Modulação Digital

Modulação Digital
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Modulação Digital
Como em AM e FM, a portadora é um sinal
senoidal com frequência relativamente alta;
O sinal modulante é um sinal digital;
A informação (bits) é transmitida em forma de
modificações em características da portadora:
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Amplitude (modulação ASK);
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Frequência (modulação FSK);
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Fase (modulação PSK).
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Modulação Digital
Funciona deslocando* um sinal em banda base
para um frequência mais alta;
Em outras palavras, “transforma” um sinal digital
em um sinal analógico;
Exemplos:
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Comunicações digitais por radiofrequência (TV
digital, Wi-Fi, etc.);
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Modems em meios de transmissão guiados
(internet DSL, TV digital por cabo, etc).
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Modulação ASK
Amplitude Shift Keying – o sinal digital modifica a
amplitude da portadora.
OOK
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Modulação ASK
Espectro do sinal modulado:
Teoricamente este sinal tem largura de banda
infinita:
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Como saber onde limitar a banda?
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Teorema de Nyquist
Estabelece um critério para a máxima taxa de
transmissão de símbolos* possível em um meio
com largura de banda BW e sem ruídos:
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DMOD = 2.BW [baud*] (onde DMOD é a taxa de
sinalização ou taxa de modulação);
Ou BW = DMOD/2 [Hz].
Exemplo 1: Um sinal digital binário de 100 Mbps pode ter
sua largura de banda limitada em 50 MHz que ainda assim
poderemos recuperar o sinal transmitido;
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Isso significa que podemos passar este sinal por um
filtro PB de 50 MHz antes de fazer a modulação
ASK, a fim de limitar a largura de banda do sinal
transmitido.
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Modulação ASK
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ASK multinível
A modulação ASK mostrada até agora usa
somente dois níveis de tensão para representar a
informação: a tensão mínima (zero volts)
representa o bit zero e a tensão máxima
representa o bit um;
Nesse caso dizemos que temos dois “símbolos”,
um símbolo para cada bit;
Existem técnicas mais eficientes que utilizam mais
níveis de tensão para transmitir a informação (se
com dois símbolos enviamos um bit por vez, com
4 símbolos podemos enviar 2 bits por vez);
No meio de transmissão, o que limita o número de
níveis que podemos utilizar é o ruído.
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ASK multinível
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Modulação ASK
Basicamente apresenta as mesmas características
da modulação AM com relação a susceptibilidade
a ruídos e ocupação da banda;
A demodulação, assim como em AM, pode ser
feita com um detector de envoltória (retificador +
filtro PB);
Em sistemas com altas taxas de transmissão e
eficiência espectral a modulação em amplitude é
associada a outro tipo de modulação (por
exemplo, a modulação QAM, que será vista em
breve).
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Modulação FSK
Frequency Shift Keying – o sinal digital modifica a
frequência da portadora:
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Modulação FSK
Podemos interpretar uma modulação FSK como
duas portadoras distintas sendo moduladas em
ASK;
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Consequentemente a largura de banda
ocupada pelo sinal é maior;
No entanto, devido a modulação ser em
frequência, é mais robusta a erros;
A demodulação pode ser feita através de filtragem;
A versão “multinível” da FSK consiste na utilização
de mais de duas frequências (aumenta a largura de
banda).
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Modulação PSK
Phase Shift Keying – o sinal digital altera a fase da
portadora:
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Modulação PSK
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Modulação PSK
Espectralmente equivale a ASK sem a frequência
da portadora;
Mais robusta em relação a ASK em função da
modulação ser sobre a fase;
A demodulação é feita por detecção síncrona, o
que necessita de circuitos mais sofisticados;
A versão “multinível” da PSK consiste na utilização
de mais valores de fases (com quatro símbolos,
por exemplo: 0º, 90º, 180º, 270º).
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Modulação QAM
Quadrature Amplitude Modulation – A fase e a
amplitude da portadora são modificadas:
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Constelações QAM
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Modulação QAM
Cada símbolo é uma combinação de amplitude e
fase (por exemplo: 2 volts e 90º equivale a 0101);
Variações em 32-QAM, 64-QAM, 128-QAM e 256QAM, etc. (onde o número, assim como em outras
modulações, indica a quantidade de níveis);
É eficiente: mesmos requisitos de largura de
banda de PSK e ASK, porém com possibilidade de
maiores taxas de transmissão;
Utiliza circuitos mais sofisticados.
Principal referência: Apostila da disciplina
(prof. M. Moecke);