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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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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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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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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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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
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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
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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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
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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 )
D i r
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v a
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P q
D -
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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 )
D i r
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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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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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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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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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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
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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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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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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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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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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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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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NOÇÕES SOBRE
MODULAÇÕES
BPSK, QPSK
E SHIFT QPSK4
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MODULAÇÃO PSK
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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
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EXEMPLO DE MODULAÇÃO DSB-SC
SEJA
a 0 a 00
2
A2
A
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x t( )
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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
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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
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Nx
2 0. co s t
REGENER.
DIGITAL
DEMODULAÇÃO PSK
PSK1D.vsd
D t( )
02NE b
R
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R 0
bE2
0N
x
txe 01 cos. 2e
x tcos 2 0
txtxe 00
22 2cos
2
1
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02emPSK
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MODULAÇÃO QPSK
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BITSPLITTER
PSK - I
cos0t
PSK - Q
sen0tR
2
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2
R
2
R
BR
W 2
MODULAÇÃO QPSK
QPSK.VSD
0R
2
0R
2
0R
2
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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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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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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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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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MODULAÇAO SHIFT QPSK4/
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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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10 5
10 6
10 7
10 8
10,4 dB 13,4 dB
100
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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/