Aula 03 - Comunicação Digital

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COMUNICAÇÃO VIA SATÉLITES

Comunicação Digital Aula 03

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Comunicação Digital

¨  Tópicos

n Formatação de banda base

n Modulação digital

n Codificação por canal

n Modulação codificada

n Controle de erros

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Comunicação Digital

¨  Funções típicas para transmissão de sinais digitais:

n Processamento de banda base

n Formatação de banda base

n Modulação digital

n Demodulação digital

n Codificação de canal

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q Cifração

q Embaralhamento

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Cifração

¨  Cifração é a ação de cifrar uma mensagem a ser

transmitida para prevenir o acesso não autorizado de indivíduos mal intencionados

¨  Aplicação de um algoritmo criptográfico

n Tempo real

n bit-a-bit (fluxo contínuo de dados)

n Baseado em uma chave

n Confidencialidade

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Cifração

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Cifração

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Cifração

¨  Técnicas

¤ Fluxo: cada bit da sequência original é combinado com

a chave

¤ Bloco: a sequência original é transformada em uma

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Embaralhamento

¨  ITU recomenda uso de técnicas para dispersão de

energia para evitar interferência entre os sistemas de rádio

¨  Na transmissão digital a portadora do sinal tem

sua energia espalhada através do espectro do sinal modulador

¨  O princípio da dispersão de energia é gerar um

fluxo de bits com propriedades aleatórias exceto pela estrutura da informação na mensagem

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Embaralhamento

¨  Embaralhamento

¤ Cada bit de informação é combinado com uma soma

(mod 2) de um bit gerado aleatoriamente

¤ Registrador de deslocamento com diversos caminhos de

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Embaralhamento

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Embaralhamento

¨  Desembaralhamento

¤ Função reversa do embaralhamento

¤ Possui a mesma sequência aleatória do embaralhador

n Propriedades da operação mod 2 (XOR)

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Embaralhamento

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q Princípios

q Tipos de modulação

q Demodulação

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Princípios de um Modulador

¨  Gerador de símbolos

¨  Codificador ou Mapeador

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Princípios de um Modulador

¨  O gerador de símbolos gera M símbolos onde M =

2m_e_m_{é o número de bits de entrada}

¨  O codificador estabelece a correspondência entre

os M possíveis estados da portadora transmitida ¤ Mapeamento direto: um estado do símbolo

corresponde a um estado da portadora

¤ Codificação diferencial: um estado do símbolo

corresponde a uma transição entre dois estados consecutivos na portadora

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Tipos de modulação

¨  PSK – phase shift keying

¤ BPSK – PSK de dois estados (direto)

¤ DE-PSK – PSK de dois estados (diferencial) ¤ QPSK – PSK de quatro estados

¤ Variações QPSK

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Tipos de modulação

¨  PSK

¤ A cada bit diferente do anterior a fase do sinal é

deslocada

¤ No BPSK em 180º ¤ No QPSK em 90º ¤ Etc.

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Tipos de modulação

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Tipos de modulação

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Tipos de modulação

¨  PSK de ordem superior e APSK

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Tipos de modulação

¨  PSK de ordem superior e APSK

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Demodulação

¨  O papel do demodulador é identificar a fase (ou

deslocamento) do sinal portadora recebido e deduzir os bits que foram transmitidos

¨  Coerente: faz uso de um sinal senoidal de

referência com a mesma frequência e fase do sinal modulado no transmissor

¨  Diferencial: o demodulador compara a fase do

sinal recebido e compara a fase do período de um símbolo com a fase do símbolo anterior (mesmo

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q Codificação em bloco

q Codificação convolucional

q Decodificação do canal

q Codificação concatenada

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Codificação por canal

¨  Tem por objetivo a inclusão de bits de redundância

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Codificação em bloco

¨  O codificador associa um número específico de bits

de redundância em cada bloco de informação

¨  Cada bloco é codificado de forma independente

dos demais

¨  Os códigos de bits são gerados através de uma

combinação linear da informação dos bits

n Correção de erro

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Codificação convolucional

¨  Bits de redundância são criados pelo codificador a

partir do pacote anterior

¨  O número de pacotes multiplicado pelo número de

bits do pacote somado ao número de bits de

redundância, define o comprimento da mensagem

¨  O codificador é composto por deslocadores e

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Decodificação do canal

¨  O decodificador usa os bits de redundância

somados durante a codificação para detectar e corrigir erros

¨  Não sabe a quantidade de erros e sim a

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Codificação concatenada

¨  É a concatenação da codificação por bloco com a

convolucional

¨  Utiliza um codificador externo e um interno na

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Modulação codificada

¨  É a técnica onde a modulação e a correção de

erros é realizada simultaneamente

¨  A redundância é garantida através da ampliação

do alfabeto de modulação

n BPSK

n QPSK

¨  Duas classes:

n TCM – onde há modulação convolucional

n  Multiníveis (MLTCM)

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Modulação codificada

¨  A decodificação por código é realizada através de

distintos algoritmos

n Distâncias Euclidianas

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Modulação codificada

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DVB-S

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DVB-S

¨  Padronizado pela ETSI

n European Telecommunications Institute

¨  A ETSI em parceria das emissoras, operadores e

industrias de equipamentos criaram o Digital Video Broadcasting (DVB)

¨  DVB é divido em três categorias:

¤ DVB-T – terrestre ¤ DVB-C – cabeada ¤ DVB-S – satélite

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DVB-S

¨  O padrão DVB-S é o tipo de serviço chamado de

DTH

n Direct to home

¨  Este padrão necessita de receptores integrados

com decodificadores (IRD – integrated receiver decoder) e de um sistema de antenas

¨  DVB-S pode transportar em sua camada física

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DVB-S

¨  Sistema de Transmissão

¤ É composto pelo equipamento que transporta o sinal

base de TV (no formato MPEG-2) até o canal do satélite

¤ O processo vai desde o transporte, multiplexação e

dispersão de energia até a modulação

¤ Utiliza na recepção antenas pequenas

n Aproximadamente 60 cm

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DVB-S

¨  Sistema de Transmissão

¤ Para aprimorar a eficiência se utiliza modulação QPSK ¤ O quadro de transmissão é sincronizado com o pacote

de transporte multiplexado do MPEG-2

¤ O BER é na faixa de 10-10 a 10-11

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DVB-S

¨  DVB-S2 – Segunda geração

¤ Prevê nova codificação de canal que aprimoram a

transmissão em 30%

¤ VCM – Variable Coding Modulation

n Proteção de erro em múltiplos níveis de acordo com o

sistema (SDTV, HDTV, áudio e multimídia) ¤ Flexibilidade com outros formatos

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Perguntas

¨  O que é cifração?

¨  Como funciona a cifração na transmissão e na

recepção?

¨  Quais as técnicas de cifração?

¨  Explique como funciona o embaralhamento.

¨  Quais os três componentes básicos em um

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Perguntas

¨  Quais as diferenças entre o mapeamento direto e a

codificação diferencial?

¨  O que é o PSK? Para que serve? Explique suas

variações.

¨  Como funcionam os processos de demodulação

coerente e diferencial?

¨  Como é definido o comprimento da mensagem na

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Perguntas

¨  O que é modulação codificada?

¨  Quais as categorias de transmissão de vídeo digital

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Wender F. Oliveira

wender.oliveira@faciplac.edu.br

http://sites.google.com/site/wenderunb/