Codificação de Dados
UFPR – Universidade Federal do Paraná
PIPE – Programa Interdisciplinar de Pós-Graduação em Engenharia
Mestrado em Telecomunicações
Disciplina: Comunicação de Dados
Prof. Eduardo Parente Ribeiro
Aluno: César Longhi
Codificação
DIGITAL – ANALÓGICA
 DIGITAL – DIGITAL

DIGITAL – ANALÓGICA
O sinal a ser transmitido encontra-se na
forma digital (0 ou 1), podendo ser:
 Dados
 Voz/Imagem Digitalizada
 Sinais de Telemetria, etc.
 O sinal é transmitido em um canal sob
forma analógica

DIGITAL – ANALÓGICA



A Codificação ocorre pela Modulação de uma
portadora
A portadora possui amplitude, frequência e fase
conhecidas
O receptor compara o sinal modulado com a
portadora, de maneira que diferenças de
amplitude, frequência ou fase possibilitam obter o
sinal modulante original
DIGITAL – ANALÓGICA
ASK
 FSK
 PSK
 QAM

ASK - Amplitude Shift Keying
Dois valores de amplitude:
• Amplitide A0 representa o bit 0
• Amplitude A1 representa o bit 1
OOK – On-Off Keying
Portadora: cos(t)
Sinal Modulante: m(t)
Sinal Modulado: m(t) cos(t)
OOK – On-Off Keying
FSK - Frequency Shift Keying

Dois valores de frequência:
• Frequência F0 representa o bit 0
• Frequência F1 representa o bit 1

A modulação FSK é menos suceptível a
interferência que a modulação ASK, entretanto
ocupa uma maior largura de banda
FSK – Frequency Shift Keying
Sinal Modulante: m(t)
Sinal Modulado FSK
PSK – Phase Shift Keying



Modulação da Fase da Portadora
Vantagens:
 Pouco susceptível a interferência
 Menor Largura de Banda
Número de Fases:
 2-PSK: Duas fases definidas
• Cada fase representa um bit
• Um bit por baud
2PSK
Sinal Digital Modulante
Sinal Modulado 2PSK
4PSK
Os bits são agrupados de dois em dois
 A cada par de bits corresponde uma fase
Exemplo

2 Bits
Fase
00
0°
01
90°
10
180°
11
270°
90
180
0
180
4PSK
1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1
180° 270° 0°
90° 270° 0°
90° 270°
PSK – Phase Shift Keying

2-PSK: 2 fases
0 e 180 graus: 1 bit / baud

4-PSK: 4 fases
0,90,180,270 graus: 2 bits / baud

n-PSK: n fases
(log2n) bits / baud
8 PSK
Representação em Constelação (3 bits/baud)
90
135
45
180
0
315
225
270
DPSK
Differentially Coherent PSK
Bit 0:
Mantém a mesma fase que no período anterior
Bit 1:
Altera a fase
DPSK
Sinal Modulante: m(t)
Sinal Modulado DPSK
8 QAM
Quadrature Amplitude Modulation

Combinação de ASK e PSK
 ASK: 2 amplitudes
 PSK: 4 fases para cada amplitude
Portanto:
2 amplitudes x 4 fases = 8 símbolos
Os bits são agrupados de três em três: 3 bits/baud
8 QAM - Constelação
16 QAM
ancos(t)+bnsin(t)
bn
an
BELL 209
16 QAM
cncos(t+n)
BELL 209
16 QAM
CCITT V29
Codificação
DIGITAL - DIGITAL
Requisitos da Codificação Digital

Pequena Largura de Banda
Visa permitir que vários sinais possam ser transmitidos em um mesmo
meio

Baixo Nível DC
Atenuação pronunciada para grandes distâncias

Eficiência
Para uma dada largura de banda, a potência transmitida deve ser a
menor possível
Requisitos da Codificação Digital
 Detecção
e Correção de Erros
 Transparência
O sinal deve ser transmitido eficientemente,
independentemente da sequência de 0´s e 1´s:
- Apenas 1´s
- Apenas 0´s
- Sequência altenada de 0´s e 1´s
Requisitos da Codificação Digital
 Sincronismo
(Transmissão Síncrona)
Requisitos da Codificação Digital
Como as características impostas tendem a
ser mutuamente exclusivas, há várias
técnicas de codificação de sinais digitais
Classificação da Codificação
Digital quanto à Polaridade
* ON/OFF
* POLAR
* BIPOLAR OU PSEUDOTERNÁRIO
1. Codificação ON/OFF


Bit 1 – Representado por um Pulso +p(t)
Bit 0 – Ausência de Pulso
v(t)
v(t)
+ p(t)
BIT 1
BIT 0
t
t
2. Codificação Polar


Bit 1 – Representado por um Pulso +p(t)
Bit 0 – Representado por um Pulso –p(t)
+ p(t)
BIT 1
t
t
BIT 0
- p(t)
3. Codificação Bipolar ou Ternária


Bit 1 - Representado ora por um pulso +p(t), ora
por um pulso –p(t)
Bit 0 - Ausência de Pulso
BIT 0
BIT 1
Classificação quanto a Duração
do Pulso
•
•
NRZ – Non Return to Zero
RZ – Return to Zero
1. Codificação NRZ
Um pulso +p(t) ou –p(t), quando enviado, tem
duração igual a todo o período correspondente a
um bit
+p(t)
-p(t)
T
T
2. Codificação RZ

Um pulso +p(t) ou –p(t), quando enviado, tem
duração menor que o período correspondente a um
bit, de maneira que o sinal retorna ao nível 0V.
+p(t)
-p(t)
T
T
Com base nos métodos descritos,
existem várias técnicas de codificação
disponíveis.
NRZ – On-Off


Bits ‘0’ – 0V
Bits ‘1’ – +V
Aplicação: IBM BISYNC



Alto Nível DC
Permanência prolongada em apenas um nível de tensão,
podendo gerar perda de sincronismo
Sinal Polarizado (Não permite inverter fios A e B)
NRZ I
Non Return to Zero Inverted
Bit ´0` - Não há transição de tensão
 Bit ´1` - Representado por uma transição no
nível de tensão
OBS: Pode-se adotar convenção oposta

NRZ I
Non Return to Zero Inverted

O sinal deve possuir um número suficiente
de 0´s (ou de 1´s) para permitir o
sincronismo entre o transmissor e o
receptor
TÉCNICA
 HDLC's zero-bit stuffing
RZ – On-Off


Bits ‘0’: 0V
Bits ‘1’
 1° Semiperíodo: +V
 2° Semiperíodo: 0V
DESVANTAGENS 




Existência de um nível DC
Perda de Sincronismo para uma longa sequência de 0´s
Não diferenciação entre uma longa sequência de 0´s e canal
ocioso ou curto circuitado
Polaridade dos fios
Manchester
PE – Phase Encode


Um complemento do sinal é enviado
durante o primeiro semi-período, enquanto
que o próprio sinal é enviado no segundo
semi-período
Obrigatoriamente ocorre pelo menos uma
transição do sinal no meio de cada período
Manchester
Bit 0 – Transição para Baixo
 +V
no primeiro semi-período
 –V no segundo semi-período
BIT 0
Manchester
Bit 1 – Transição para Cima
–V no primeiro semi-período
 +V no segundo semi-período

BIT 1
Manchester
APLICAÇÕES
 Ethernet
 IBM 3270
 AS/400 5250
Manchester
DESVANTAGENS


Largura de Banda
Polaridade do Sinal
VANTAGENS



Nível DC nulo
Sincronismo entre transmissor e receptor, mesmo para
longas sequências de 0´s ou 1´s
Fácil de canal ocioso ou curto-circuitado
DM – Differential Manchester
Bit 0: Transição no início de cada período
 Bit 1: Não ocorre transição no início de cada período
Mudança de polaridade dentro de cada período

APLICAÇÃO: LANs Token Ring
0
0
1
1
1
AMI – Alternate Mark Inversion
Codificação Bipolar


Bit ´0` - Nível de tensão de 0V
Bit ´1` - Alterna pulsos positivos e Negativos
AMI – Alternate Mark Inversion
Codificação Bipolar
VANTAGENS
- Nível DC nulo
- Detecção de Erro:
Não pode haver dois pulsos de mesma polaridade
DESVANTAGENS
- Perda de Sincronismo para uma longa sequência de 0´s
- Não Transparência, isto é, o espectro do Sinal é ocupado
de forma desigual para sequências de 0´s e 1´s
consecutivos
HDB – High Density Bipolar



A Codificação HDB é um aprimoramento significativo da
codificação bipolar AMI, eliminando os problemas de
não-transparência e de perda de sincronismo
Um ou mais pulsos são inseridos no sinal pelo
transmissor quando o número de zeros consecutivos
excede n: HDBN
Estes pulsos extras são dectectados e eliminados no
receptor
Padronização Internacional: HDB3
HDB3 – High Density Bipolar 3
Sequências com mais que três zeros consecutivos
são substituídas por sequências especiais
0 0 0 V
0 0 0 0
B 0 0 V
0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 10 1 1 1 0 1 0 0 0 0
0 1 0 1 1 1 0 0 0 V10 1 1 1 0 1 1 0 0 V
HDB3 – High Density Bipolar 3
B 0 0 V
0 0 0 V
B é um Pulso de polaridade
oposta à do último pulso
(Bipolar).
V é um Pulso de polaridade
Anômala ou Inválida, isto é,
possui a mesma polaridade que
o último pulso (Violação).
HDB3 – High Density Bipolar 3
0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 10 1 1 1 0 1 0 0 0 0
0 1 0 1 1 1 0 0 0 V10 1 1 1 0 1 1 0 0 V
2B1Q
2-Binary 1-Quaternary



Utilização de 4 níveis de tensão
Os bits são agrupados de dois em dois
Cada par de bits (2B) é representado por um dos
quatro níveis de tensão (1Q)
APLICAÇÃO: NT1 (Network Termination Device)
2B1Q
2-Binary 1-Quaternary
Tabela de Correspondência 2B1Q
Padronização Norte-Americana
2B
Quaternário
00
-3 V
01
-1 V
11
+1 V
10
+3 V
2B1Q
2-Binary 1-Quaternary
101100001110000111010010
+3 +1 -3 -3 +1 +3 -3 -1 +1 -1 -3 +3
Conclusões
O seguinte quadro sinóptico ilustra as
conclusões do trabalho.
Quanto sacrifício para enviar ‘zero’ e ‘um’...
Codificação de Dados
UFPR – Universidade Federal do Paraná
PIPE – Programa Interdisciplinar de Pós-Graduação em Engenharia
Mestrado em Telecomunicações
Disciplina: Comunicação de Dados
Prof. Eduardo Parente Ribeiro
Aluno: César Longhi