) e satélite é Th + h/c, em que Th é a duração de um salto dado por Th = 1/10 4 , então Th = 100 s. A constante c é a velocidade da luz dada por c = 3×10 8 m/s. Primeiramente, para que a comunicação esteja totalmente segura, será necessário h . h r d T c c c Então, o raio de vulnerabilidade, r, será dado por 2 2 . h h r h T c d r h T c h r Para uma solução precisa, é necessário resolver a equação quadrática em r. Entre- tanto, é possível considerar uma solução aproximada se assumirmos r ≪ h, o que resulta em h d. Neste caso, r Thc = 10 -4 ×3×10 8 , então r 30 km. Vamos considerar agora que o sistema interferente necessite de = 10 s para detec- tar a frequência utilizada em um determinado salto no transmissor FHSS da Terra e acionar o seu transmissor nessa faixa para interferir no sinal recebido pelo satélite. Neste caso: h . h r d T c c c Então h d Terminal Satélite Interferente (jammer) r 24 Transmissão Digital - Princípios e Aplicações 2 2 . h h r h T c d r h T c h r Assumindo h d, teremos r (Th)c = (10 -410-5)3×108, então r 27 km. CAPÍTULO 23 1. Um ganho de processamento unitário significa que Tb = Tc, ou seja, de fato não há espalhamento espectral e a margem de interferência será –Eb/J0 dB. Isso significa que, obviamente, a potência interferente deve estar x = Eb/J0 dB abaixo da potência de sinal para que o desempenho alvo seja atingido (para que a relação Eb/J0 = x ocorra). 2. a) 1111 0111 0011 0001 1000 0100 0010 1001 1100 0110 1011 0101 1010 1101 1110 ... b) 111100010011010 +1 +1 +1 +1 –1 –1 –1.+1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 –1. c) BSS = 2/Tc = 2225 = 450 Hz. d) GP = Rc/Rb = 225/75 = 3 4,77 dB. CAPÍTULO 24 1. Sabe-se que A é a amplitude da componente recebida dominante para uma portadora transmitida não modulada e K = A 2 /22 é o fator de Rice, em que 22 é o valor quadrático médio da envoltória do sinal recebido. Se A → 0 (sem linha de visada direta, Rayleigh), então K → 0. Substituindo K = 0 na equação (186), obtemos a equação (187), já que I0(0) = 1. Substituindo K = 0 na equação (188), obtemos 1 , ( ) 2 0, caso contrário, f que é a função densidade de probabilidade de uma distribuição uniforme. 3. Percursos atrasados () de um valor maior que a duração de um chip (Tc) podem ser discriminados e combinados pelo receptor RAKE. Esta é a chamada condição de resolvabilidade de multipercurso. Percursos separados de intervalos menores que a Respostas de alguns exercícios 25 duração de um chip terão suas contribuições somadas de tal forma que não possam ser processadas separadamente. Portanto: Tc Rc1/ sabe-se que = d/c, onde c = 3×10 8 m/s e d = 50 m. Então: Rc6 Mchip/s. CAPÍTULO 25 2. O sincronismo em sistemas com espalhamento espectral é o processo que permite o alinhamento temporal entre as sequências de espalhamento utilizadas na transmissão e na recepção, considerando o atraso de propagação do sinal e demais fatores que pro- vocam o desalinhamento entre tais sequências. O processo de sincronismo é comumente efetuado em duas etapas, sendo aquisição e rastreamento. Na aquisição se estabelece um sincronismo “grosso” ou pré-sincronismo entre as sequências de espalhamento, o que permite que elas fiquem aproximadamente ali- nhadas temporalmente. Depois de realizada a aquisição, faz-se um “ajuste fino” no sincronismo (rastreamento) através de malhas com realimentação, permitindo que eventuais variações na temporização da sequência de espalhamento recebida, que está embutida no sinal recebido, sejam acompanhadas (rastreadas) pela sequência gerada localmente no receptor.
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