As Comunicações Digitais

COMUNICAÇÕES DIGITAIS

Data de Entrega: 18/11/2022

Aluno: Diego de Araujo Tavares

Questão 1 – Considere a figura a seguir. Explique o que é cada um dos blocos e qual a sua função.

[pic 1]

Fonte de informação: É a fonte do sinal de informação (voz, imagem, música, dados, etc). No caso de sistemas digitais como esse em questão, é necessário que sinais analógicos já tenham sido convertidos por um conversor ADC e transformados em códigos binários.

Codificador de fonte: remove as redundâncias da informação, para melhor aproveitamento dos recursos do canal. É a compressão! Após essa etapa se tem as palavras-códigos da fonte.

Codificador de canal: adiciona redundância controlada, que permite que eventuais perdas causadas pelas imperfeições do canal possam ser recuperadas. Após essa etapa se tem as palavras-códigos do canal, que são palavras maiores que as palavras-códigos da fonte em razão dos bits de redundância adicionados.

Modulador: Modula um sinal em função do sinal modulante (informação) de modo que a informação possa trafegar pelo canal. Em outras palavras, a modulação modifica o sinal para que ele fique adequado à transmissão pelo canal. Por exemplo, um pulso de bits é usado para modular um sinal de alta frequência (portadora) em amplitude, ou frequência ou fase. Nas comunicações óticas, pulsos de luz são modulados em vez de um sinal elétrico.

Canal: o canal ou meio por onde o sinal será trafegado. Pode ser fios e cabos, fibras ópticas, guias de onda, espaço (wireless, satélite, radiodifusão, telefonia móvel, etc).

Demodulador: recupera uma estimativa da informação do sinal modulado. Por exemplo, a partir de um sinal AM que chega no demodulador, os bits são recuperados e consequentemente a informação que eles carregam consigo.

Decodificador de canal: o sinal que vem do demodulador é processado nesta etapa, e as redundâncias são removidas e em caso de erros/percas essa redundância pode ser usada para recuperar a informação perdida.

Decodificador de fonte: decodifica/descomprime as palavras-códigos, tornando-as novamente nos códigos binários originais.

Destino: é o destino final da informação (telespectador, ouvinte, computadores, sistemas, etc). No caso de áudio e voz, o sinal passa por um conversor DAC para permitir que seja ouvido.

Questão 2 – Considere que um sistema OFDM seja composto por 1.024 subportadoras com espaçamento de 10 kHz entre elas, cujo intervalo de guarda tenha a duração de 1/8 do intervalo de símbolo útil. Caso se utilize um esquema de modulação 8-PSK em todas as subportadoras, esse sistema será capaz de eliminar a interferência intersimbólica em um canal com máximo atraso de percursos menor que 12 μs, e a taxa de dados obtida será maior que 27 Mbps.

Com relação à afirmação acima, responda:

1. Justifique se a afirmação está correta ou não.

Btotal = N * Bsub = 1024 * 10 KHz = 10,24 MHz

Ts = 1/ Btotal = 97,65625 ns

TN = N*Ts = 1024 * 97,65625 ns = 0,1 ms

Tg = 0,1 ms / 8 = 12,5 μs

(Tg > 12 μs, portanto a interferência será sim eliminada!)

Tofdm = T + Tg = 0,1 ms + 12,5 μs = 112,5 μs

8-PSK → 3 bits por símbolo

1/ Tofdm * N * bit/símbolo = 1/112,5 μs * 1024 portadoras * 3 bit = 27306666,67 bit/s

(portanto maior que 27 Mbps!)

A afirmativa é correta!

1. Para que serve o intervalo de guarda? Explique.

O intervalo de guarda serve para eliminar ou reduzir a interferência intersimbólica (ISI) que ocorre no sinal que é degradado por um canal real. No caso do OFDM o multipath torna mais grave a dispersão temporal, piorando a ISI, que provoca mais erros de bit na recepção. O intervalo visa minimizar este problema, pois antes do próximo símbolo chegar já não há mais sinal do símbolo atual chegando por outros caminhos

1. Para que serve a extensão cíclica? Explique.

Se o intervalo de guarda fosse apenas a ausência de sinal, as subportadoras deixariam deser ortogonais, gerando interferências entre elas. Então para não haver essa descontinuidade do sinal que eliminaria a ortogonalidade, esse intervalo é preenchido com zeros ou com a extensão cíclica. A extensão cíclica é uma cópia da parte final do símbolo que é inserida em seu início; ou uma cópia de seu início que é inserida na parte final.

Questão 3 – Observe a figura abaixo. Ela indica dois esquemas de codificação digital, utilizados em redes de comunicações. 
[pic 2]

Em I, a codificação mantém um pulso de tensão constante pela duração de um tempo de bit. Os dados em si são codificados como a presença ou ausência de uma transição de sinal no início do tempo de bit. Uma transição no início de um tempo de bit denota um 1 binário, enquanto que nenhuma transição indica um 0 binário. Essa codificação é utilizada em conexões de baixa velocidade.

Em II, existe uma transição no meio de cada período de bit. A transição de meio de bit serve como um mecanismo de sincronização e também como dados. Uma transição de alto para baixo representa 0, enquanto uma transição de baixo para alto representa 1. Essa codificação é utilizada em LANs Ethernet. 

Qual é a codificação usada em I e em II?

I – NRZ-I

II – Manchester

Questão 4 – Determine a capacidade de um canal de comunicação, em bits/s, para relação sinal/ruído na entrada do receptor de 40dB e largura de banda de 8 kHz;

C = BW log2 (S/N + 1)

S/N = 10000 (pois 10 log 10000 = 40 dB)

C = 8000 log2 10001

C = 106,302 kbits/s

Questão 5 – Considere uma fonte binária, que gera os símbolos do conjunto {0, 1}. O emissor elétrico associa a tensão de +3V ao símbolo 1 e -3V ao símbolo 0, transmitindo um símbolo a cada 0,2 μs. Seja p(1) = 0,75 a probabilidade de ocorrência do símbolo 1.

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