CONCEITOS BÁSICOS SOBRE COMUNICAÇÕES

CONCEITOS BÁSICOS SOBRE
COMUNICAÇÕES
DEFINIÇÕES
— Comunicação – processo pelo qual a informação é transmitida de
—
—
—
—
—
—
forma confiável de um ponto, no espaço e no tempo, denominado
fonte, para outro ponto, o destino.
Mensagem – corresponde as manifestações físicas da informação
produzida pela fonte.
Sinal – grandeza elétrica variável no tempo tal como uma corrente
ou tensão, e representa a mensagem.
Sistema – elemento físico que modifica os sinais a ele aplicados.
Finalidade de um sistema de comunicação – fornecer uma réplica
aceitável da mensagem no destino.
Largura de espectro – faixa de frequências pertecentes ao sinal.
Largura de faixa de frequências – faixa de frequências que um sistema
pode transmitir com fidelidade.
MODELO DE UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO
FONTE
TRANSDUTOR
DE ENTRADA
RUÍDO
INTERFERÊNCIA
DISTORÇÃO
ATENUAÇÃO
DESTINO
TRANSDUTOR
DE SAÍDA
TRANSMISSOR
CANAL
RECEPTOR
MODELO DE UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO
— Transdutor – converte a mensagem em um sinal elétrico.
— Transmissor – acopla o sinal ao canal de transmissão. Para fins de
transmissão efetiva e eficiente, algumas operações de processamento
de sinal devem ser realizadas. A mais comum é a modulação.
— Canal – ligação elétrica entre transmissor e receptor. ( Par de fios,
onda de rádio, feixe de laser )
— Receptor – extrair o sinal desejado do canal e fornecê-lo ao
transdutor de saída. Estágios de amplificação. Sua operação principal é
a demodulação.
— Transdutor de saída – converte o sinal elétrico em mensagem.
Sistemas de Comunicação (Cabeados)
— Sistema Convencionais de Telefonia Fixa
— Sistema de Distribuição de Sinal de TV via Cabo (CATV)
— Redes Cabeadas (Wired Networks): LANs / MANs / WANs
— Backbone de Fibra Ótica da Operadoras de Telecomunicações
— Barramento de comunicação dentro de computadores para comunicação
entre CPU e memória
Sistemas de Comunicação Sem Fio (Wireless)
— Transmissão via Satélite
— Bluetooth / Zigbee
— Transmissão de Sinais de Rádio e TV
— Ultra Wide Band (UWB)
— Telefone Sem Fio
— Enlaces de Microondas
— Sistemas de Telefonia Celular
— Redes de Sensores / Ad hoc
— Redes Sem Fio (WiFi / WiMAX)
— GPS
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EFEITOS INDESEJÁVEIS OCORRIDOS
NO CANAL
— Atenuação – redução da intensidade do sinal. Decréscimo
progressivo da potência do sinal com o aumento da distância.
— Distorção – alteração do sinal devida a uma resposta imperfeita do
sistema ao sinal.
— Interferência – contaminação por sinais estranhos, normalmente
feitos pelo homem, de forma similar ao sinal desejado.
— Ruído – sinais elétricos aleatórios ou imprevisíveis provenientes de
causas naturais, tanto internos quanto externos ao sistema.
LIMITAÇÕES FUNDAMENATAIS DA
TRANSMISSÃO DA INFORMAÇÃO
— Limitação da largura de faixa – variação da energia requer
intervalo de tempo.
— Ruído – está sempre presente nos sistemas elétricos. Limita a
habilidade de identificar corretamente o sinal enviado.
— Capacidade de canal – é o máximo em bps que pode ser
transmitido pelo canal.
c = B log 2 (1 +
S
)
N
DENSIDADE ESPECTRAL DE ENERGIA
— Mostra como a energia de um sinal se distribui ao longo do
espectro, e é definida como :
y g ( f ) = G( f )
2
[ J / Hz ]
— A área total sob a curva da densidade espectral é igual a energia
total do sinal, assim:
¥
E=
ò G( f ) df =
2
-¥
¥
ò
2
g (t ) dt [ J ]
-¥
Teorema de energia de Rayleigh
— Exercício
— Determine a DEE e a energia total de g(t)=exp(-t)u(t). Faça os
cálculos em ambos domínios
DENSIDADE ESPECTRAL DE POTÊNCIA
— Mostra como a potência média de um sinal periódico se distribui ao
longo do espectro.
S g ( f ) = Gp( f )
2
Gp ( f ) ® TF para funções periódicas
[W / Hz ]
— A área total sob a curva de DEP é igual a potência média do sinal
periódico
¥
P
=
ò
G ( f )
2
df
[W
]
- ¥
Outra
P
=
Ou
P
forma
1
To
To
2
ò
Co
gp
(t )
calcular
2
a potência
dt
- To
2
usando
=
de
o teorema
2
+ 2
¥
å
n = 1
Cn
de
2
Parceval
média
DENSIDADE ESPECTRAL DE POTÊNCIA
— Determine a potência média do sinal g(t)=Acos(2 π fc t)
Função Autocorrelação
— Fornece uma medida de similaridade, ou coerência, entre um dado
sinal e o conjugado deste deslocado de um quantidade variável.
R x (t ) =
¥
ò
x ( t ) x * ( t - t ) dt ® Aperiódico
-¥
R x (t ) =
1
T 0
-T
2
ò x (t ) x
-T
2
*
( t - t ) dt ® Periódico
FUNÇÃO CROSSCORRELAÇÃO
— Fornece uma medida de similaridade entre um sinal e uma versão
conjugada deslocada no tempo de um segundo sinal.
R 12 (t ) =
¥
ò
x 1 ( t ) x 2 ( t - t ) dt
*
-¥
R 12 (t ) =
1
T 0
¥
R 21 =
ò
x 2 ( t ) x 1 * ( t - t ) dt
® Aperiódico
-¥
- To
2
ò x (t ) x
- To
2
*
( t - t ) dt ® Periódicos
de mesmo
período
To