Comunicação de Dados
Aula 4 – Conversão de Sinais
Analógicos em digitais e tipos de
transmissão
Sumário
Amostragem
Pulse Amplitude Modulation
Pulse Code Modulation
Taxa de amostragem
Modos de Transmissão
– Transmissão Paralela
– Serial
Síncrona
Assíncrona
Exercícios
Amostragem
As codificações de linha ou bloco são utilizadas
para converter dados binários em sinais digitais
Muitas vezes precisamos converter dados
analógicos em um modo digital para armazená-lo
ou transmití-lo
Um dos esquemas utilizados para transformar um
dado analógico em digital chama-se
AMOSTRAGEM
Amostragem
A idéia de digitalizar sinais analógicos
partiu das operadoras que tinham problemas
de envio de sinais analógicos para
distâncias elevadas, com perdas dos sinais
PAM
Método mais difundido de conversão
analógico para digital (A/D)
O termo amostragem significa realizar
medições de valores instantâneos em
intervalos de tempos iguais
Na modulação PAM, o sinal original é
amostrado em intervalos de tempos iguais
PAM
PCM
Na modulação PCM os pulsos PAM são
convertidos em sinais digitais
O primeiro passo a ser feito e a quantização
dos pulsos, ou seja os pulsos ganham
valores inteiros distribuídos em um dado
intervalo
PCM - Quantização
PCM
Em seguida os valores quantizados são
substituídos por valores em códigos
binários, transformando assim o valor em
dado digital
O sinal original pode ser caracterizado por
um bit ligado ou desligado, exemplo:
1 byte, onde o bit mais significativo indica 0
para positivo e 1 para negativo
PCM – Codificação Binária
PCM
A última parte do processo é a codificação
de linha, ou seja , os bits gerados no
processo anterior são transmitidos por um
dos processos estudados anteriormente
(NRZ, codificação Manchester, etc.)
A modulação PCM pode ser dividida em 4
fases: PAM, Quantização, Codificação
binária e Codificação de linha
PCM – Ciclo Completo
Taxa de Amostragem
A precisão de qualquer reprodução digital
de um sinal analógico depende do número
de amostras realizadas no sinal original.
Para uma amostragem infinita o sinal
analógico pode ser transformando sem
perdas em digital
Quanto menor a taxa de amostragem pior
fica a remontagem do sinal analógico
Taxa de Amostragem
Pelo teorema de Nyquist, a quantidade de
amostras deve ser de no mínimo duas vezes
maior que a mais alta freqüência do sinal
original
Sinal: xHz,
Taxa de amostragem: 2x amostras
Taxa de amostragem deve ser de ½ x
segundos
Taxa de Amostragem Recuperação
Exercício Resolvido 1
Qual a taxa de amostragem mínima para um
sinal cuja largura de banda é 10 KHz (1kHz
até 11kHz)?
Exercício Resolvido 1
Qual a taxa de amostragem mínima para um
sinal cuja largura de banda é 10 KHz (1kHz
até 11kHz)?
Solução
Taxa de amostragem = 2 x 11.000 = 22.000
amostras por segundo
Quantidade de bits para amostra
Um fator importante também é sabermos
quantas serão as possibilidades de estados
para cada amostra, uma vez que quanto
maior as possibilidades, melhor será a
recuperação do sinal
Exercício Resolvido 2
Um sinal é amostrado, para cada amostra
requer de no mínimo 12 níveis de precisão
(+0 a +5, -0 a –5), Quantos bits serão
necessários para enviar essa amostra?
Exercício Resolvido 2
Um sinal é amostrado, para cada amostra requer
de no mínimo 12 níveis de precisão (+0 a +5, -0 a
–5), Quantos bits serão necessários para enviar
essa amostra?
Resposta:
Serão necessários 4 bits: 1 bit para o sinal e três para
representar os níveis
Serão 6 níveis positivos e 6 níveis negativos, logo para
representarmos 6 instâncias precisaremos de 3 bits
Exercício Resolvido 3
Desejamos digitalizar a voz humana. Qual o
número de bits por segundo, assumindo
uma amostra de 8 bits por amostra
Exercício Resolvido 3
Desejamos digitalizar a voz humana. Qual o
número de bits por segundo, assumindo uma
amostra de 8 bits por amostra
Resposta:
A freqüência da voz humana varia na faixa de 0 a
4 KHz,então a taxa de amostragem é:
– Taxa = 4000 x 2 = 8000 amostras por segundo
– Se cada amostra pode assumir uma posição em 8,
temos: Número de bits por segundo = 8000 x 8 = 64
Kbps
Modos de Transmissão
A transmissão de dados tem por finalidade
transferir bits de uma extremidade para outra,
dessa forma existem duas maneira de
transmitirmos bits, uma bit a bit e outra em
conjuntos de bits
Quando transmitimos em conjunto de bits por vez,
dizemos que estamos fazendo uma transmissão
paralela, e quando fazemos a transmissão bit a bit
dizemos que a transmissão é serial
Transmissão paralela
Vantagem velocidade
Desvantagem custo, uma vez que deverão
ter n linhas para gerar o paralelismo
Limitada a curtas distâncias
Transmissão paralela
Transmissão Serial
Os bits são enviados em uma seqüência, formando
uma fila, necessita somente de um canal
Vantagem: custo
Como a transmissão interna no computador ocorre
em sua maior parte em forma paralela necessita-se
de um conversor para transformar esse sinal em
serial
Pode ser de dois tipos: síncrono e assíncrono
Transmissão serial
Transmissão Assíncrona
Sincronização entre emissor e receptor não é
importante, nesse caso o processo de aviso de
transmissão é feito no inicio e fim da transmissão
O padrão de transmissão é feito por caractere,
cada grupamento de bits é enviado como um
caractere, normalmente de 7 ou 8 bits ao longo do
link
No processo serial, o processo inicia-se com um
start bit e finaliza-se com um stop bit
Transmissão assíncrona
Transmissão síncrona
Na transmissão síncrona um conjunto de
blocos de bits são combinados em quadros,
que podem possuir diversos bytes
Os bytes são inseridos no meio de
transmissão sem necessidade de divisão
entre eles, cabendo ao receptor dividir a
informação na maneira adequada
Exercícios
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
Diga quais as fases do processo PCM
O que é o processo de quantização?
Explique o processo de codificação binária
Qual a quantidade de bits por segundo para um sinal de freqüência
de 2Kh 12 KHz e com uma quantidade de 4 bits de amostragem por
segundo?
Qual a taxa de amostragem para um sinal de largura de banda de 5
KHz?
Quantos bits são necessários para a codificação binária para 30
níveis de amostras?
Calcule a velocidade de transmissão para voz humana, com uma
amostra de 2 bytes
Explique a diferença entre transmissão serial e paralela
Cite uma característica de uma transmissão serial assíncrona
Como são enviados os bits numa transmissão serial síncrona
Transmissão síncrona