comunicações por rádio

COMUNICAÇÃO DE DADOSPUCGO - ENG1300

Prof. Cláudio A. Fleury

ENGENHARIA ELÉTRICA

Comunicações por Ondas de Rádio

Prof. Cláudio A. FleuryComunicação de Dados2

Conteúdo

Introdução

– Modelo de Comunicação

– Rádio Analógico

– Rádio Digital


Introdução

Comunicação de Dados3

Modelo de Comunicação

Channel


Introdução

Modulação Analógica


Introdução


Demodulador AM


Introdução



Introdução

Modulação Digital


Introdução

Modulação Digital

– Exemplo


Rádio Definido por Software (SDR)

Introdução

• Qualquer rádio que use software para fazer modulação e demodulação: celular, estação rádio-base, rede de área local sem fio (wireless LAN),...

• Rádios digitais que tentam completar o máximo do processamento do sinal de forma digital, tanto na transmissão quanto na recepção de uma comunicação sem fio. Faz uso de um processador digital programável.

low-noise am

plifier (LNA

)P

ublic Address (P

A)

Digital upconversion (D

UC

)D

igital downconversion (D

DC

)


Rádio Definido por Software (SDR)– Evolução

1. Hardware digital para rádio: não pode ser alterado

2. Rádio Controlado por SW (SCR): SW pode mudar nível de potência e interconexões, mas não a modulação ou a operação frequencial

3. SW controla a modulação, o tipo de banda (estreita ou larga), segurança, geração e detecção de formas de onda, mas com restrições de frequência

4. Ideal SW Radio (ISR), elimina conversões de taxa (acima ou abaixo) na recepção e na transmissão, programabilidade total

5. Ultimate Software Radio (USR): totalmente programável em uma larga faixa de freqs e funções concomitantes (bidirecional, GPS, vídeo, smartcard, satélite, etc.)

Introdução

celular,ERB’s,

LAN wi-fi

Largamenteusado pelos

militares



Introdução


Rádio Cognitivo (CR)

– CR é um tipo de rádio inteligente, que tem “autoconsciência” de suas habilidades

– Pode buscar outras condições de rádio e combiná-las para alcançar comunicações ideais.

– CR é um SDR totalmente configurável, com agilidade em frequências.

– O objetivo de um CR é aproveitar todo o espectro de frequências não utilizado por um determinado período de tempo.

Introdução


Rádio Cognitivo (CR)

Introdução


Redes de Comunicação– Conjunto de dispositivos (cada dispositivo é chamado de nó da

rede) conectados por enlaces de comunicação (links)

– Um nó pode ser um computador, uma impressora, ou qq. outro

dispositivo capaz de enviar e/ou receber dados gerados em

outros nós presentes na rede

Introdução


Redes de Comunicação – Protocolos TCP/IP

Introdução


Rádio Comunicação

Visão Geral

– Transmissor Codificação da Fonte: converte sinal analógico para digital, faz compressão de

dados para remover redundâncias Codificação para Controle de Erros: adiciona redundância para detectar e corrigir

erros no receptor Multiplexação: acomoda várias transmissões simultâneas, combinando vários

sinais de taxa baixa em um sinal de taxa alta Codificação de Linha (Modelagem de Pulsos): como os bits são transmitidos e

como limitar a largura de banda do sinal a ser transmitido Modulador: modula sinal banda básica por frequência portadora para transmissão

por ondas de rádio


TRANSMISSIONMEDIUM



Visão Geral

– Meio de Transmissão Codificação da Fonte: converte sinal analógico para digital, faz compressão de

dados para remover redundâncias Acesso Múltiplo: múltiplos pares de transceptores (usuários) compartilham o meio

de transmissão, ou seja, como diferente usuários são separados fisicamente, podendo se dar em frequência e/ou tempo, e por outros meios

Canal de Transmissão: pode distorcer o sinal e corrompe-lo com ruído. Note que a distorção inclui Interferência Inter Simbólica (ISI) e/ou Interferência por Acesso Múltiplo (MAI)


TRANSMISSIONMEDIUM



Visão Geral

– Receptor Demodulador: recupera e remove a portadora, ou seja, sinal passa banda → sinal

banda básica Equalizador : compensa as distorções provocadas pelo canal (ISI) e/ou detecção

de multiusuários para combater MAI Detecção : toma decisões sobre símbolos/bits recebidos, podendo ser por HW ou

SW dependendo do esquema de decodificação de canal utilizada no transmissor Decodificação pra Controle de Erros: detecta e corrige erros em bits, que pode

ser por HW, SW ou iterativo (turbocodes) Decodificação de Fonte: recupera dados digitais originais, digital para analógico


TRANSMISSIONMEDIUM



Visão Geral– Definições de Canal para Rádio Móvel



Técnicas de Acesso Múltiplo

Separação dos canais pode ser feita no domínio:– da frequência: diferentes

bandas de frequência– do tempo: diferentes

intervalos de tempo– do código: diferentes

códigos de espalhamento– do espaço: diferentes CIRs

como visto por múltiplas antenas receptoras


Compartilhamento de Canais comRádio Digital



FDMA – FREQUENCY-DIVISION MULTIPLE ACCESS– A larg. de banda disponível é dividida em vários subcanais – Técnica mais antiga, usada com rádio analógico ou digital– Muita interferência entre canais vizinhos (dificuldade de filtragem)





TDMA – TIME-DIVISION MULTIPLE ACCESS– A larg. de banda disponível é toda usada como um único canal, porém cada

comunicação faz uso canal durante um curto intervalo de tempo (timeslot)– Técnica necessita de amostragem de sinais (rádio digital)– Slots tem limitação de largura (mínimo e máximo)





CDMA – CODE-DIVISION MULTIPLE ACCESS– Ao invés de dividir a largura de banda do canal em subcanais ou ocupá-los

durante certos intervalos de tempo (timeslots), cada slot tem um código único.– Diferentemente do FDMA, a frequência transmitida é a mesma em cada slot, e

diferentemente do TDMA, os slots são transmitidos simultaneamente. – Qto maior a quantidade de usuários maior será o nível de ruído no receptor,

implicando na necessidade de controle dinâmico de potência na transmissão





SDMA - SPACE-DIVISION MULTIPLE ACCESS– Utilizado em sistemas de comunicações móveis que reutiliza o mesmo

conjunto de frequências de telefonia celular numa dada área de serviço– Duas células podem fazer uso do mesmo conjunto de frequências se estão

separadas por uma distância adequada (distância de reutilização)– Aumenta a capacidade do sistema e a qualidade da transmissão do sinal de

focando o sinal em feixes estreitos para transmissão. Através do uso de antenas inteligentes com feixes apontados na direção da estação móvel, o SDMA serve diferentes usuários dentro da mesma região





SDMA - SPACE-DIVISION MULTIPLE ACCESS



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