Fundamentos de Telecomunicações
Aula 1: Introdução
Sumário
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Introdução
Informação, Mensagens, Sinais
Elementos de um sistema de comunicação
Sinais de Comunicação
Limitações Fundamentais
Modulação e Codificação
Introdução
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Início da era das comunicações eléctricas:
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Samuel Morse, 1838, linha de 16Km
Actualmente
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Emissão a partir de naves espaciais
Telefone, Rádio, TV
Redes de Computadores com cobertura
intercontinental
Introdução
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Sinergias entre Serviços de
Telecomunicações = Teleinformática
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Técnicos de comunicações devem estudar
ciências da computação
Engenheiros de informática devem ter
conhecimentos de
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Comunicações eléctricas à distância: estado de arte,
possibilidades e limitações.
Sistemas de Comunicações
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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
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Informação
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conceito essencial em comunicações
Conotações semânticas e filosóficas de difícil
definição
Para evitar estas dificuldades usamos
mensagens em vez de informação
Mensagem
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Manifestação física da mensagem tal como
produzida pela fonte
O sistema de comunicação quer reproduzir
no destino uma cópia aceitável da
mensagem
Mensagem
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analógica : grandeza física que varia suave
e continuamente no tempo
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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
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processa o sinal de entrada e produz um
sinal adequado ao meio de transmissão
Processamento envolve quase sempre:
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Modulação
Codificação de Linha
Elementos de um sistema de
comunicação: Canal de Transmissão
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Meio físico que o sinal percorre deste a fonte
até ao destino
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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
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A potência do sinal decresce com a distância
Elementos de um sistema de
comunicação: Canal de Transmissão
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Distorção : perturbação da forma de onda
por uma resposta imperfeita do sistema
Distorção desaparece quando o sinal
desaparece
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Ao contrário da interferência e ruído
Elementos de um sistema de
comunicação: Canal de Transmissão
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Interferência
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Contaminação com sinais estranhos de origem humana
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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
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Ruído
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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
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Opera sobre o sinal do canal preparando-o
para entrega ao transdutor
Operações consistem na amplificação,
desmodulação e descoficação
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Processamento inverso do transmissor
Elementos de um sistema de
comunicação
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Tipo de Comunicações
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Simplex (SX): Transmissão apenas num sentido
Full-Duplex (FDX): Transmissão nos 2 sentidos
simultaneamente
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1 TX e um RX em cada lado
Half-Dulpex (HDX): Transmissão nos 2 sentidos
alternativamente
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TX e um RX em cada lado
Sinais de Comunicação
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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
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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
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Largura de banda= fmax-fmin
Sinais de banda passante: obtidos dos
outros usando a modulação.
Limitações Fundamentais
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Problemas tecnológicos
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Limitações físicas fundamentais
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Disponibilidade de hardware
Factores económicos
Ditadas pelas leis da natureza
Limitações fundamentais
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Largura de Banda
Ruído
Limitações Fundamentais
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Voz – 300 Hz a 4.3 KHz
Música de alta fidelidade – 20Hz a 20KHz
Televisão – 5 MHz
Largura de banda
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Conceito aplicado quer aos sinais como aos
sistemas de transmissão
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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
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Sinal digital com um
ritmo
Largura de Banda não
inferior a rs/2
Ritmo de Nyquist
rs  1 / Ts símbolos/seg
BT  rs / 2
rs  2 BT simbolos/seg (baud)
Onda de sinal quaternário
Capacidade do Canal
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Relação Sinal Ruído
S/N
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Capacidade do Canal
C  BT * log 2(1  S / N ) bits/seg
C BT * log(1  S / N ) bits/seg
Modulação e Codificação
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O transmissor efectua duas operações
extremamente importantes para uma
transmissão rentável e fiável
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Modulação
Codificação
Técnicas de Modulação
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Envolve duas formas de onda
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O modulador altera sistematicamente a
portadora de acordo com as suas variações
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Sinal modulador
Portadora
Desta forma é transportada a informação
A modulação deve ter operação inversa desmodulação
Tipos de modulação
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Analógica de onda continua
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Digital de onda contínua
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AM
FM
ASK
FSK
PSK
Modulação de impulso
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PAM
Modulação analógica de Onda Contínua
Modulação Digital de Onda Contínua
Modulação de Impulso em Amplitude
Modulação: Vantagens e Aplicações
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Gerar um sinal adaptado às características
do meio de transmissão
O rendimento dum meio físico depende da
frequência do sinal que a percorre
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Pode-se transmitir o sinal modulado em que a
frequência da portadora tenha sido seleccionada
criteriosamente para o meio desejado
Modulação: Vantagens e Aplicações
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Transmissão desde uma antena de
transmissão até uma de recepção em linha de
vista
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Para que haja radiação na emissão a dimensão da
antena tem que ser 1/10 do comprimento de onda
f .  v no espaçolivre v  c  3x108 m/s
f  100Hz  Antenade 300 Km de comprimento
f  100MHz  Antenade 1 m de comprimento
Modulação para Multiplexagem
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Combinação de vários sinais para
transmissão simultânea pelo mesmo canal
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FDM
TDM
No receptor as amostras de sinais diferentes
têm ser separadas para reconstituir cada
sinal original
Modulação para Multiplexagem
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Cabo coaxial : 1800 canais de voz
Multiplexagem permite aumentar o
rendimento das comunicações
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Aumentar ao máximo a capacidade de
transmissão do canal físico disponível
Utilização do espectro
electromagnético
Técnicas de Codificação
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Modulação é uma operação de processamento do
sinal
A codificação é uma operação de processamento do
símbolo
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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
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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.