Fundamentos de Telecomunicaes Aula 1 Introduo Sumrio l

Fundamentos de Telecomunicações Aula 1: Introdução

Sumário l l l Introdução Informação, Mensagens, Sinais Elementos de um sistema de comunicação Sinais de Comunicação Limitações Fundamentais Modulação e Codificação

Introdução l Início da era das comunicações eléctricas: – l Samuel Morse, 1838, linha de 16 Km Actualmente – – – Emissão a partir de naves espaciais Telefone, Rádio, TV Redes de Computadores com cobertura intercontinental

Introdução l Sinergias entre Serviços de Telecomunicações = Teleinformática – – Técnicos de comunicações devem estudar ciências da computação Engenheiros de informática devem ter conhecimentos de l Comunicações eléctricas à distância: estado de arte, possibilidades e limitações.

Sistemas de Comunicações l l l Objectivo: transporte de informação da fonte ao destinatário Domínios de aplicação são variados Detalhes de constituição do sistema envolvidos na área da engenharia electrotécnica…

Informação, Mensagens e Sinais l Informação – – – conceito essencial em comunicações Conotações semânticas e filosóficas de difícil definição Para evitar estas dificuldades usamos mensagens em vez de informação

Mensagem l l Manifestação física da mensagem tal como produzida pela fonte O sistema de comunicação quer reproduzir no destino uma cópia aceitável da mensagem

Mensagem l analógica : grandeza física que varia suave e continuamente no tempo – l Fala, posição angular de instrumento de medida, intensidade de luz digital: sequência ordenada de símbolos de um alfabeto finito

Sistema de Comunicação: Transdutores Poucas são as fontes de mensagens inerentemente eléctricas Sinal é sinónimo de mensagem

Elementos de um Sistema de Comunicação

Elementos de um sistema de comunicação: Transmissor l l processa o sinal de entrada e produz um sinal adequado ao meio de transmissão Processamento envolve quase sempre: – – Modulação Codificação de Linha

Elementos de um sistema de comunicação: Canal de Transmissão l Meio físico que o sinal percorre deste a fonte até ao destino – – – Par de fios condutores, cabo coaxial, espaço livre Servem de suporte à transmissão de ondas electromagnéticas Todos os meios físicos introduzem no sistema perdas de transmissão ou atenuação no sinal l A potência do sinal decresce com a distância

Elementos de um sistema de comunicação: Canal de Transmissão l l Distorção : perturbação da forma de onda por uma resposta imperfeita do sistema Distorção desaparece quando o sinal desaparece – Ao contrário da interferência e ruído

Elementos de um sistema de comunicação: Canal de Transmissão l Interferência – Contaminação com sinais estranhos de origem humana l – – – linhas de transporte de energia eléctrica, comutadores, maquinas eléctricas, etc… Ocorre mais frequente/ em canais rádio cujas antenas capturam simultanea/ vários sinais A interferência Rádio-Frequência também ocorre se os fios ou o rx captam sinais de fontes próximas Pode ser eliminada com a filtragem

Elementos de um sistema de comunicação: Canal de Transmissão l Ruído – – Sinais aleatórios e imprevisíveis produzidos por processos naturais internos ou externos ao sistema de comunicação Pode corromper parcial ou totalmente a mensagem Filtragem reduz parcialmente o ruído Ruído residual e inevitável é uma das limitações fundamentais do sistema de comunicação

Elementos de um sistema de comunicação: Receptor l l Opera sobre o sinal do canal preparando-o para entrega ao transdutor Operações consistem na amplificação, desmodulação e descoficação – Processamento inverso do transmissor

Elementos de um sistema de comunicação l Tipo de Comunicações – – Simplex (SX): Transmissão apenas num sentido Full-Duplex (FDX): Transmissão nos 2 sentidos simultaneamente l – 1 TX e um RX em cada lado Half-Dulpex (HDX): Transmissão nos 2 sentidos alternativamente l TX e um RX em cada lado

Sinais de Comunicação l l l Microfone produz um sinal eléctrico a partir da pressão acústica da fala Todos meios de transmissão afectam os sinais de forma diferente. No receptor basta uma aproximação do sinal original

Formas de onda de sinais típicos e respectivos espectros

Sinais de comunicação l l Sistema de comunicação deve possibilitar uma boa transmissão na banda de frequência na qual o espectro de potência do sinal é mais significativo. Sinais apresentados são de banda base – l Largura de banda= fmax-fmin Sinais de banda passante: obtidos outros usando a modulação.

Limitações Fundamentais l Problemas tecnológicos – – l Limitações físicas fundamentais – l Disponibilidade de hardware Factores económicos Ditadas pelas leis da natureza Limitações fundamentais – – Largura de Banda Ruído

Limitações Fundamentais l l l Voz – 300 Hz a 4. 3 KHz Música de alta fidelidade – 20 Hz a 20 KHz Televisão – 5 MHz

Largura de banda l Conceito aplicado quer aos sinais como aos sistemas de transmissão – – Um sinal que varia rapidamente no tempo tem uma grande largura de banda Facilidade com que um sistema de comunicação consegue acompanhar as variações do sinal de entrada

Largura de Banda para sinais digitais l Sinal digital com um ritmo l Largura de Banda não inferior a rs/2 l Ritmo de Nyquist

Onda de sinal quaternário

Capacidade do Canal l Relação Sinal Ruído l Capacidade do Canal

Modulação e Codificação l O transmissor efectua duas operações extremamente importantes para uma transmissão rentável e fiável – – Modulação Codificação

Técnicas de Modulação l Envolve duas formas de onda – – l O modulador altera sistematicamente a portadora de acordo com as suas variações – l Sinal modulador Portadora Desta forma é transportada a informação A modulação deve ter operação inversa desmodulação

Tipos de modulação l Analógica de onda continua – – l Digital de onda contínua – – – l AM FM ASK FSK PSK Modulação de impulso – PAM

Modulação analógica de Onda Contínua

Modulação Digital de Onda Contínua

Modulação de Impulso em Amplitude

Modulação: Vantagens e Aplicações l l Gerar um sinal adaptado às características do meio de transmissão O rendimento dum meio físico depende da frequência do sinal que a percorre – Pode-se transmitir o sinal modulado em que a frequência da portadora tenha sido seleccionada criteriosamente para o meio desejado

Modulação: Vantagens e Aplicações l Transmissão desde uma antena de transmissão até uma de recepção em linha de vista – Para que haja radiação na emissão a dimensão da antena tem que ser 1/10 do comprimento de onda

Modulação para Multiplexagem l Combinação de vários sinais para transmissão simultânea pelo mesmo canal – – l FDM TDM No receptor as amostras de sinais diferentes têm ser separadas para reconstituir cada sinal original

Modulação para Multiplexagem l l Cabo coaxial : 1800 canais de voz Multiplexagem permite aumentar o rendimento das comunicações – Aumentar ao máximo a capacidade de transmissão do canal físico disponível

Utilização do espectro electromagnético

Técnicas de Codificação l l Modulação é uma operação de processamento do sinal A codificação é uma operação de processamento do símbolo – l Destina-se a melhorar a comunicação quando a informação é digital e pode ser representada por símbolos discretos. A modulação e a codificação são necessárias para conseguir uma transmissão fiável a longa distância

Codificação l l l Transforma uma mensagem digital numa nova sequência de símbolos A descodificação obtém, a mensagem original a menos dos erros de transmissão Codificação para controlo de erros.