tÉcnicas de codificaÇÃo de sinais introduÇÃo À codificaÇÃo de canal evelio m. g. fernández...
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TÉCNICAS DE CODIFICAÇÃO DE SINAIS
INTRODUÇÃO À CODIFICAÇÃO DE CANAL
Evelio M. G. Fernández - 2010
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Eficiência Espectral
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Sistema de Comunicação Codificado
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• Principal problema de engenharia a ser resolvido:
Projetar e implementar o codificador/decodificador de canal de tal forma que:– A informação possa ser transmitida (ou armazenada)
em um ambiente ruidoso tão rápido (ou tão densamente) quanto possível.
– A informação possa ser reproduzida de forma confiável na saída do decodificador.
– O custo de implementação do codificador e do decodificador esteja dentro de limites aceitáveis
Sistema de Comunicação Codificado
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Canal Discreto sem Memória
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Matriz de Canal ou Transição
111110
111110
010100
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Canal Binário Simétrico
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Relações entre Várias Entropias de Canal
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Capacidade do Canal BSC
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Capacidade de Canal
• A capacidade de canal não é somente uma propriedade de um canal físico particular.
• Um canal não significa apenas o meio físico de propagação das mensagens, mas também:– A especificação do tipo de sinais (binário, r-ário,
ortogonal, etc)– O tipo de receptor usado (determinante da probabilidade
de erro do sistema).
• Todas estas informações estão incluídas na matriz de transição do canal. Esta matriz especifica completamente o canal.
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Teorema da Codificação de Canal
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Teorema da Codificação de Canal
i. Seja uma fonte discreta sem memória com alfabeto S e entropia H(S) que produz símbolos a cada Ts segundos. Seja um canal DMC com capacidade C que é usado uma vez a cada Tc segundos.
Então, se
existe um esquema de codificação para o qual a saída da fonte pode ser transmitida pelo canal e reconstruída com
cs T
C
T
SH
0, eP
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Teorema da Codificação de Canal
ii. Pelo contrário, se
não é possível o anterior.
Resultado mais importante da Teoria de Informação
cs T
C
T
SH
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Código de Repetição
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Sistemas de Comunicações Digitais
• Sistema “digital” no sentido de que utiliza uma seqüência de símbolos pertencentes a um conjunto finito para representar a fonte de informação.
• Bons livros de referência:– B. Sklar, “Digital Communications: Fundamentals and
Applications”
– J. G. Proakis, “Digital Communications”
– S. Haykin, “Sistemas de Comunicação, 4ª Edição”
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Transmissão Digital
• Sistemas de Transmissão atuais e futuros utilizam modulação digital:
– ASK (Amplitude-Shift Keying)– PSK (Phase-Shift Keying)– FSK (Frequency-Shift Keying– QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
• A escolha da técnica de modulação depende da aplicação
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• Características desejáveis
– Baixa taxa de erro de bits (BER)
– Operar com baixa relação sinal ruído (SNR)
– Bom desempenho em canais com desvanecimento (fading)
– Ocupar pouca largura de banda
– Fácil implementação
– Baixo custo
Transmissão Digital
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Modulações Digitais Básicas
ASK
PSK
FSK
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Representação Canônica de Sinais Passa-Faixa
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Energia de um Pulso de RF
inteiro,se,2
4
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2
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0
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Espaço de Sinais – PSK Binário Coerente
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Geração e Detecção Coerente de Sinais BPSK
02
1
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Espaço de Sinais – QPSK Coerente
0
0
2
1
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N
EerfcPe
b
b
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Constelação de Sinais 8-PSK
MN
EerfcPe
sin
0
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Modulação ASK
022
1
N
EerfcPe b
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Modulação M-ASK
4-ASK:
)(1 t2s1s003 E
“00” “01”
4s3s“11” “10”
0E0E 03 E
0
011
N
Eerfc
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Modulação M-QAM
2
1 1
0
0112
N
Eerfc
MPe
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Constelação 32-QAM
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Espaço de Sinais – FSK Binário Coerente
022
1
N
EerfcPe b
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Códigos BCH