PV1 - Transmissão em Banda Base Flashcards
Qual a diferença entre transmissão em banda passante e banda base?
Na transmissão em banda base, o espectro do sinal se concentra em torno da frequencia zero. A transmissão em banda passante ou passa-faixas possui seu espectro em torno de uma frequencia portadora.
Qual a definição de densidade espectral de potencias?
A DEP de um sinal é uma representação grafica da distribuição da potencia do sinal em suas componentes de frequencia de forma a apresentar seu conteúdo espectral.
Como é calculada a taxa de bits em um sistema PCM p/ comutação de circuitos?
O sinal de voz (analógico) é amostrado em uma frequencia de 8000 amostras por segundo, em seguida quantidado em 8 bits por amostra, produzindo uma taxa digital de 8000 X 8 = 64000 bps.
Qual o tratamento de informação do tipo **digital **para ser transmitida?
A informação em estado binário está pronta para ser codificada em linha para se adequar ao canal.
Qual o tratamento da informação do tipo textual para ser transmitida?
informação em simbolos que necessita ser codificada pela fonte antes de ser codificada em linha.
Qual o tratamento da informação do tipo analógica?
Este tipo de informação recebe a maior parte de processamento pela fonte (Amostragem, quantização e codificação), para ser convertida em bits .
Qual são os blocos principais em um sistema de transmissão digital?
Fonte -> Codificador de onda -> acoplador (Tx)
-> canal -> (Meio)
acoplador -> Detector de onda -> Destino (Rx)
Qual a função do Codificador de Onda?
É responsavel por adequar o sinal digital a ser enviado pelo canal, gerando um novo sinal denomidado codigo de linha (M-PAM).
Qual a função do decodificador de forma de onda?
Tem o papel de regenerar o sinal recebido e reduzir a influencia das fontes de degradação do sinal como o ruido gaussiano.
Quais os principais aspectos a serem observados na relação entre o canal e o sinal transmitido? (4)
Componente DC, Sincronismo, Largura de faixa e Ruído.
Quais as principais caracteristicas de um sinal M-PAM?
**Multi-level Pulse Amplitude Modulation. **
M = 2k
k = log2(M)
Em banda base é uma sequencia de pulsos em diferentes níveis de amplitudes. O nº de níveis M é determinado pela limitação de banda ou potencia envolvida no sistema.
Sistemas com Limitação em banda:
Sistemas de Comunicação Terrestre
Na prática, os sinais são transmitidos a um nº razoavel de simbolos, conseguindo altas taxas de bits e menor ocupação do espectro.
Sistemas com limitação de potencia:
Sistemas de comunicação espacial
Devido a limitação de potencia, geralmente os sinais são sinalizados com poucos simbolos, provendo alta imunidade ao ruído.
Como realizar a detecção dos pulsos recebidos com a menor taxa de erro possível?
Filtro Casado h(t) = kg(T-t)
Uma forma é fazer com que as amostras do sinal tenham a maior relação sinal-ruido possivel no momento da decisão.
Como realizar a detecção dos pulsos recebidos com a menor taxa de erro possível?
Correlator
Fornece em sua saída, no momento da amostragem, amostras com a mesma relação sinal-ruido que um filtro casado.
Como e onde é feito o processo de decisão de bit?
É feito no receptor, comparando as amostras na saída do correlator (ou filtro) com um limiar de decisão lambda. Essas amostras são chamadas de variável de decisão.
Como é caracterizado o erro de decisão?
Acontece quando um pulso é transmitido positivo e decidido como negativo devido ao ruído ou/e interferencia intersimbólica.
Sobre o aspecto de desempenho, é correto afirmar a equivalência entre filtro casado e correlator?
Na prática, um pulso na transmissão não está confinado em todo o intervalo de sinalização. Um correlator calcula a integral do produto dos sinais em todo o intervalo, provocando uma pequena diferença entre o valor calculado e a energia real do pulso.
Qual a definição de taxa de erro de bit e com é calculada?
É denominada BER e calculada dividindo o nº de bits com erro pelo o nº de bits transmitidos no intervalo considerado.
Definição de funções de verosimilhança:
Quando o calculo de probabilidade é condicional e envolve gaussianas, não possui valor analítico. É determinado utilizando integrais numéricas denominadas erfc(x) e/ou Q(x).
Quais as características a serem observadas utilizando a função erfc(x)?
O valor da função diminui com o aumento do argumento x. Logo se a amplitude ou duração do bit aumentar, x aumenta e o valor da função diminui. Se a potencia do ruido aumenta, o valor da função também aumenta.
Qual a relaçao entre taxa de simbolos R e duração de bits Tb?
O tempo de simbolo é T=kTb. Logo** **o tempo de bit Tb=T/k. A taxa de bits é Rb=Rk, logo a taxa de simbolos é R=Rb/k A Relação entre elas é 1/k
Qual relação existe entre a energia media por bit Eb, a potencia média do sinal e a duração do bit Tb.
A energia de um pulso é o produto da potencia média do sinal pela duração do pulso: Eb = P x Tb
Qual a probabilidade de erro de bit para uma sinalização que possui a relação Eb/No = 8dB
8dB => 10(8/10) = 6,31
sqrt(6,31) = 2,51
erfc(2,51) = 4,07x10-4
Pe = [erfc(2,51)]/2 = 2,03x10-4
de acordo com a tabela A.1
Como calcular a energia média por bit?
mapeamento entre bits:
bit 0 => g1(t) e bit 1 => g2(t)?
Eb = p0Eb0 + p1 Eb1
Eb0 = integral de 0 a Tb de [g1(t)]2 em relação a t
Eb1 = integral de 0 a Tb de [g2(t)]2 em relação a t
Bits equiprovaveis representados por pulsos NRZ bipolares de duração Tb = 1ms e Amplitude A = 1mV. Calcule a energia média por bit Eb.
Se p0=p1=0,5 então Eb = [Eb0 + Eb1]/2
Integrando (0,001)2 de 0 a 1ms, tem-se que
Eb1 = Eb2 = 1x10-9 [J]
logo Eb = = 1x10-9 [J]
Dois sistemas com sinalização NRZ bi operam sob a mesma N0. O sistema A possui Pe = 1,2 x 10-4. Quanto a mais de potencia em dB o sistema A utiliza sendo que B opera com Pe = 4,4 x 10-3?
Utilizando a formula de Pe e a tabela de erfc(x) verifica que xA = 2,6 e xB = 1,85.
(xa)2 = EbA/N0 = 6,76 e (xb)2 = EbB/N0 = 3,42
6,76/3,42 = 1,98 e 10log(1,98) = 3 dB a mais de potencia.
Qual a definição de interferencia intersimbolica IIS?
É a sobreposição temporal de simbolos vizinho (adjacentes) na saída do filtro de recepção no momento da decisão.
Qual o impacto da IIS nos sistemas de telecomunicações?
A IIS limita drasticamente a taxa de transmissão, pois quanto maior for R = 1/T, menor será T e com isso maior a chance de ocorrer sobreposição de simbolos adjacentes.
Quais as condições necessarias para que um canal não cause distorção em um sinal?
É necessário que o canal possua resposta plana em frequencia e fase linear dentro da banda de interesse.
Como é possível transmitir e receber informações utilizando um canal que provoque distorção?
É necessário inserir um novo processo de filtragem na entrada ou saida do filtro de recepção para cancelar essa distorção. Este processo é chamado de Equalizador adaptativo e deve possuir resposta inversa a do canal.
Definição de simetria vestigial:
É um conceito puramente geométrico observado na saída do filtro de recepção, onde após, espelhar em R/2 para a esquerda e para cima, o sinal coincida com a sua curva.
Definição de fator de forma ou roll-off em um filtro.
É um fator a compreendido entre 0 e 1, tal que quando a tende a 0, tem se a menor banda possível ocupada** [B = R/2]** e respectivamente quando a = 1 tem-se a maior banda possível ocupada [B = R].
Definição de filtro raiz de cosseno elevado:
Por prática de projeto, os filtros de tx e rx projetados são denominados raiz de cosseno elevado. A resposta em frequencia e a resposta ao impulso desse filtro é denominada espectro raiz de cosseno elevado e pulso raiz de cosseno elevado, respectivamente.
Qual o objetivo de filtros de transmissão e recepção do tipo raiz de cosseno elevado?
Eliminar a IIS e ao mesmo tempo, minimizar a influência do ruido na variável de decisão, desde que o canal não distorça o sinal.
Qual a definição do Diagrama de Olho?
É uma ferramenta gráfica utilizada na avaliação e projeto de comunicação digital que permite verificar a influencia de IIS e ruído além de permitir a calibração do sistema de sincronismo, definindo os instantes ótimos para amostrar.
Diagrama de Olho - Instante ótimo de amostragem
é o instante em que o diagrama de olho está mais aberto no sentido vertical levando a amostras mais distantes do limiar de decisão.
Diagrama de Olho - Distorção no instante de amostragem (jitter).
Faixa de variações dos valores das amostras colhidas. Um diagrama fechado no sentido vertical indica a presença de IIS, ruido ou ambos. Enquanto houver abertura do olho, pode-se afirmar que a taxa de erro de simbolo será nula ou próxima a zero.
Observe o diagrama de olho com amplitude [v] e tempo [ms], com roll-off = 0,5, Qual a taxa de simbolos, valor de M, taxa de bits e banda ocupada pelo sinal?
- *R = 1/T** = 1/1 ms = 1 ksímbolo/s = 1 kbaud.
- *M = 3+1** = 4 niveis. Como M = 4 e Rb = Rlog2M ⇒ Rb = 1000×log24 = 2 kbit/s. B = Bmin (1+α) =R/2×(1+α) = 500 (1+0,5) = 750 Hz
Modulação de sinal
É a variação das características de uma portadora de acordo com um sinal modulador para permitir que a informação seja transmitida no meio.
Modulação analógica
AM - modulação de amplitude
FM - Modulaçao de Frequencia
PM - Modulação de fase
Modulação digital
ASK - Chaveamento de amplitude
FSK - chaveamento de frequencia
PSK - chaveamento de fase
QAM - Modulaçao de amplitude quadratica
Multiplexação FDM
Canais podem ser trasmitidos ao mesmo tempo, utilizando uma banda, frequencia ou canal distinto.
O Receptor deve conhecer a faixa de frequencias que está sendo usada.
Multiplexação TDM
O tempo de transmissão é compartilhado pelos nós da rede em tamanho fixo (Síncrono) do tempo ou por canal (assincrono). O assincrono não desperdiça a capacidade da rede, porem cada informação deve conter um cabeçalho.
Codificação de Linha ou Digital
Processo de converter dados binários em uma sequencia de bits, dividida em 3 grandes grupos: polar, unipolar e bipolar.
Método unipolar
A presença de tensão indica nivel logico alto e a ausencia, nivel logico baixo. Existe 2 problemas: componente DC e sicronismo de cadeias longas de bit iguais.
Método Polar NRZ
Utiliza 2 níveis de tensão para representação de dados. Resolve a Componente DC, porem ainda existe o problema de cadeias longas.
Metodo polar RZ
Neste método a codificação utiliza 3 valores de tensão. As transições acontecem na metade da janela de bit. Resolve o problema DC e cadeias longas, porém utiliza maior largura de banda.
Metodo Polar Manchester
As transições sempre ocorrem no meio da janela de bit:
- transição negativo-positivo = bit 1
- transição positivo-negativo = bit 0
Manchester diferencial:
- transição no início = bit 1
- ausencia de transição = bit 0
Metodo Bipolar AMI
Assim como o RZ, utiliza 3 niveis de tensão, porem o nivel zero representa bit 0 e o bit 1 alterna em positivo e negativo. Novamente tem-se o problema em cadeias longas de bit 0.
Auto-informação I(Sk)
Observando o evento S que ocorre com probabilidade Pk tem-se:
I(Sk) = log2(1/Pk)
Entropia da fonte ou valor medio da quantidade de informação
é o somatório do produto de todas as probabilidades pelas sua auto-informação onde k é o número de simbolos da fonte.
Comprimento Médio das palavras código
É o somatorio do produto das probabilidades pelo comprimento de seus códigos:
Eficiencia de código (1º teorema de Shannon)
Dada uma fonte discreta sem memória, o comprimento médio é sempre maior ou igual ao da fonte. Sua eficiencia é dada pelo quociente da entropia pelo comprimento médio.
Código livre de prefixo
É quando nenhuma palavra código é prefixo de qualquer outra palavra código do alfabeto. O comprimento médio das palavras próximo à entropia da fonte.
Código de HUFFMAN
É denominado código ótimo, pois nenhum outro código possui melhor eficiencia.
- Listar as prob. em descente e atribua 0 e 1
- Some as 2 ultimas, e coloque abaixo da maior
- repita ate que sobre duas probalidades
- a palavra codigo é o caminho de trás p frente
Algoritmo de LEMPEL-ZIV (Codificação de Fonte Universal)
Quando não se conhece as probabilidades, as palavras código são obtidas utilizando o ultimo bit do alfabeto, obtido da sequencia sem repetição de simbolo, da esquerda para a direita, concatenado com a posição binária do restante do alfabeto. Quando este não existe, é completado com a posição 0.
