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CONCEITOS BÁSICOS DE

TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO

DE SINAIS DIGITAIS

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TRANSMISSÃO

E RECEPÇÃO

DE SINAIS

DIGITAIS

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DIGITALIZAÇÃO

TAXA < 8 kbit/s

TAXA < 20 kbit/s

ADIÇÃO DE BITS DE REDUNDÂNCIAE CONTROLE:

SINAL TRANSMITIDO:

SINAL RECEBIDO:

TRANSMISSÃO CELULAR DIGITAL

0 0 001 1

digi.vsd

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SINAL RECEBIDO:

RELÓGIO RECUPERADO:

SINAL REGENERADO:

CORREÇÃO DE ERROS:

0 0 001 1

CONVERSÃO PARA A MENS. ORIGINAL:

RECONVERSÃO PARA SINAL ANALÓGICO:

RECEPÇÃO CELULAR DIGITAL

ERRO

digi.vsd

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DIGITALIZAÇÃO DO

SINAL DE VOZ

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CODIFICAÇÃO DE VOZCOM BOA QUALIDADE

PCM64 KBPS

ADPCM32 KBPS

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CODIFICAÇÃO DE VOZ COM QUALIDADE ACEITÁVEL

RPE13 KBPS

VSELP / ACELP

8 KBPS

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R

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PULSE AMPLITUDE MODULATION - PAM

AMOSTRAGEM DO SINAL DE VOZ NA TAXA DE 8000 AMOSTRAS POR SEGUNDO:

TRANSMISSÃO PAM

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RECEPÇÀO PAM

DEPOIS DO HOLDING

APÓS O FILTRO PASSA BAIXAS

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DIFICULDADES DA COMUNICAÇÃO PAM

1 - O MEIO DE TRANSMISSÃO DEFORMA OS PULSOS MODIFICANDOSEUS NÍVEIS E PROVOCANDO INTERFERÊNCIAS ENTRE ASAMOSTRAS DEVIDO AO ALARGAMENTO DAS MESMAS. ESTEALARGAMENTO DOS PULSOS SE DEVE AO FATO DE QUE A LARGURA DE FAIXA DE TRANSMISSÃO É LIMITADA E NÃOCONSEGUE TRANSMITIR AS TRANSIÇÕES BRUSCAS DO SINAL PULSANTE.

2 - O RUÍDO, NA RECEPÇÃO, PROVOCA ALTERAÇÕES NOS NÍVEISDE AMOSTRAGEM.

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PULSE CODE MODULATION - PCM

A MELHOR MANEIRA DE SE TRANSMITIR O NÍVEL DE CADAAMOSTRA É NA FORMA NUMÉRICA. O NÚMERO TRANSMITIDOREPRESENTA O VALOR DA AMPLITUDE DE CADA AMOSTRA.

ESSE NÚMERO É TRANSMITIDO NA FORMA DIGITAL, OU SEJA, EM UMA SEQÜÊNCIA DE BITS.. ESTE PROCESSO É DENOMINADOPCM - “PULSE CODE MODULATION”

NO PCM UTILIZAM-SE 8 BITS PARA QUANTIZAR CADA AMOSTRA.

89 1 1110 000

AMOSTRA

SINAL TRANSMITIDO

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R

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DEFORMAÇÕES NO SINAL DIGITAL

O MEIO DE TRANSMISSÃO, TAMBÉM, DEFORMA E ACRESCENTA RUÍDO AOS PULSOS DO SINAL DIGITAL.

ENTRETANTO ESSAS DEFORMAÇÕES , NA QUASE TOTALIDADE DASVEZES, NÃO IMPEDEM A IDENTIFICAÇÃO CORRETA DE CADA BIT.

MESMO QUE OCORRAM ALGUNS ERROS, DE IDENTIFICAÇÃO DE BITS, OS CÓDIGOS CORRETORES DE ERROS MINIMIZAM ESSAS OCORRÊNCIAS, TANTO QUANTO SE ACHAR NECESSÁRIO.

SINAL DIGITAL RECEBIDO

SINAL DIGITAL REGENERADO

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R

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ERROS DE QUANTIZAÇÃO

AMOSTRA MÁXIMA QUANTIZAÇÃO MÁXIMA

m + 1 m + 1

m + 2m + 2

m + 3 m + 3

mm

amostras analógicas amostras quantizadas

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R

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EQÜIVALÊNCIA DE AMOSTRAGENS

A AMOSTRAGEM QUANTIZADA EQUIVALE À AMOSTRAGEM ANALÓGICASOMADA AOS ERROS DAS AMOSTRAS.

A SEQÜÊNCIA DE ERROS DAS AMOSTRAS EQUIVALEM À AMOSTRAGEMDE UM SINAL ALEATÓRIO ( RUÍDO ).

ERROS DEAMOSTRAGEM

AMOSTRAGEMQUANTIZADA

AMOSTRAGEMANALÓGICA

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ERROS DE QUANTIZAÇÃO QUANDO AS AMOSTRASSÃO QUANTIZADAS COM PALAVRAS DE N N BITS.

SUPONDO QUE A MÁXIMA AMPLITUDE DAS AMOSTRAS ANALÓGICASSEJA DIVIDIMOS ESTA GRANDEZA EM INTERVALOS. maxV N2

PARA NN BITS TEREMOS NÍVEIS DE QUANTIZAÇÃO. N2

N212 N

22 N

01

maxV

N

V

2max

t

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R

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ERROS DE QUANTIZAÇÃO QUANDO AS AMOSTRASSÃO QUANTIZADAS COM PALAVRAS DE N N BITS.

A AMPLITUDE DE CADA INTERVALO FICA:

N

V

2max

COMO O MAIOR ERRO DE AMOSTRAGEM É MEIO INTERVALODE QUANTIZAÇÃO, RESULTA:

1maxmax

max 222

1

NN

VV

OU

1max

max

2

1

NV

N212 N

22 N

01

maxV

N

V

2max

t

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QUANTIZAÇÃO NO PCM CONVENCIONAL

PARA O PADRÃO INTERNACIONAL DE PCM RECOMENDADO PELAUIT SÃO UTILIZADOS 8 BITS PARA SE TER UMA BOA QUALIDADENA TRANSMISSÃO DA VOZ.

NESTE CASO O CANAL DE VOZ É TRANSMITIDO NA TAXADIGITAL:

segundo

kbit

amostra

bit

segundo

amostra6488000

segundo

kbitR 64

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R

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QUALIDADE DO PCM EM DEPENDÊNCIADA TAXA DIGITAL

16 32 48 6480

5

4

3

2

1

QUALIDADE( MOS )

TAXA DIGITAL

A MEDIDA QUE SE DIMINUI OS BITS DE QUANTIZAÇÃO A TAXADIGITAL DIMINUI NA MESMA PROPORÇÃO. ENTRETANTO O RUÍDODE QUANTIZAÇÃO AUMENTA, PIORANDO A QUALIDADE ( MEANOPINION SCORE - MOS )

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CODIFICAÇÃO DO

SINAL DE VOZ EM

BAIXAS TAXAS

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TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO RESIDUAL

PREDITOR

r

r

X

XRESÍDUO = X - X = r

X

XPREDITOR

r X

X X r

1,0

0,7

0,9

1,1

- 0,1

0,3

1,0

0,65

1,0

0,8

0

0,05

X

X

1,1

1,0

0,65

1,0

0,8

0

0,05

- 0,1

0,3

1,0

0,7

0,9

Xr

r + X = X

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R

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TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO RESIDUALQUANTIZADA: RESIDUAL EXCITED

LINEAR PREDICTOR - RELP

PREDITORX

X

RESÍDUO = X - X = r

X

AD

r

X

PREDITORX

rX

XXr

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R

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QUALIDADE DO RELP

VIMOS QUE NO PCM O ERRO MÁXIMO DE QUANTIZAÇÃO ÉDADO POR:

1max

max 2 N

V

PARA O RELP TEM-SE:

1max

max 2 N

r

PORTANTO:

1max

max

max

max

2

N

V

r

V

OU1

max

max

2

1

NV

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R

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QUALIDADE DO RELP ( continuação )

VIMOS QUE NO RELP, TEM-SE:

SE O PREDITOR FOR EFICIENTE SERÁ MUITO MENOR QUE .

PORTANTO PODEMOS MANTER A MESMA RELAÇÃO

, DO PCM, UTILIZANDO UM N MENOR.

NO ESTADO DA ARTE OBTEM-SE A MESMA QUALIDADE DO PCMUTILIZANDO-SE APENAS 4 BITS PARA QUANTIZAR OS RESÍDUOS ( 16 NÍVEIS DE QUANTIZAÇÃO ).

ISTO RESULTA A TAXA DE 32 kbit/s

maxrmaxV

max

max

V

1

max

max

max

max

2

N

Vr

V

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R

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CELP - CODED EXITED LINEAR PREDICTOR

GERAÇÃO DE UM CODE BOOK

•Sabemos que um bloco de 40 bits pode representar até palavras digitais.•Seleciona-se apenas 1024 dessas palavras de 40 bits. O principal critério para a seleção é que as palavras escolhidas sejam bem diferentes entre si.•As palavras selecionadas são gravadas em 1024 endereços em uma memória denominada code book. Tanto o transmissor como o receptor CELP possuem esse mesmo code book.

1240 102

CODEBOOK

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R

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CODED EXCITED LINEAR PREDICTOR - CELP( continuação )

PARTE-SE DO RELP CONVENCIONAL.

CADA BLOCO DE 40 BITS, GERADO PELO RELP, É COMPARADOCOM AS PALAVRAS DO CODE BOOK.

ESCOLHE-SE A MAIS PARECIDA E TRANSMITE-SE SEU ENDEREÇO

PREDITOR

X AD

BLOCO DE40 BITS

CODEBOOK

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R

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CODED EXCITED LINEAR PREDICTOR - CELP( continuação )

O RECEPTOR RETIRA A PALAVRA DE 40 BITS ARMAZENADA NAQUELEENDEREÇO RECEBIDO, E A UTILIZA PARA EXCITAR O DISPOSITIVODE RECEPÇÃO.CADA ENDEREÇO É TRANSMITIDO COM 10 BITS ( POIS ) .ISTO REDUZ A TAXA PARA UM QUARTO QUANDO COMPARADA AOSISTEMA QUE TRANSMITE TODOS OS BITS DO RESÍDUO. PORTANTOESTE SISTEMA SUBSSTITUI A TRANSMISSÃO DE 40 BITS POR APENAS 10 BITSISTO SIGNIFICA UMA REDUÇÃO DE 4 VEZES NA TAXA DIGITAL TRANSMITIDA.NO ESTADO ATUAL DA ARTE EXISTEM SISTEMAS QUE SE CONSTITUEMAPERFEIÇOAMENTOS DO CELP. ENTRE ELES PODEMOS CITAR O VSELPE O ACELP. ESTES DISPOSITIVOS CODIFICAM A VOZ, COM BOA QUALIDADE, NA TAXA DE 8 kbit/s.

1021024

PREDITOR

BLOCO DE40 BITS

CODEBOOK

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R

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CONCEITOS SOBRE

TRANSMISSÃO DE

SINAIS DIGITAIS

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CONVENÇÕES PARA O SINAL DIGITAL

0

0

+A

+A

-A

BITS 000 1 1 1

BITS 000 1 1 1

NRZ

NRZ POLAR

BIT NÍVEL

0 0

1 +A

BIT NÍVEL

-A

0

1

+A

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CONVENÇÕES PARA O SINAL DIGITAL ( CONTINUAÇAO )

O SINAL NRZ ( NON RETURN TO ZERO) , É USADO NOS PROCESSAMENTOS DA INFORMAÇÃO DIGITAL, UTILIZANDO CIRCUITOS LÓGICOS.

EXEMPLOS:

COMPUTADORES PROCESSAMENTOS LÓGICOS DA BANDA BÁSICA

0

+ABITS 000 1 1 1

NRZBIT NÍVEL

0 0

1 +A

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O SINAL NRZ POLAR É USADO QUANDO SE TRANSMITEO SINAL DIGITAL MODULANDO UMA PORTADORA.

EXEMPLOS:

MODEM DE LINHA DE ASSINANTERÁDIO CELULAR DIGITAL.

CONVENÇÕES PARA O SINAL DIGITAL ( CONTINUAÇAO )

0

+A

-A

BITS 000 1 1 1

NRZ POLARBIT NÍVEL

-A

0

1

+A

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R

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SINAL DIGITAL NRZ POLAR

RT

1

T

R 2 R0

DOMÍNIO DO TEMPO (OSCILOSCÓPIO)

DOMÍNIO DA FREQÜÊNCIA(ANALISADOR DE ESPÉCTRO)

E R Ab 2NRZ-X.VSD

A

P A 2

0A

2Eb

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R

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RT

1T

TRANSMISSÃO

RECEPÇÃO

COMUNICAÇÃO DIGITAL COM FAIXA LARGA

DIGIT2.DOC

R 2 R0

N N BW 0

R 2 R0

N0

B W

A

A

2Eb

2Eb

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R

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OTIMIZAÇÃO DA LARGURA ESPECTRAL

HÁ ALGUMAS DÉCADAS ATRÁS, O ENGENHEIRO NYQUIST,DO BELL LABS, FICOU ENCARREGADO DE ESTUDAR O PROBLEMA DA DIMINUIÇÃO, OTIMIZADA, DA LARGURA DE FAIXA OCUPADA POR UM SINAL DIGITAL.

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ELE CONCLUIU QUE O MELHOR COMPROMISSO SERIA A LIMITAÇÃO DA FAIXA ESPECTRAL NA METADE DA TAXADIGITAL:

BW =R2

ONDE BW = LARGURA DE FAIXA EM Hz R = TAXA DIGITAL EM BPS

FILTROR 2 R0

2 E b

R

2

0 R

bE2

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R

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2Eb

DIGIT-X3.VSD

jitter

N 0

R

2

R

2

0

0

A

A

A

A

R bit

s

COMUNICAÇÃO DIGITAL DE FAIXA MÍNIMA OTIMIZADA

R

N NR

0 2

2Eb

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jitterSINAL PULSADO

RELÓGIORECUPERADO

SINAL DIGITALREGENERADO

REGENERAÇÃO DO SINAL DIGITAL

DIGIT4.DOC

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RUÍDO

BIT ERRADO

ORIGINAL

RECEBIDO

CRUZAMENTODE ZERO

RELÓGIO

RECUPERADO

SINALREGENERADO

PRESENÇA DE ERRO NO SINAL REGENERADO

Pres-er.vsd

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9 9 N 0

BER

digit-er.vsd

PROBABILIDADE DE ERROS DE BITSOU "BIT ERROR RATE - BER"

2E b10 1

10 2

10 3

10 4

10 5

10 6

10 7

10 8

8,4 dB 11,4 dBR

20

102

0

logE

Nb

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EFEITOS DO

MULTIPERCURSO

NO SINAL DIGITAL

TRANSMITIDO

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EFEITO DA PROPAGAÇÃO MULTIPERCURSONA INFORMAÇÃO TRANSMITIDA

O SINAL QUE CHEGA ATRAZADO, AO SE COMPOR COM O PRIMEIRO SINAL, PODE PROCOCAR INTERFERÊNCIA ENTRESÍMBOLOS. ISTO TENDE A PROVOCAR ERROS NO SINALREGENERADO.

ESTE EFEITO É TANTO PIOR QUANTO MAIOR A TAXA DIGITAL,POIS, O INTERVALO ENTRE DOIS BITS CONSECUTIVOS DIMINUINA MESMA PROPORÇÃO.

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“DELAY EQUALIZER”

FILTRODIGITAL

ADAPTATIVO

ADAPTADORDE

COEFICIENTES

O SISTEMA TRANSMITE, PERIODICAMENTE, UMA PALAVRA DIGITALCONHECIDA. ESTA INFORMAÇÃO, CUJO NOME É “PALAVRA DETREINAMENTO”, SERVE DE BASE PARA A ADAPTAÇÃO DO FILTRODIGITAL, ATÉ QUE SE TENHA UM SINAL COM INTERFERÊNCIAENTRE SÍMBOLOS MINIMIZADA.

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NOÇÕES DE CÓDIGOS

DETECTORES E

CORRETORES DE ERROS

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CÓDIGOS DE BLOCOS

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CÓDIGOS DE BLOCO

DIVIDE-SE A MENSAGEM ORIGINAL EM BLOCOS DE N BITS.ESSES BLOCOS SÃO CHAMADOS “PALAVRAS DA MENSAGEM”ACRESCENTA-SE RR BITS A CADA PALAVRA DA MENSAGEM.OS RR BITS ACRESCENTADOS SÃO CHAMADOS DE BITSDE REDUNDÂNCIA

RESULTAM AS PALAVRAS DE CÓDIGO CONTENDO N+R BITS DESSA MANEIRA TEM-SE O CÓDIGO DE HAMMING ( N+R, N ).

CÓDIGO DE HAMMING ( 7 , 4 ) N = 4 E R = 3:

EXEMPLO DE MENSAGEM = 0011 PALAVRA DE CÓDIGO = 0011001

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CÓDIGOS DE BLOCO

ENTRADABLOCO DE 4 BITS

TABELA DO CÓDIGO DE HAMMING ( 7, 4 )

0000 0000000 0001 0001111 0010 0010110 0011 0011001 . . . . 1111 1111111

SAÍDABLOCO DE 7 BITS

NOTE-SE QUE, NA SAÍDA, SELECIONOU-SE APENAS 16PALAVRAS ENTRE AS 128 PALAVRAS POSSÍVEIS DE SEREM EXPRESSAS POR ESSES 7 BITS.TEM-SE 16 PALAVRAS PERMITIDAS E 112 PROIBIDASAS PALAVRAS PERMITIDAS DIFEREM, ENTRE SI DE, PELOMENOS, TRÊS BITS.

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0000000000111100101100011001 . .1111111

DETECÇÃO DE ERROS NO RECEPTOR

- COMO A DIFERENÇA MÍNIMA, ENTRE AS PALAVRAS DE CÓDIGO, É DE 3 BITS, SE HOUVER ERROS DE 1 OU 2 BITS, EM UMA PALAVRA RECEBIDA, ESTA PALAVRA SE TORNA UMA PALAVRA PROIBIDA. DESTA MANEIRA É DETECTADA A PRESENÇA DE ERROS

- SE A QUANTIDADE DE ERROS, NA PALAVRA, FOR 3 OU MAIS BITS, É POSSÍVEL QUE RESULTE OUTRA PALAVRA PERMITIDA. PORTANTO, NESTE CASO, OS ERROS NÃO SÃO DETECTADOS.

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- ENTRETANTO A PROBABILIDADE DE ERRAR 3 OU MAIS BITS SIMULTÂNEOS, EM UMA MESMA PALAVRA, É BEM MENOR DO QUE ERRAR ATÉ 2 BITS SIMULTÂNEOS.

- EXEMPLO: PARA UM SINAL DE ENTRADA ERRANDO UM BIT A CADA 100.000, TEREMOS UMA PALAVRA ERRADA, NÃO DETETADA, A CADA

1310 PALAVRAS RECEBIDAS.

DETECÇÃO DE ERROS NO RECEPTOR( CONTINUAÇÃO )

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CORREÇÃO DE ERROS

0000000000111100101100011001 . .1111111

- COMO NO CÓDIGO EXEMPLIFICADO, A DIFERENÇA ENTRE AS PALAVRAS DE CÓDIGO É DE, PELO MENOS, 3 BITS, RESULTA:

- SE HOUVER ERRO DE APENAS 1 BIT, NA PALAVRA CORRETA ESTA PALAVRA PROIBIDA DIFERE APENAS DE UM BIT DA PALAVRA ORIGINAL E DIFERE DE 2 OU MAIS BITS DAS DEMAIS PALAVRAS DO CÓDIGO.

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CORREÇÃO DE ERROS( CONTINUAÇÃO )

0000000000111100101100011001 . .1111111

- O ALGORÍTIMO DE CORREÇÃO CONSISTE EM ADOTAR, COMO CORRETA, A PALAVRA DE CÓDIGO QUE DIFERE DE APENAS 1 BIT DA PALAVRA ERRADA QUE SE RECEBEU.

- SE HOUVER DOIS BITS ERRADOS NA PALAVRA RECEBIDA, ESTA PALAVRA DIFERIRÁ DE APENAS 1 BIT DE OUTRA PALAVRA DE CÓDIGO DIFERENTE DAQUELA QUE FOI, REALMENTE, TRANSMITIDA. NESTE CASO SERÁ FEITA UMA CORREÇÃO ERRADA. DA MESMA FORMA, O SISTEMA NÃO TEM CAPACIDADE DE CORRIGIR PALAVRAS RECEBIDAS COM MAIS DE DOIS BITS ERRADOS.

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- ENTRETANTO, A PROBABILIDADE DA OCORRÊNCIA DE 2 OU MAIS BITS ERRADOS SIMULTÂNEOS, NA MESMA PALAVRA RECEBIDA, É MUITO MENOR DO QUE A OCORRÊNCIA DE APENAS 1 ERRO NESSA PALAVRA.

- EXEMPLO: PARA UM SINAL DE ENTRADA ERRANDO UM BIT A CADA 100.000, TEREMOS UMA PALAVRA ERRADA, NÃO CORRIGIDA, A CADA QUINHENTOS MILHÕES DE PALAVRAS RECEBIDAS.

- ISTO SIGNIFICA QUE, NO CÓDIGO DE HAMMING ( 7,4 ), AO SE RECEBER, QUINHENTOS MILHÕES DE PALAVRAS, A QUASE TOTALIDADE DAS PALAVRAS ERRADAS RECEBIDAS SERA CORRIGIDA CORRETAMENTE. APENAS UMA, DESSAS PALAVRAS ERRADAS, CONTINUARÃO ERRADAS.-

CORREÇÃO DE ERROS( CONTINUAÇÃO )

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1 9

9 9

CONLUSÃO:

O CÓDIGO DE HAMMING ( 7, 4 ) TEM CAPACIDADEDE DETETAR ATÉ DOIS ERROS E CORRIGIR ATÉ UM ERRO EM CADA PALAVRA RECEBIDA.

CORREÇÃO DE ERROS( CONTINUAÇÃO )

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CÓDIGOS

DE BLOCO

CÍCLICOS

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CÓDIGOS DE BLOCO CÍCLICOS

SÃO AQUELES QUE CODIFICAM A MENSAGEM POR MEIO DE“SHIFT REGISTER” REALIMENTADO.

EXEMPLO: CÓDIGO ( 7. 4 )

EMTRAM PALAVRAS DE 4 BIT DE MENSAGEM E SAEMPALAVRAS DE CÓDIGO CONTENDO 7 BITS.

OS 3 BITS ADICIONADOS SÃO CHAMADOS DE CRC -- “CICLIC REDUNDANCY CHECK”

0D 2D1D 2R1R0R

mensagem

saídarelógio

00110010011

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CÓDIGOS DE BLOCO CÍCLICOS

A DECODIFICAÇÃO, QUE DETETA E CORRIGE ERROS, UTILIZATAMBÉM “SHIFT REGISTER” REALIMENTADO.

EXEMPLO: DECODIFICADOR PARA O CÓDIGO ( 7, 4 )

2D1D 2R1R

saída

palavrarecebida

0D 0R

0D 0R 1D 1R 6D 6R

E1 2 7

0010001

bit errado

0011001

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IMPLEMENTAÇÃO DOS CÓDIGOSDETETORES E CORRETORES DE ERROS

MODERNAMENTE, OS CÓDIGOS DE BLOCO SÃO SEMPRE IMPLEMENTADOS NA FORMA CÍCLICA DEVIDO A SIMPLICIDADE DE SEU DIAGRAMA. ESTE TIPO DE IMPLEMENTAÇÃO POSSUI O NOME DE “CICLIC REDUNDANCE CHECK” - CRC.

EXISTEM DIVERSAS FAMÍLIAS DE CÓDIGOS CÍCLICOS . ENTRE ELAS PODEMOS CITAR, ALÉM DO CÓDIGO DE HAMMING, O CÓDIGOBCH E O CÓDIGO DE REED-SOLOMON.

EXEMPLO:

OS DADOS ENVIADOS NAS MENSAGENS A E B DO CANAL DE CONTROLE FORWARD DO SISTEMA AMPS POSSUEM UM CRC DO TIPO BCH (40 , 28)ONDE O BLOCO DA MENSAGEM TEM 28 BIT E A PALAVRADE CÓDIGO POSSUI 40 BIT.

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NATUREZA DOS ERROS EM TELEFONIA MÓVEL

EM TELEFONIA MÓVEL, OS ERROS BINÁRIOS COSTUMAMAPARECER EM SURTOS, ISTO É, VÁRIOS BITS DE UMA MESMA PALAVRA DE CÓDIGO SÃO RECEBIDOS ERRADOS .PORTANTO, O SISTEMA DEVE TER A POSSIBILIDADE DE CORRIGIR VÁRIOS ERROS NA MESMA PALAVRA DE CÓDIGO.

TANTO OS CÓDIGOS DE HAMMING QUANTO OS BCH SÃO INEFICIENTES PARA ESSA SITUAÇÃO. È POR ISTO QUE,NO NO CANAL DE CONTROLE DO SISTEMA AMPS, QUE USA BCH, SÃO NECESSÁRIAS AS REPETIÇÕES DAS MENSAGENS.

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1 9

9 9

EFICIÊNCIA DOS CÓDIGOS DETETORES E CORRETORES DE ERROS

ENTRETANTO, HÁ CÓDIGOS DE CRC EFICIENTES PARA A DETECÇÃO E CORREÇÃO DE ERROS EM SURTOS.

O CÓDIGO CÍCLICO REED - SOLOMON, POR EXEMPLO, É CONSIDERADO O MAIS EFICIENTE DESSES CÓDIGOS PARA CORRIGIR ERROS EM SURTOS.

A ÚNICA DESVANTAGEM DO CÓDIGO DE REED - SOLOMONÉ SUA EXTREMA COMPLEXIDADE DE IMPLEMENTAÇÃO.

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CODIFICAÇÃO

CONVOLUCIONAL

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1 9

9 9

CODIFICAÇÃO CONVOLUCIONAL

É O PROCESSO DE CORREÇÃO DE ERROS MAIS UTILIZADO EM TODOS OS SISTEMAS CELULARESDIGITAIS..

A GERAÇÃO DO CÓDIGO É FEITA POR MEIO DECIRCUITOS SEQÜÊNCIAIS SIMPLES .

A CORREÇÃO DE ERROS É FEITA POR MEIO DE UMALGORÍTIMO SIMPLES CONHECIDO COMO “ALGORÍTIMODE VITERBI.

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1 9

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CÓDIFICADORES CONVOLUCIONAIS

ABAIXO, TEMOS UM EXEMPLO DE UM COIFICADOR DESSE TIPO.

OS BITS ENTRAM, CONTINUAMENTE, EM UMA MÁQUINA SEQÜÊNCIALSEM REALIMENTAÇÕES

ESTA MÁQUINA PRODUZ UMA SEQÜÊNCIA DE SAÍDA COM BITS, DE REDUNDÂNCIA, ADICIONADOS. AOS BITS DA MENSAGEM.

1D 1R0D 0R1y

2y3y

1010111101 0 1

R=1/3K=3

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R

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1 9

9 9 1D 1R0D 0R

1y

2y3y

1010111101 0 1

OS BITS DE SAÍDA SÃO FUNÇÃO, APENAS DOS BITS DE ENTRADA E DOS ESTADOS DOS REGISTRADORES INTERNOS.

DESSA MANEIRA, UMA SEQÜÊNCIA BEM ESPECÍFICA É PRODUZIDA.

CÓDIGOS CONVOLUCIONAIS

D i r

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R

e s

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1 9

9 9

CÓDIGOS CONVOLUCIONAIS

1D 1R0D 0R1y

2y3y

1010111101 0 1

POR EXEMPLO: SE ANALISARMOS UM BLOCO DE 20 BIT , SABEMOS QUE EXISTEM, MATEMATICAMENTE, PALAVRAS. COM ESSE COMPRIMENTO DE 20 BIT.

ENTRETANTO, APENAS UM REDUZIDO NÚMERO, DESTAS PALAVRAS DE 20 BIT, PODE SER PRODUZIDO PELOCODIFICADOR , EM SEQÜÊNCIAS DE 20 BIT.

202 610

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R

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1D 1R0D 0R1y

2y3y

1010111101 0 1

CÓDIGOS CONVOLUCIONAIS

ISTO SE DEVE AO FATO DE QUE CADA BIT DE SAÍDADEPENDE DE POUCOS FATORES: DO BIT DE ENTRADA E DOS ESTADOS DOS REGISTRADORES

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1 9

9 9

1D 1R0D 0R1y

2y3y

1010111101 0 1

CÓDIGOS CONVOLUCIONAIS

PORTANTO, EXISTE UM PEQUENO NÚMERO DE SEQÜÊNCIASPERMITIDAS GERADAS PELO CODIFICADOR, E UM NÚMERO EXTREMAMENTE GRANDE DE SEQÜÊNCIAS PROIBIDAS.

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1 9

9 9

CÓDIGOS CONVOLUCIONAIS

QUANDO SE RECEBE UMA DESSAS SEQÜÊNCIAS CODIFICADAS,SE HOUVER ERROS, É ALTAMENTE IMPROVÁVEL QUE ELA TENHA SE TRANSFORMADO EM OUTRA SEQÜÊNCIA PERMITIDA.

O PROCESSO DE CORREÇÃO CONSISTE EM SE COMPARAR ASEQÜÊNCIA RECEBIDA COM AS S EQÜÊNCIAS PERMITIDAS

ADOTA-SE, COMO CORRETA, A SEQÜÊNCIA PERMITIDA MAISPARECIDA COM AQUELA QUE SE RECEBEU.

SEQÜÊNCIA PERMITIDA, MAIS PARECIDA COM A RECEBIDA,É AQUELA QUE DIFERE DO MENOR NÚMERO DE BITS DA SEQÜÊNCIA PROIBIDA QUE SE RECEBEU.

O PROCESSO DE COMPARAÇÃO MAIS SIMPLES, RÁPIDO E EFICIENTE, É O CONHECIDO ALGORÍTIMO DE VITERBI.

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D -

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1D 1R0D 0R1y

2y3y

1010111101 0 1

CÓDIGOS CONVOLUCIONAIS

O CODIFICADOR EXEMPLIFICADO ABAIXO POSSUI OS PARÂMETROS:

3

1R

3K

- TRIPLICA A TAXA DIGITAL

- UTILIZA ATÉ TRÊS ESTADOS PARA GERAR UM BIT DE SAÍDA: O BIT DE ENTRADA E AS SAÍDAS DOS DOIS REGISTRADORES.

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EFICIÊNCIA DOS CÓDIGOS CONVOLUCIONAIS

O CÓDIGO CONVOLUCIONAL É ALTAMENTE EFICIENTE PARA CORRIGIR ERROS ESPALHADOS.

ENTRETANTO, É INEFICIENTE PARA CORRIGIR ERROSEM SURTOS..

ELE SÓ PODE SER UTILIZADO, NO SISTEMA CELULARSE OS BITS FOREM ENTRELAÇADOS ( INTERLEAVING )ANTES DE SEREM TRANSMITIDOS.

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1 9

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SEQÜÊNCIA CODIFICADA ORIGINAL

939291905352515054321 .............. XXXXXXXXXXXXX

51252350593149225390 .............. XXXXXXXXXXXXX

SEQÜÊNCIA ENTRELAÇADA

51252350593149225390 .............. XXXXXXXXXXXXX

SEQÜÊNCIA ENTRELAÇADA RECEBIDA COM UM SURTO DE ERROS

CODIFICAÇÃO CONVOLUCIONAL COM ENTRELAÇAMENTO

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51252350593149225390 .............. XXXXXXXXXXXXX

SEQÜÊNCIA ENTRELAÇADA RECEBIDA COM UM SURTO DE ERROS

SEQÜÊNCIA DESENTRELAÇADA, ESPALHANDO OS ERROS

939291905352515054321 .............. XXXXXXXXXXXXX

SEQÜÊNCIA CORRIGIDA

939291905352515054321 .............. XXXXXXXXXXXXX

DESENTRELAÇAMENTO E CORREÇÃO DE ERROS

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9 9

NOÇÕES SOBRE

MODULAÇÕES

BPSK, QPSK

E SHIFT QPSK4

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R

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1 9

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MODULAÇÃO PSK

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R

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P q

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1 9

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x t t( ) cos 0

cos 0 t

x t( )SINAL DE ÁUDIO SINAL MODULADO

PORTADORA RF

MODULAÇÃO DE DUPLA FAIXA LATERAL SEM PORTADORA: DSB-SC

MOD-DSB.VSD

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ttxte 0cos

tAtx acos

ttAte a 0coscos

tAt

Aaa 00 cos

2cos

2

EXEMPLO DE MODULAÇÃO DSB-SC

SEJA

a 0 a 00

2

A2

A

a2

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x t( )

cos 0t

marca e t A t

espaco e t A t A t

2 0

2 0 0

( ) cos

cos cos

A A

x t( )

PHASE SHIFT KEYING (PSK) - TRANSMISSOR

B RW R 0

E b

R

20 PSK-1A.VSD

e t x t2 ( ) cos 0 t

bE2

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A-A0

A

-A

ENVOLTÓRIA DO BPSK

QUANDO O BIT “0” MUDA PARA “1”, E VICE E VERSA, O NÍVEL DE TENSÃO DA ENVOLTÓRIA PASSA POR ZERO VOLT.

A A

D i r

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R

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Nx

2 0. co s t

REGENER.

DIGITAL

DEMODULAÇÃO PSK

PSK1D.vsd

D t( )

02NE b

R

20

R 0

bE2

0N

x

txe 01 cos. 2e

x tcos 2 0

txtxe 00

22 2cos

2

1

2

12cos.2

02emPSK

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MODULAÇÃO QPSK

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BITSPLITTER

PSK - I

cos0t

PSK - Q

sen0tR

2

R

2

R

2

R

BR

W 2

MODULAÇÃO QPSK

QPSK.VSD

0R

2

0R

2

0R

2

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1 9

9 9

MODULAÇÃO QPSK

SÃO DUAS MODULAÇÕES PSK SOBREPOSTAS NA MESMAFAIXA ESPECTRAL. ISTO É POSSÍVEL PORQUE SUAS PORTADORAS ESTÃO EM QUADRATURA

OS BITS SÃO ENTREGUES, ALTERNADAMENTE, PARA UM E OUTRO MODULADOR.

COMO CADA MODULADOR TRABALHA COM A METADE DA TAXA ORIGINAL, SUA LARGURA DE FAIXA CAI PARA A METADE DO VALOR QUE TERIA SE O SINAL MODULADOCORRESPONDESSE A UM ÚNICO PSK.

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R

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1 9

9 9

ENVOLTÓRIA DO QPSK

PASSAGEM DO ESTADO A ; A PARA O ESTADO -A ; -A

- A

- A

A

AA ; A

-A ; -A

0

NESTE CASO O NÍVEL DA ENVOLTÓRIA PASSA POR UM NULO

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ASPECTO DA ENVOLTÓRIAQPSK

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1 9

9 9

PROPRIEDADE BÁSICA DAMODULAÇÃO QPSK

A LARGURA DE FAIXA O CUPADA PELA MODULAÇÃOÉ IGUAL A METADE DA TAXA DO SINAL DIGITAL

PORTANTO, PARA UMA MESMA TAXA DIGITALMODULANTE, O QPSK OCUPA A METADE DAFAIXA ESPECTRAL OCUPADA PELO BPSK

COMO A ENVOLTÓRIA É ALTAMENTE VARIÁVEL, SEU SINAL SÓ PODE SER AMPLIFICADO POR AMPLIFICADOR LINEAR DE BAIXO RENDIMENTO.

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DEMODULAÇÃO COERENTE DO QPSK

REGENER.DIGITAL

090

REGENER.DIGITAL

t0cos2

t0sen2 ty

tx

0

0

sen

cos

z

u

x

y

ENTRELA-ÇADOR

1

1

1 1

0

00

0

tytxx

ttytxz

00

0002

2sen2cos

cossen2cos2

tytxy

tyttxu

00

02

00

2cos2sen

sen2sencos2

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1 9

9 9

BER

10 1

10 2

10 3

10 4

10 5

10 6

10 7

10 8

8,4 dB 11,4 dB

100

logE

Nb

Eb

N 0

BER.BQ.VSD

TAXA DE ERROS BINÁRIOS NAS MODULAÇÕES BPSK, QPSK ,

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R

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MODULAÇAO SHIFT QPSK4/

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9 9

MODULAÇÃO SHIFT DQPSK4/

É UMA MODIFICAÇÃO DO QPSK. SUA ENVOLTÓRIA POSSUI UMA VARIAÇÃO MUITO SUAVE.

SEU SINAL PODE SER AMPLIFICADO POR DISPOSITIVO DE BAIXA LINEARIDADE E ALTO RENDIMENTO ENERGÉTICO.

OCUPA A MESMA LARGURA DE FAIXA DO QPSK CONVENCIONAL

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R

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1 9

9 9

BER

10 1

10 2

10 3

10 4

10 5

10 6

10 7

10 8

10,4 dB 13,4 dB

100

logE

Nb

Eb

N 0

BER.BQ.VSD

T A X A D E E R R O S B I N Á R I O S N A M O D U L A Ç Ã O

S H I F T D Q P S K 4/