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SERVIÇOS E SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES - 2002 / 2003

“TRANSMISSÃO DE SINAL - RÁDIO”SERVIÇOS E SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES SERVIÇOS E SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES

2002 / 2003 2002 / 2003

AUTORÁDIOSAUTORÁDIOS

“ TRANSMISSÃO DE SINAL”

AM - FM - DAB - RDS

LUIS SIMPLICIO Nº561

PAULO RAPOSO Nº879 JUNHO 2003


“TRANSMISSÃO DE SINAL - RÁDIO”

1. MODULAÇÃO EM AMPLITUDE (AM)1. MODULAÇÃO EM AMPLITUDE (AM)

INTRODUÇÃO :INTRODUÇÃO :

A) ALTERAR A AMPLITUDE DE UMA ONDA SINUSOIDAL DE ALTA FREQUÊNCIA PROPORCIONALMENTE AO SINAL QUE CONTÉM A INFORMAÇÃO A SER TRANSMITIDA É O PROCESSO DE MODULAÇÃO MAIS ANTIGO QUE DATA DE 1890.

B) O PROCESSO DE MODULAÇÃO EM AMPLITUDE RESULTA NO DESLOCAMENTO DO ESPECTRO DO SINAL QUE CONTÉM A INFORMAÇÃO PARA UMA FREQUÊNCIA MAIS ELEVADA, DE FORMA A VIABILIZAR A TRANSMISSÃO DO SINAL RESULTANTE VIA ONDAS ELETROMAGNÉTICAS, POIS FREQUÊNCIAS MAIS ELEVADAS PERMITEM A CONSTRUÇÃO DE ANTENAS EFICIENTES COM DIMENSÕES REDUZIDAS.



TIPOS DE MODULAÇÃO EM AMPLITUDE :TIPOS DE MODULAÇÃO EM AMPLITUDE :

A) BANDA LATERAL DUPLA

(AM-DSB AMPLITUDE MODULATION WITH DOUBLE SIDE-BAND)

B) BANDA LATERAL VESTIGIAL

(AM-VSB AMPLITUDE MODULATION WITH VESTIGIAL SIDE-BAND)

C) BANDA LATERAL DUPLA E PORTADORA SUPRIMIDA

(AM-DSB-SC AM-DSB WITH SUPRESSED CARRIER)

D) BANDA LATERAL VESTIGIAL E PORTADORA SUPRIMIDA

(AM-VSB-SC AM-VSB WITH SUPRESSED CARRIER)

E) BANDA LATERAL SIMPLES

(AM-SSB AMPLITUDE MODULATION WITH SINGLE SIDE-BAND)




SINAIS TRANSMITIDOS :

SINAL DE VOZ: DE 0,4 KHZ A 3,4 KHZ

SINAL DE ÁUDIO: DE 0,01 KHZ A 20 KHZ

SINAL DE VIDEO: DE 0,01 KHZ A 4,2 MHZ




PROCESSO DE MODULAÇÃO AM-DSB

SINAL MODULADOR SINUSOIDAL DE AMPLITUDE A1=1/2 E FREQUÊNCIA F1=1 SINAL MODULADOR SINUSOIDAL DE AMPLITUDE A1=1/2 E FREQUÊNCIA F1=1

SINAL CONSTANTE DE AMPLITIUDE A = 1SINAL CONSTANTE DE AMPLITIUDE A = 1ONDA PORTADORA DE FREQUÊNCIA F=10 ONDA PORTADORA DE FREQUÊNCIA F=10




PROCESSO DE DESMODULAÇÃO AM-DSB

SINAL MODULADOR SINUSOIDAL DE AMPLITUDE A1=1/2 E FREQUÊNCIA F1=1 SINAL MODULADOR SINUSOIDAL DE AMPLITUDE A1=1/2 E FREQUÊNCIA F1=1

SINAL CONSTANTE DE AMPLITIUDE A = 1SINAL CONSTANTE DE AMPLITIUDE A = 1ONDA PORTADORA DE FREQUÊNCIA F=10 ONDA PORTADORA DE FREQUÊNCIA F=10




EFICIÊNCIA DE MODULAÇÃO AM-DSB

O FACTOR DE MODULAÇÃO 0 < O FACTOR DE MODULAÇÃO 0 < < 1 É DADO PELA RELAÇÃO < 1 É DADO PELA RELAÇÃO


• A EFICIÊNCIA DE MODULAÇÃO 0 < A EFICIÊNCIA DE MODULAÇÃO 0 < < 1 É A RAZÃO < 1 É A RAZÃO ENTRE A POTÊNCIA DO SINAL AM SEM A ONDA ENTRE A POTÊNCIA DO SINAL AM SEM A ONDA PORTADORA E A POTÊNCIA TOTAL DO SINAL AMPORTADORA E A POTÊNCIA TOTAL DO SINAL AM



2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)

INTRODUÇÃO :INTRODUÇÃO :SE UMA SINUSÓIDE TEM UMA VARIAÇÃO ANGULAR 0 CONSTANTE, ENTÃO PODEMOS DIZER QUE A FREQUÊNCIA DA SINUSÓIDE É DE 0, EM RAD/S

MAS O QUE ACONTECE SE A VARIAÇÃO ANGULAR NÃO FOR CONSTANTE?



2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)

RELAÇÃO ENTRE A VARIAÇÃO ANGULAR INSTANTÂNEA (T) E (T)

(t) = 0t ()d + 0

COM BASE NA DERIVADA DOS DOIS LADOS DA EQ. 1, TEMOS QUE;

i (t) = d / dt

CONCLUSÃO :CONCLUSÃO : PODEMOS CONCLUIR QUE INSTANTANEAMENTE A

FREQUÊNCIA DE UM SINAL SINUSOIDAL É DADO PELA DERIVADA DA SUA

FASE EM ORDEM AO TEMPO



2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM) EM FM A FREQUÊNCIA INSTANTÂNEA DO SINAL DA PORTADORA É PROPORCIONAL AO INTEGRAL DO SINAL MODULADOR.

PODEMOS CONSTATAR QUE, SE O SINAL MODULADOR F(T), É PRIMEIRAMENTE INTEGRADO, E DEPOIS USADO PARA MODULAR POR FASE UMA PORTADORA, O RESULTADO É UM SINAL DE FREQUÊNCIA MODULADA

• COMO A MODULAÇÃO POR FREQUÊNCIA E A MODULAÇÃO POR FASE ESTÃO MUITO , RELACIONADOS, QUALQUER VARIAÇÃO NA FASE IRÁ RESULTAR NECESSARIAMENTE NUMA VARIAÇÃO NA FREQUÊNCIA, E VICE VERSA



2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM) 2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)

• NA FORMA DE ONDA EM AM, A MODULAÇÃO É ADICIONADA EM FASE COM A PORTADORA, AO PASSO QUE EM NBFM, A MODULAÇÃO E ADICIONADA EM QUADRATURA COM A PORTADORA.

• NO CASO DE NBFM HÁ GRANDES VARIAÇÕES DE FASE, COM UMA MUITO PEQUENA VARIAÇÃO DA AMPLITUDE, AO REVÉS NA AM HÁ VARIAÇÕES DE AMPLITUDE SEM HAVER NENHUNS DESVIOS DE FASE.

FM EM BANDA ESTREITA





REPRESENTAÇÃO POR FASORES DE AM E FM





CONCLUSÕES :

• FM EM BANDA ESTREITA, (E PM), TAL COMO A AM, SÃO EXEMPLOS DE MODULAÇÕES LINEARES. A MAIOR DIFERENÇA É QUE NO CASO DO NBFM O SINAL MODULADOR É SOMADO EM QUADRATURA COM A PORTADORA, E NA MODULAÇÃO EM AM O MESMO É SOMADO EM FASE.

• AMBOS OS SISTEMAS NECESSITAM DE UMA LARGURA DE BANDA DE W = 2 M , PARA TRANSMITIR UM SINAL DE M EM RAD / S, EM LARGURA ESPECTRAL. O ÍNDICE DE MODELAÇÃO EM FM É = / M , E UM CRITÉRIO ÚTIL PARA A NBFM É USAR VALORES DE 0,2 , É CLARO COM A LARGURA DE BANDA ACIMA REFERIDA DE W = 2 M .



3. DIGITAL AUDIO BROADCAST (DAB)

DAB NA EUROPA DENOMINADO “PROJECTO EUREKA 147”

FREQUÊNCIAS DE OPERAÇÃO : 30 MHz ~ 3 GHz (RECEPÇÃO MÓVEL)

LARGURA DE BANDA : 1.5 MHz




VANTAGENS :

QUALIDADE DE SOM EQUIVALENTE A CD (COMPACT DISC)

VIRTUALMENTE IMUNE A QUAISQUER INTERFERÊNCIAS E FALHAS

INEXISTÊNCIAS DAS “HARMÓNICAS” (DISTORÇÕES POR REFLEXÃO DE

FREQUÊNCIAS) EM LOCAIS EDIFICADOS

É POSSÍVEL TRANSMITIR DADOS JUNTO COM O SOM

NÃO NECESSITA DE UTILIZAR MAIS FREQUÊNCIAS DO QUE O FM OU ONDA

MÉDIA. APENAS AS UTILIZA MAIS EFICIENTEMENTE

CADA EMISSOR DE DAB TRANSMITE ATÉ SEIS SERVIÇOS EM ESTÉREO

NUMA FREQUÊNCIA, AO CONTRÁRIO DE APENAS UMA COM A OM OU FM




IBOC “IN BAND ON CHANNEL”– SISTEMA DE DAB NOS EUA

VANTAGEM :

MANUTENÇÃO NO MESMO ESPECTRO DE FREQUÊNCIAS DO FM, UTILIZANDO AS ZONAS SUPERIORES E INFERIORES DAS FREQUÊNCIAS UTILIZADAS ACTUALMENTE PARA TRANSMITIR O SOM DIGITAL. DESTE MODO É POSSÍVEL ÀS RÁDIOS CONTINUAREM A EMITIR NO MODO ANALÓGICO E COMEÇAREM A EMITIR DE FORMA DIGITAL, QUE PODE SER OUVIDO COM NOVOS RECEPTORES.

DESVANTAGENS :

LARGURA DE BANDA DE 96Kb/s / QUALIDADE DE SOM INFERIOR / CADA FREQUÊNCIA CORRESPONDE APENAS A UM CANAL

NÃO É UM SISTEMA COMPATÍVEL COM A MOBILIDADE, POIS MANTÉM OS PROBLEMAS DAS “HARMÓNICAS” DO FM, TAL COMO MANTÉM OS CUSTOS DE DIFUSÃO DO FM.




TRANSMISSÃO DO SINAL

O SISTEMA DE TRANSMISSÃO DAB COMBINA TRÊS CANAIS:

1 – MAIN SERVICE CHANNEL (MSC):

TRANSPORTE DE COMPONENTES DE SERVIÇO ÁUDIO E DE DADOS.

O MSC É UM CANAL DE DADOS INTERCALADOS NO TEMPO DIVIDIDO EM VÁRIOS SUB CANAIS QUE SÃO CODIFICADOS INDIVIDUALMENTE, COM PROTECÇÃO DE ERROS IGUAL OU NÃO.

CADA SUB CANAL PODE TRANSPORTAR UM OU MAIS COMPONENTES DE SERVIÇO.




TRANSMISSÃO DO SINAL (cont.)

2 – FAST INFORMATION CHANNEL (FIC):

UTILIZADO PARA ACESSO RÁPIDO A INFORMAÇÃO POR UM RECEPTOR.

EM PARTICULAR É USADO PARA ENVIAR A INFORMAÇÃO DE CONFIGURAÇÃO DO MULTIPLEX E OPCIONALMENTE INFORMAÇÃO DO SERVIÇO E SERVIÇOS DE DADOS.

O FIC É UM CANAL DE DADOS NÃO INTERCALADO NO TEMPO COM PROTECÇÃO DE ERROS DE TAMANHO FIXO.

3 – SYNCHRONIZATION CHANNEL:

UTILIZADO INTERNAMENTE, DENTRO DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO PARA FUNÇÕES BÁSICAS DO DEMODULADOR, TAL COMO A TRANSMISSÃO DAS FRAMES DE SINCRONIZAÇÃO, CONTROLE AUTOMÁTICO DA FREQUÊNCIA, ESTIMAÇÃO DO ESTADO DO CANAL E IDENTIFICADOR DO TRANSMISSOR




GERAÇÃO DE SINAL




RECEPÇÃO DE SINAL




DAB NO MUNDO

SERVIÇOS OPERACIONAIS – AMÉRICA DO NORTE E EUROPA CENTRAL (INCLUINDO PENÍNSULA IBÉRICA)SERVIÇOS PRÉ-OPERACIONAIS – EUROPA CENTRAL, AUSTRÁLIA E ÁFRICA DO SULSERVIÇOS EXPERIMENTAIS – EUROPA LESTE E FILIPINAS INTERESSE AVANÇADO/ELEVADO – SUDOESTE ASIÁTICO E MÉXICO INTERESSE EMERGENTE - ARGENTINA & RÚSSIASEM INFORMAÇÃO – BRASIL, CONTINENTE AFRICANO, ALASKA E GRONELÂNDIA




DAB EM PORTUGAL

A FREQUÊNCIA NACIONAL ATRIBUÍDA PELA CONFERÊNCIA DE WIESBADEN EM 1995 FOI O CANAL 12B DE VHF, FREQUÊNCIA CENTRAL 225,648 MHZ, COM 1,5 MHZ DE LARGURA DE BANDA.

OPERADOR : RDPOPERADOR : RDP

RETRANSMISSORES : 1. PORTUGAL CONTINENTAL (24): MONTE DA VIRGEM, BRAGA, MARÃO, MURO, VALENÇA, DARQUE, ARESTAL, LEIRIA, LOUSÃ, VISEU, GUARDA, GARDUNHA, ARRÁBIDA, MONSANTO, MONTEJUNTO, S. ANTÓNIO, SANTIAGO DE CACÉM, JANAS, GRÂNDOLA, MENDRO, ALJUSTREL, FARO, MONCHIQUE, PELADOS2. MADEIRA : FUNCHAL, GAULA 3. AÇORES : PONTA DELGADA, P. BARROSA, STA. BÁRBARA, ESPALAMACA




DAB EM PORTUGAL (cont.)

PLANOS FUTUROS :PLANOS FUTUROS :PORTUGAL CONTINENTAL : REDE DAB COMPLETA NO FINAL DE 2004 - 40 TRANSMISSORES MADEIRA : REDE DAB COMPLETA NO FINAL DE 2004 - 12 TRANSMISSORES AÇORES : REDE DAB COMPLETA NO FINAL DE 2007 - 22 TRANSMISSORES

RÁDIOS NACIONAIS A TRANSMITIREM DAB E TAXAS DE TRANSMISSÃO :

ANTENA 1 192 KBIT/S ANTENA 2 224 KBIT/S ANTENA 3 192 KBIT/S RDP ÁFRICA 192 KBIT/S (SERVIÇO TEMPORÁRIO) RDP INTERNACIONAL 160 KBIT/S (SERVIÇO TEMPORÁRIO) ANTENA 2 192 KBIT/S (TESTED DE TRANSMISSÃO)



4. RADIO DATA SYSTEM (RDS)

DESENVOLVIMENTO COMEÇOU ÁCERCA DE 20 ANOS NA EUROPEAN BROADCASTING UNION - EBU

INTRODUÇÃO EM PORTUGAL - 1987

DEFINIÇÃO :

O USO DE MAIS E MAIS FREQUÊNCIAS PARA PROGRAMAS DE RÁDIO NAS BANDAS DE VHF/FM, TORNA CADA VEZ MAIS DIFICIL SINTONIZAR UM RADIO CONVENCIONAL PARA OS PROGRAMAS DESEJADOS. ESTE TIPO DE DIFICULDADE É ULTRAPASSADA COM O RDS.

O CONCEITO BÁSICO É QUE A CADA ESTAÇÃO DE RÁDIO FM É DADA UMA LARGURA DE BANDA QUE PODER SER UTILIZADA PARA A SUA TRANSMISSÃO. NO ENTANTO, A MAIORIA DAS ESTAÇÕES NÃO UTILIZAM TODA A SUA LARGURA DE BANDA E A LARGURA DE BANDA REMANNESCENTE É “DESPERDIÇADA”. RDS É O MÉTODO UTILIZADO PARA TRANSMITIR INFORMAÇÃO A BAIXA TAXA DE TRANSMISSÃO NESSA LARGURA DE BANDA REMANESCENTE



4. RADIO DATA SYSTEM (RDS) MÉTODO DE MODULAÇÃO

• O SINAL DE RDS É MODULADO ATRAVÉS DE UMA PORTADORA DE 57 KHZ

• A MODULAÇÃO É REALIZADA ATRAVÉS DO SISTEMA DSBSC (DOUBLE SIDE

BAND WITH SUBCARRIER SUPRESSED).

• A FIM DE MINIMIZAR A INTERFERÊNCIA AUDÍVEL PARA A ESTAÇÃO DE

RÁDIO, A TAXA DE INFORMAÇÃO DEVERÁ SER MANTIDA BAIXA, BASEADO

NISTO A TAXA UTILIZADA É DE 1187.5 BIT/SEC .

• ESTE VALOR FOI ESCOLHIDO, PORQUE PODER SER FACILMENTE

DERIVADO DA PORTADORA DO SINAL, DIVIDINDO-A POR 48



4. RADIO DATA SYSTEM (RDS) MÉTODO DE MODULAÇÃO (cont.)

PORQUÊ A UTILIZAÇÃO DE DSBSC ?PORQUÊ A UTILIZAÇÃO DE DSBSC ?

• DSBSC É UM DOS MAIS SIMPLES MÉTODOS DE MODULAÇÃO EM AM . A ESCOLHA DA MODULAÇÃO EM AM FOI ENTÃO ESCOLHIDA EM VEZ DA MODULAÇÃO EM FM, POR CAUSA DA LARGURA DE BANDA DISPONÍVEL PARA RDS SER BASTANTE LIMITADA, E O AM UTILIZA UMA MENOR LARGURA DE BANDA.

• USANDO TRANSMISSÃO EM BANDA LATERAL SIMPLES UTILIZAMOS MENOS LARGURA DE BANDA, NO ENTANTO NÃO TEM AS MESMAS PROPRIEDADES DE REJEIÇÃO DE RUÍDO INERENTES Á BANDA LATERAL DUPLA.

• A AMPLITUDE DA ONDA PORTADORA É MODULADA USANDO O SINAL DE ENTRADA:

sm(t)=s(t)cos( 2 pi fc t)




SERVIÇOS DISPONIBILIZADOS PELO RDS

• CARACTERÍSTICAS PRIMÁRIAS , CARACTERÍSTICAS PRIMÁRIAS ,

CONSIDERADAS ESSENCIAIS EM QUALQUER RECEPTOR DE RDSCONSIDERADAS ESSENCIAIS EM QUALQUER RECEPTOR DE RDS

• CARACTERÍSTICAS SECUNDÁRIAS , CARACTERÍSTICAS SECUNDÁRIAS ,

CONSIDERADAS DESEJÁVEIS NO RECEPTORCONSIDERADAS DESEJÁVEIS NO RECEPTOR DE RDSDE RDS

• CARACTERÍSTICAS ADICIONAISCARACTERÍSTICAS ADICIONAIS



4. RADIO DATA SYSTEM (RDS) SERVIÇOS DISPONIBILIZADOS PELO RDS

1. CARACTERÍSTICAS PRIMÁRIAS

A) PROGRAMME IDENTIFICATION (PI)

PERMITE AO RECEPTOR PROCURAR O MELHOR SINAL DO PROGRAMA COM A IDENTIFICAÇÃO DESIGNADA

B) PROGRAMME SERVICE NAME (PS)

MOSTRA O NOME DA ESTAÇÃO OU SERVIÇO SELECCIONADO

C) ALTERNATIVE FREQUENCIES (AF)

UMA BUSCA AUTOMÁTICA É REALIZADA POIS O RADIO RDS RECEBE A

INFORMAÇÃO DESEJADA (MELHOR FREQUÊNCIA) DOS TRANSMISSORES

MAIS PRÓXIMOS

D) TRAVEL PROGRAMME IDENTIFICATION (TP) /

TRAVEL ANNOUNCEMENT IDENTIFICATION (TA)

INFORMAÇÃO RELATIVA AO TRÂNSITO




1. CARACTERÍSTICAS SECUNDÁRIAS

A. PROGRAMME TYPE (PTY): EM CADA TRANSMISSÃO É ENVIADO UM CÓDIGO QUE DEFINE O TIPO DE PROGRAMA. QUINZE TIPOS DE PROGRAMAS FORAM ATÉ AGORA DESIGNADOS : NOTICIAS / ASSUNTOS /CORRENTES /INFORMAÇÃO /DESPORTO /EDUCAÇÃO / DRAMA / CIÊNCIA / CULTURA / COMÉDIA / MÚSICA POP / MÚSICA ROCK ...

O RECEPTOR PODE ENTÃO SER PROGRAMADO PARA PROCURAR UM PARTICULAR TIPO DE PROGRAMA.

B. DECODER INFORMATION (DI):

ESTA INFORMAÇÃO INDICA O MODO DE TRANSMISSÃO (ESTEREO, MONO, CROMPRIMIDA, … )




1. CARACTERÍSTICAS SECUNDÁRIAS

C. PROGRAMME ITEM NUMBER (PIN):

ATRAVÉS DESTE CÓDIGO E UTILIZANDO DATA E HORAS ACTUALIZADAS, PODERÁ SER IDENTIFICADO QUALQUER PROGRAMA NA REDE DE TRANSMISSÃO.

D. OTHER NETWORKS (ON):

INFORMAÇÃO ÁCERCA DE OUTRAS 8 REDES/ESTAÇÕES PODE SER TRANSMITIDA. INCLUÍ ATÉ 25 FREQUÊNCIAS ALTERNATIVAS PARA CADA.

OUTROS : ENHANCED OTHER NETWORKS (EON) MUSIC/SPEECH SWITCH (M/S)

CLOCK-TIME AND DATE (CT) RADIOTEXT (RT) TRANSPARENT DATA CHANNEL (TDC) IN-HOUSE DATA (IH)




1. CARACTERÍSTICAS ADICIONAIS

A. RADIO-PAGING (RP):

ESTA CARACTERÍSTICA FOI DESENVOLVIDA NA SUÉCIA E O SEU USO FOI SANCIONADO PELA EBU EM SUPLEMENTO Á ESPECIFICAÇÃO DO RDS

B. TRAFFIC MESSAGE CHANNEL (TMC):

ESTA CARACTERISTICA TEM COMO OBJECTIVO FORNECER UM CANAL INDEPENDENTE PARA PASSAR MENSAGENS DE TRÂNSITO E AINDA ESTÁ EM DESENVOLVIMENTO/APERFEIÇOAMENTO



4. RADIO DATA SYSTEM (RDS) CORRECÇÃO DE ERROS

CADA BLOCO DE 26 BITS É CONSTITUÍDO POR 16 BITS DE INFORMAÇÃO, SEGUIDO DE 10 BITS DE CONFIRMAÇÃO (CHECK WORD)

CARACTERÍSTICAS DO DETECTOR DE ERROS :

• DETECÇÃO DE TODOS OS ERROS (1 E 2 BITS) NUM ÚNICO BLOCO• DETECÇÃO DE TODOS OS ERROS (1 BIT) EM TODAS AS PALAVRAS DE 10 OU MENOS BITS• DETECTA CERCA DE 99.8% DOS ERROS EM PALAVARAS COM 11-BIT OU MAIS



OBRIGADO , OBRIGADO ,

FIMFIM

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