tÉcnicas de codificaÇÃo de sinais introduÇÃo À codificaÇÃo de canal evelio m. g. fernández...
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TÉCNICAS DE CODIFICAÇÃO DE SINAIS
INTRODUÇÃO À CODIFICAÇÃO DE CANAL
Evelio M. G. Fernández - 2010
Eficiência Espectral
Sistema de Comunicação Codificado
• Principal problema de engenharia a ser resolvido:
Projetar e implementar o codificador/decodificador de canal de tal forma que:– A informação possa ser transmitida (ou armazenada)
em um ambiente ruidoso tão rápido (ou tão densamente) quanto possível.
– A informação possa ser reproduzida de forma confiável na saída do decodificador.
– O custo de implementação do codificador e do decodificador esteja dentro de limites aceitáveis
Sistema de Comunicação Codificado
Canal Discreto sem Memória
Matriz de Canal ou Transição
111110
111110
010100
|||
|||
|||
P
JKJJ
K
K
xypxypxyp
xypxypxyp
xypxypxyp
Canal Binário Simétrico
Relações entre Várias Entropias de Canal
Capacidade do Canal BSC
Capacidade de Canal
• A capacidade de canal não é somente uma propriedade de um canal físico particular.
• Um canal não significa apenas o meio físico de propagação das mensagens, mas também:– A especificação do tipo de sinais (binário, r-ário,
ortogonal, etc)– O tipo de receptor usado (determinante da probabilidade
de erro do sistema).
• Todas estas informações estão incluídas na matriz de transição do canal. Esta matriz especifica completamente o canal.
Teorema da Codificação de Canal
Teorema da Codificação de Canal
i. Seja uma fonte discreta sem memória com alfabeto S e entropia H(S) que produz símbolos a cada Ts segundos. Seja um canal DMC com capacidade C que é usado uma vez a cada Tc segundos.
Então, se
existe um esquema de codificação para o qual a saída da fonte pode ser transmitida pelo canal e reconstruída com
cs T
C
T
SH
0, eP
Teorema da Codificação de Canal
ii. Pelo contrário, se
não é possível o anterior.
Resultado mais importante da Teoria de Informação
cs T
C
T
SH
Código de Repetição
Sistemas de Comunicações Digitais
• Sistema “digital” no sentido de que utiliza uma seqüência de símbolos pertencentes a um conjunto finito para representar a fonte de informação.
• Bons livros de referência:– B. Sklar, “Digital Communications: Fundamentals and
Applications”
– J. G. Proakis, “Digital Communications”
– S. Haykin, “Sistemas de Comunicação, 4ª Edição”
Transmissão Digital
• Sistemas de Transmissão atuais e futuros utilizam modulação digital:
– ASK (Amplitude-Shift Keying)– PSK (Phase-Shift Keying)– FSK (Frequency-Shift Keying– QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
• A escolha da técnica de modulação depende da aplicação
• Características desejáveis
– Baixa taxa de erro de bits (BER)
– Operar com baixa relação sinal ruído (SNR)
– Bom desempenho em canais com desvanecimento (fading)
– Ocupar pouca largura de banda
– Fácil implementação
– Baixo custo
Transmissão Digital
Modulações Digitais Básicas
ASK
PSK
FSK
Representação Canônica de Sinais Passa-Faixa
Energia de um Pulso de RF
inteiro,se,2
4
4sin
2
2cos
2
0
2
0 0
222
nT
nf
TAE
f
tftA
dttfAdttsE
c
T
c
c
T T
c
T
t
+ A
A
1/fc
s(t)
Espaço de Sinais – PSK Binário Coerente
Geração e Detecção Coerente de Sinais BPSK
02
1
N
EerfcPe b
Espaço de Sinais – QPSK Coerente
0
0
2
1
N
EerfcBER
N
EerfcPe
b
b
Constelação de Sinais 8-PSK
MN
EerfcPe
sin
0
Modulação ASK
022
1
N
EerfcPe b
Modulação M-ASK
4-ASK:
)(1 t2s1s003 E
“00” “01”
4s3s“11” “10”
0E0E 03 E
0
011
N
Eerfc
MPe
Modulação M-QAM
2
1 1
0
0112
N
Eerfc
MPe
Constelação 32-QAM
Espaço de Sinais – FSK Binário Coerente
022
1
N
EerfcPe b
Códigos BCH
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