sis.telefnicos(amostragm)

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ESCOLA SUPERIOR DE CIÊNCIAS NÁUTICAS Departamento de Rádio Curso: Engenharia Electrónica e Telecomunicações Cadeira: Sistemas Telefónicos Turma: 4R/12 Diurno Tema: Processo de Amostragem de um Sinal Discentes: Docente: Paulo Pedro Ubisse Engº. Etelvino Tchaúque Maputo, Abril de 2015

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processo de amostragem de sinais analogicos

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Page 1: Sis.telefnicos(Amostragm)

ESCOLA SUPERIOR DE CIÊNCIAS NÁUTICAS

Departamento de Rádio

Curso: Engenharia Electrónica e Telecomunicações

Cadeira: Sistemas Telefónicos

Turma: 4R/12 – Diurno

Tema: Processo de Amostragem de um Sinal

Discentes: Docente:

Paulo Pedro Ubisse Engº. Etelvino Tchaúque

Maputo, Abril de 2015

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ESCN Sistemas Telefónicos Processo de Amostragem

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Índice Páginas

1 Introdução ............................................................................................................................... 2

2 Objectivos ............................................................................................................................... 3

2.1 Objectivos gerais .............................................................................................................. 3

2.2 Objectivos específicos ...................................................................................................... 3

3 Processo de amostragem ......................................................................................................... 4

3.1 Definição .......................................................................................................................... 4

3.2 Teorema de amostragem ( Teorema de Shannon e Nyquist ) .......................................... 5

3.2.1 Teorema de amostragem no domínio de tempo ........................................................ 6

3.2.2 Teorema de amostragem no domínio de frequência ................................................. 6

3.3 Resultado da amostragem de um sinal de informação limitado em Fm ........................... 6

4 Conclusões .............................................................................................................................. 8

5 Bibliografia ............................................................................................................................. 9

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1 Introdução

Sabe-se que as comunicações digitais apresentam diversas vantagens , dentre as quais: Maior

robustez (desde que o ruído e distorções estejam dentro de limites), uso de repetidores

regenerativos hardware digital (microprocessadores, circuitos integrados), multiplexação mais

simples, compromisso entre SNR e largura de banda, armazenamento simples e barato,

reprodução sem deterioração, custo do hardware decrescente, etc.

Sabe-se também, que uma grande parte dos sinais de informações que são processados em uma

rede de telecomunicações são sinais analógicos. Dai, que para realizar o seu processamento

digital, é necessário convertê-los para um formato digital. Para a realizar este fim, a técnica que é

mais usada, é a técnica de modulação por código de pulso (PCM) que consiste basicamente de

três operações separadas: amostragem, quantização e codificação.

O presente trabalho diz respeito a cadeira de Sistemas telefónicos , e surge necessariamente

como material de consolidação do capitulo referente ao sistema PCM, e tem como tema

processo de amostragem.

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2 Objectivos

2.1 Objectivos gerais

Falar da teoria completa sobre o processo de amostragem na digitalização de um sinal

analógico num sistema de comunicação.

2.2 Objectivos específicos

Apresentar o conceito de amostragem;

Dar a conhecer os teoremas usados no processo de amostragem;

Mostrar diagramas, blocos ou gráficos que ilustrem o processo de amostragem;

Observar os fenómenos ocorrentes no processo de amostragem.

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3 Processo de amostragem

A amostragem é um dos processos importantes na digitalização de um sinal analógico.

Como o sinal analógico é continuo, e contem uma infinidade de valores, e como o meio de

comunicação tem banda limitada, somos obrigados a transmitir apenas uma certa quantidade de

amostras.

3.1 Definição

Amostragem é a divisão do sinal no eixo do tempo em amostra analógica e discreta, isto é, um

sinal contínuo no tempo é transformado em um sinal discreto no tempo (toma-se amostras do

sinal a intervalos periódicos).

O amostrador é representado por uma chave que é controlada por um sinal de amostragem,

fazendo com que parcelas do sinal de informação sejam transferidas para a saída.

Figura 1- Diagrama em blocos de um circuito de amostragem.

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3.2 Teorema de amostragem ( Teorema de Shannon e Nyquist )

Para a recuperação e ou reconstrução do sinal do sinal, a partir do sinal amostrado, é necessário

que se cumpram certos critérios, um deles é que a frequência de amostragem obedeça ao critério

de Nyquist.

No teorema de Nyquist quanto maior for a frequência de amostragem, mais fácil será reproduzir

o sinal, mas haverá desperdício de banda sem nenhuma melhoria de qualidade.

É importante referir que o teorema de Nyquist não leva em consideração a existência de ruido.

Assim é possível teoricamente aumentar a taxa de transmissão do canal, simplesmente

aumentando o número de níveis de modulação multinível. Entretanto isto não é verdade visto

que quanto maior é o número de níveis, mais difícil será a reconstrução correcta do sinal na

existência do ruido , pois os níveis ficam mais próximos entre si.

O teorema de Shannon já leva em consideração a existência do ruido impondo um limite, para a

máxima taxa de transmissão de canal, limitando a modulação multinível que pode ser utilizado.

Onde :

a – equação de Nyquist.

Mcn – Máxima capacidade do canal de Nyquist.

B- largura de banda em Hertz.

N- número de níveis de sinal.

b- equação de Shannon.

Mcn- Máxima capacidade do canal de Shannon.

S/N- relação sinal ruído.

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O teorema da amostragem pode ser enunciado:

No domínio do tempo;

No domínio da frequência.

3.2.1 Teorema de amostragem no domínio de tempo

Um sinal que tem uma frequência máxima (fm) é determinado de modo único pelo valor das

amostras tomadas a intervalos de tempo menor que 1/(2fm).

Onde :

2Fm- Taxa de amostragem crítica ou taxa de Nyquist.

3.2.2 Teorema de amostragem no domínio de frequência

Um sinal que tem uma frequência máxima (fm) mantem todas as suas informações se for

amostrado a uma frequência (fa) maior que duas vezes a frequência máxima do sinal. ( fa > 2 fm).

3.3 Resultado da amostragem de um sinal de informação limitado em Fm

A amostragem foi realizada com um sinal de amostragem, onde foi mantida fixa a largura do

pulso (τ) fixa e foi variado o período do sinal.

a) Frequência de amostragem maior que 2fm (Fa>2Fm).

Para este caso, tem-se os espectros repetidos e separados por um banda de guarda (BG). Nesta

situação é possível recuperar a informação do sinal original através de filtragem.

Figura 2.a- Sinal amostrado com Fa>2Fm.

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b) Frequência de amostragem igual a 2fm (Fa = 2Fm).

Quando fa é igual a 2fm, ainda é possível recuperar o sinal de informação através de um filtro

ideal. Neste caso, diz-se que o sinal esta a ser amostrado ao ritmo de Nyquist.

Figura 2.b- Sinal amostrado com Fa=2Fm (amostrado ao ritmo de Nyquist).

c) Frequência de amostragem menor que 2fm (Fa<2Fm)

Quando Fa é menor que 2fm, ocorre uma sobreposição dos espectros, tornando impossível a

recuperação da informação original.

Figura 2.c- Sinal amostrado com Fa<2Fm.

Na prática os sistemas utilizam uma taxa de amostragem superior a taxa de Nyquist para obter

uma banda de guarda que simplifique o projeto do filtro passa baixas utilizado para recuperar a

informação. No sistema telefônico a frequência máxima é fm = 3400 Hz e a taxa de amostragem

padronizada pelo ITU-T (antigo CCITT) é de 8000 Hz, resultando em uma banda de guarda de

1200 Hz.

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4 Conclusões

Findo o trabalho, pode-se afirmar que:

No bloco amostrador que ocorre o processo de amostragem onde por exemplo um sinal

de voz contínuo no tempo é transformado em um sinal discreto no tempo, no processo de

amostragem, toma-se amostras do sinal a intervalos periódicos.

Para a recuperação do sinal, a partir do sinal amostrado, é necessário que a frequência de

amostragem obedeça ao critério de Nyquist.

Se a frequência de amostragem for inferior a frequência de Nyquist, o sinal não poderá

ser recuperado completamente, resultando em distorções nas frequências mais altas,

fenômeno este conhecido como aliasing.

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5 Bibliografia

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAMSEAL/telefonia-1#

http://www.univasf.edu.br/~edmar.nascimento/pcom/pcom_aula15_17.pdf

http://www.sj.ifsc.edu.br/~fabiosouza/Tecnologo/Telefonia%201/Telefonia%20Digital%

20PCM%20-%20parte1%20de%202%20antiga.pdf

http://www.univasf.edu.br/~edmar.nascimento/topicos1/com_digital_aula01.pdf

www.dee.ufrn.br/pcm.pdf

www.eletr.ufpr.br/marlio/te241/aula6.pdf

https://www.google.co.mz/?gws_rd=cr,ssl&ei=PK8zVdu6I827PdSXgcAC#q=processo+

de+amostragem+no+PCM