Fundamentos de Telecomunica

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Fundamentos de Telecomunicações

• Aula 1 Introdução

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Sumário

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

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Introdução

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

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Introdução

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

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Sistemas de Comunicações

• Objectivo transporte de informação da fonte ao
  destinatário
• Domínios de aplicação são variados
• Detalhes de constituição do sistema envolvidos na
  área da engenharia electrotécnica

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Informação, Mensagens e Sinais

• Informação
• conceito essencial em comunicações
• Conotações semânticas e filosóficas de difícil
  definição
• Para evitar estas dificuldades usamos mensagens
  em vez de informação

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Mensagem

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

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Mensagem

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

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Sistema de Comunicação Transdutores
Poucas são as fontes de mensagens inerentemente
eléctricas Sinal é sinónimo de mensagem
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Elementos de um Sistema de Comunicação
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Elementos de um sistema de comunicação
Transmissor

• processa o sinal de entrada e produz um sinal
  adequado ao meio de transmissão
• Processamento envolve quase sempre
• Modulação
• Codificação de Linha

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Elementos de um sistema de comunicação Canal de
Transmissão

• 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
• A potência do sinal decresce com a distância

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Elementos de um sistema de comunicação Canal de
Transmissão

• Distorção perturbação da forma de onda por uma
  resposta imperfeita do sistema
• Distorção desaparece quando o sinal desaparece
• Ao contrário da interferência e ruído

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Elementos de um sistema de comunicação Canal de
Transmissão

• Interferência
• Contaminação com sinais estranhos de origem
  humana
• 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

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Elementos de um sistema de comunicação Canal de
Transmissão

• 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

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Elementos de um sistema de comunicação Receptor

• Opera sobre o sinal do canal preparando-o para
  entrega ao transdutor
• Operações consistem na amplificação, desmodulação
  e descoficação
• Processamento inverso do transmissor

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Elementos de um sistema de comunicação

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

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Sinais de Comunicação

• 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

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Formas de onda de sinais típicos e respectivos
espectros
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Sinais de comunicação

• 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
• Largura de banda fmax-fmin
• Sinais de banda passante obtidos dos outros
  usando a modulação.

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Limitações Fundamentais

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

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Limitações Fundamentais

• Voz 300 Hz a 4.3 KHz
• Música de alta fidelidade 20Hz a 20KHz
• Televisão 5 MHz

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Largura de banda

• 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

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Largura de Banda para sinais digitais

• Sinal digital com um ritmo
• Largura de Banda não inferior a rs/2
• Ritmo de Nyquist

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Onda de sinal quaternário
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Capacidade do Canal

• Relação Sinal Ruído
• Capacidade do Canal

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Modulação e Codificação

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

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Técnicas de Modulação

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

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Tipos de modulação

• Analógica de onda continua
• AM
• FM
• Digital de onda contínua
• ASK
• FSK
• PSK
• Modulação de impulso
• PAM

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Modulação analógica de Onda Contínua
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Modulação Digital de Onda Contínua
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Modulação de Impulso em Amplitude
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Modulação Vantagens e Aplicações

• 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

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Modulação Vantagens e Aplicações

• 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

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Modulação para Multiplexagem

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

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Modulação para Multiplexagem

• Cabo coaxial 1800 canais de voz
• Multiplexagem permite aumentar o rendimento das
  comunicações
• Aumentar ao máximo a capacidade de transmissão do
  canal físico disponível

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Utilização do espectro electromagnético
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Técnicas de Codificação

• Modulação é uma operação de processamento do
  sinal
• A codificação é uma operação de processamento do
  símbolo
• 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

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Codificação

• 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.