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" TRANSMISSÃO DE SINAL"
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1 " TRANSMISSÃO DE SINAL"
SERVIÇOS E SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES / 2003 AUTORÁDIOS " TRANSMISSÃO DE SINAL" AM - FM - DAB - RDS LUIS SIMPLICIO Nº561 PAULO RAPOSO Nº879 JUNHO 2003
2 1. MODULAÇÃO EM AMPLITUDE (AM)
INTRODUÇÃO : A) ALTERAR A AMPLITUDE DE UMA ONDA SINUSOIDAL DE ALTA FREQUÊNCIA PROPORCIONALMENTE AO SINAL QUE CONTÉM A INFORMAÇÃO A SER TRANSMITIDA É O PROCESSO DE MODULAÇÃO MAIS ANTIGO QUE DATA DE B) O PROCESSO DE MODULAÇÃO EM AMPLITUDE RESULTA NO DESLOCAMENTO DO ESPECTRO DO SINAL QUE CONTÉM A INFORMAÇÃO PARA UMA FREQUÊNCIA MAIS ELEVADA, DE FORMA A VIABILIZAR A TRANSMISSÃO DO SINAL RESULTANTE VIA ONDAS ELETROMAGNÉTICAS, POIS FREQUÊNCIAS MAIS ELEVADAS PERMITEM A CONSTRUÇÃO DE ANTENAS EFICIENTES COM DIMENSÕES REDUZIDAS.
3 1. MODULAÇÃO EM AMPLITUDE (AM)
TIPOS DE MODULAÇÃO EM AMPLITUDE : A) BANDA LATERAL DUPLA (AM-DSB AMPLITUDE MODULATION WITH DOUBLE SIDE-BAND) B) BANDA LATERAL VESTIGIAL (AM-VSB AMPLITUDE MODULATION WITH VESTIGIAL SIDE-BAND) C) BANDA LATERAL DUPLA E PORTADORA SUPRIMIDA (AM-DSB-SC AM-DSB WITH SUPRESSED CARRIER) D) BANDA LATERAL VESTIGIAL E PORTADORA SUPRIMIDA (AM-VSB-SC AM-VSB WITH SUPRESSED CARRIER) E) BANDA LATERAL SIMPLES (AM-SSB AMPLITUDE MODULATION WITH SINGLE SIDE-BAND)
4 1. MODULAÇÃO EM AMPLITUDE (AM)
SINAIS TRANSMITIDOS : SINAL DE VOZ: DE 0,4 KHZ A 3,4 KHZ SINAL DE ÁUDIO: DE 0,01 KHZ A 20 KHZ SINAL DE VIDEO: DE 0,01 KHZ A 4,2 MHZ
5 1. MODULAÇÃO EM AMPLITUDE (AM)
PROCESSO DE MODULAÇÃO AM-DSB SINAL MODULADOR SINUSOIDAL DE AMPLITUDE A1=1/2 E FREQUÊNCIA F1=1 SINAL CONSTANTE DE AMPLITIUDE A = 1 ONDA PORTADORA DE FREQUÊNCIA F=10
6 1. MODULAÇÃO EM AMPLITUDE (AM)
PROCESSO DE DESMODULAÇÃO AM-DSB SINAL MODULADOR SINUSOIDAL DE AMPLITUDE A1=1/2 E FREQUÊNCIA F1=1 SINAL CONSTANTE DE AMPLITIUDE A = 1 ONDA PORTADORA DE FREQUÊNCIA F=10
7 1. MODULAÇÃO EM AMPLITUDE (AM)
EFICIÊNCIA DE MODULAÇÃO AM-DSB O FACTOR DE MODULAÇÃO 0 < m < 1 É DADO PELA RELAÇÃO A EFICIÊNCIA DE MODULAÇÃO 0 < h < 1 É A RAZÃO ENTRE A POTÊNCIA DO SINAL AM SEM A ONDA PORTADORA E A POTÊNCIA TOTAL DO SINAL AM
8 2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)
INTRODUÇÃO : SE UMA SINUSÓIDE TEM UMA VARIAÇÃO ANGULAR 0 CONSTANTE, ENTÃO PODEMOS DIZER QUE A FREQUÊNCIA DA SINUSÓIDE É DE 0, EM RAD/S MAS O QUE ACONTECE SE A VARIAÇÃO ANGULAR NÃO FOR CONSTANTE?
9 2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)
RELAÇÃO ENTRE A VARIAÇÃO ANGULAR INSTANTÂNEA (T) E (T) (t) = 0t ()d + 0 COM BASE NA DERIVADA DOS DOIS LADOS DA EQ. 1, TEMOS QUE; i (t) = d / dt CONCLUSÃO : PODEMOS CONCLUIR QUE INSTANTANEAMENTE A FREQUÊNCIA DE UM SINAL SINUSOIDAL É DADO PELA DERIVADA DA SUA FASE EM ORDEM AO TEMPO
10 2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)
EM FM A FREQUÊNCIA INSTANTÂNEA DO SINAL DA PORTADORA É PROPORCIONAL AO INTEGRAL DO SINAL MODULADOR. PODEMOS CONSTATAR QUE, SE O SINAL MODULADOR F(T), É PRIMEIRAMENTE INTEGRADO, E DEPOIS USADO PARA MODULAR POR FASE UMA PORTADORA, O RESULTADO É UM SINAL DE FREQUÊNCIA MODULADA COMO A MODULAÇÃO POR FREQUÊNCIA E A MODULAÇÃO POR FASE ESTÃO MUITO , RELACIONADOS, QUALQUER VARIAÇÃO NA FASE IRÁ RESULTAR NECESSARIAMENTE NUMA VARIAÇÃO NA FREQUÊNCIA, E VICE VERSA
11 2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)
FM EM BANDA ESTREITA NA FORMA DE ONDA EM AM, A MODULAÇÃO É ADICIONADA EM FASE COM A PORTADORA, AO PASSO QUE EM NBFM, A MODULAÇÃO E ADICIONADA EM QUADRATURA COM A PORTADORA. NO CASO DE NBFM HÁ GRANDES VARIAÇÕES DE FASE, COM UMA MUITO PEQUENA VARIAÇÃO DA AMPLITUDE, AO REVÉS NA AM HÁ VARIAÇÕES DE AMPLITUDE SEM HAVER NENHUNS DESVIOS DE FASE.
12 2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)
FM EM BANDA ESTREITA REPRESENTAÇÃO POR FASORES DE AM E FM
13 2. MODULAÇÃO EM FREQUÊNCIA (FM)
FM EM BANDA ESTREITA CONCLUSÕES : FM EM BANDA ESTREITA, (E PM), TAL COMO A AM, SÃO EXEMPLOS DE MODULAÇÕES LINEARES. A MAIOR DIFERENÇA É QUE NO CASO DO NBFM O SINAL MODULADOR É SOMADO EM QUADRATURA COM A PORTADORA, E NA MODULAÇÃO EM AM O MESMO É SOMADO EM FASE. AMBOS OS SISTEMAS NECESSITAM DE UMA LARGURA DE BANDA DE W = 2 M , PARA TRANSMITIR UM SINAL DE M EM RAD / S, EM LARGURA ESPECTRAL. O ÍNDICE DE MODELAÇÃO EM FM É  =  / M , E UM CRITÉRIO ÚTIL PARA A NBFM É USAR VALORES DE   0,2 , É CLARO COM A LARGURA DE BANDA ACIMA REFERIDA DE W = 2 M .
14 3. DIGITAL AUDIO BROADCAST (DAB)
DAB NA EUROPA DENOMINADO "PROJECTO EUREKA 147" FREQUÊNCIAS DE OPERAÇÃO : 30 MHz ~ 3 GHz (RECEPÇÃO MÓVEL) LARGURA DE BANDA : 1.5 MHz
15 3. DIGITAL AUDIO BROADCAST (DAB)
VANTAGENS : QUALIDADE DE SOM EQUIVALENTE A CD (COMPACT DISC) VIRTUALMENTE IMUNE A QUAISQUER INTERFERÊNCIAS E FALHAS INEXISTÊNCIAS DAS "HARMÓNICAS" (DISTORÇÕES POR REFLEXÃO DE FREQUÊNCIAS) EM LOCAIS EDIFICADOS É POSSÍVEL TRANSMITIR DADOS JUNTO COM O SOM NÃO NECESSITA DE UTILIZAR MAIS FREQUÊNCIAS DO QUE O FM OU ONDA MÉDIA. APENAS AS UTILIZA MAIS EFICIENTEMENTE CADA EMISSOR DE DAB TRANSMITE ATÉ SEIS SERVIÇOS EM ESTÉREO NUMA FREQUÊNCIA, AO CONTRÁRIO DE APENAS UMA COM A OM OU FM
16 3. DIGITAL AUDIO BROADCAST (DAB)
IBOC "IN BAND ON CHANNEL"– SISTEMA DE DAB NOS EUA VANTAGEM : MANUTENÇÃO NO MESMO ESPECTRO DE FREQUÊNCIAS DO FM, UTILIZANDO AS ZONAS SUPERIORES E INFERIORES DAS FREQUÊNCIAS UTILIZADAS ACTUALMENTE PARA TRANSMITIR O SOM DIGITAL. DESTE MODO É POSSÍVEL ÀS RÁDIOS CONTINUAREM A EMITIR NO MODO ANALÓGICO E COMEÇAREM A EMITIR DE FORMA DIGITAL, QUE PODE SER OUVIDO COM NOVOS RECEPTORES. DESVANTAGENS : LARGURA DE BANDA DE 96Kb/s / QUALIDADE DE SOM INFERIOR / CADA FREQUÊNCIA CORRESPONDE APENAS A UM CANAL NÃO É UM SISTEMA COMPATÍVEL COM A MOBILIDADE, POIS MANTÉM OS PROBLEMAS DAS "HARMÓNICAS" DO FM, TAL COMO MANTÉM OS CUSTOS DE DIFUSÃO DO FM.
17 3. DIGITAL AUDIO BROADCAST (DAB)
TRANSMISSÃO DO SINAL O SISTEMA DE TRANSMISSÃO DAB COMBINA TRÊS CANAIS: 1 – MAIN SERVICE CHANNEL (MSC): TRANSPORTE DE COMPONENTES DE SERVIÇO ÁUDIO E DE DADOS. O MSC É UM CANAL DE DADOS INTERCALADOS NO TEMPO DIVIDIDO EM VÁRIOS SUB CANAIS QUE SÃO CODIFICADOS INDIVIDUALMENTE, COM PROTECÇÃO DE ERROS IGUAL OU NÃO. CADA SUB CANAL PODE TRANSPORTAR UM OU MAIS COMPONENTES DE SERVIÇO.
18 3. DIGITAL AUDIO BROADCAST (DAB)
TRANSMISSÃO DO SINAL (cont.) 2 – FAST INFORMATION CHANNEL (FIC): UTILIZADO PARA ACESSO RÁPIDO A INFORMAÇÃO POR UM RECEPTOR. EM PARTICULAR É USADO PARA ENVIAR A INFORMAÇÃO DE CONFIGURAÇÃO DO MULTIPLEX E OPCIONALMENTE INFORMAÇÃO DO SERVIÇO E SERVIÇOS DE DADOS. O FIC É UM CANAL DE DADOS NÃO INTERCALADO NO TEMPO COM PROTECÇÃO DE ERROS DE TAMANHO FIXO. 3 – SYNCHRONIZATION CHANNEL: UTILIZADO INTERNAMENTE, DENTRO DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO PARA FUNÇÕES BÁSICAS DO DEMODULADOR, TAL COMO A TRANSMISSÃO DAS FRAMES DE SINCRONIZAÇÃO, CONTROLE AUTOMÁTICO DA FREQUÊNCIA, ESTIMAÇÃO DO ESTADO DO CANAL E IDENTIFICADOR DO TRANSMISSOR
19 3. DIGITAL AUDIO BROADCAST (DAB)
20 3. DIGITAL AUDIO BROADCAST (DAB)
21 3. DIGITAL AUDIO BROADCAST (DAB)
DAB NO MUNDO SERVIÇOS OPERACIONAIS – AMÉRICA DO NORTE E EUROPA CENTRAL (INCLUINDO PENÍNSULA IBÉRICA) SERVIÇOS PRÉ-OPERACIONAIS – EUROPA CENTRAL, AUSTRÁLIA E ÁFRICA DO SUL SERVIÇOS EXPERIMENTAIS – EUROPA LESTE E FILIPINAS INTERESSE AVANÇADO/ELEVADO – SUDOESTE ASIÁTICO E MÉXICO INTERESSE EMERGENTE - ARGENTINA & RÚSSIA SEM INFORMAÇÃO – BRASIL, CONTINENTE AFRICANO, ALASKA E GRONELÂNDIA
22 3. DIGITAL AUDIO BROADCAST (DAB)
DAB EM PORTUGAL A FREQUÊNCIA NACIONAL ATRIBUÍDA PELA CONFERÊNCIA DE WIESBADEN EM 1995 FOI O CANAL 12B DE VHF, FREQUÊNCIA CENTRAL 225,648 MHZ, COM 1,5 MHZ DE LARGURA DE BANDA. OPERADOR : RDP RETRANSMISSORES : 1. PORTUGAL CONTINENTAL (24): MONTE DA VIRGEM, BRAGA, MARÃO, MURO, VALENÇA, DARQUE, ARESTAL, LEIRIA, LOUSÃ, VISEU, GUARDA, GARDUNHA, ARRÁBIDA, MONSANTO, MONTEJUNTO, S. ANTÓNIO, SANTIAGO DE CACÉM, JANAS, GRÂNDOLA, MENDRO, ALJUSTREL, FARO, MONCHIQUE, PELADOS 2. MADEIRA : FUNCHAL, GAULA 3. AÇORES : PONTA DELGADA, P. BARROSA, STA. BÁRBARA, ESPALAMACA
23 3. DIGITAL AUDIO BROADCAST (DAB)
DAB EM PORTUGAL (cont.) PLANOS FUTUROS : PORTUGAL CONTINENTAL : REDE DAB COMPLETA NO FINAL DE TRANSMISSORES MADEIRA : REDE DAB COMPLETA NO FINAL DE TRANSMISSORES AÇORES : REDE DAB COMPLETA NO FINAL DE TRANSMISSORES RÁDIOS NACIONAIS A TRANSMITIREM DAB E TAXAS DE TRANSMISSÃO : ANTENA KBIT/S ANTENA KBIT/S ANTENA KBIT/S RDP ÁFRICA	192 KBIT/S (SERVIÇO TEMPORÁRIO) RDP INTERNACIONAL 160 KBIT/S (SERVIÇO TEMPORÁRIO) ANTENA KBIT/S (TESTED DE TRANSMISSÃO)
24 4. RADIO DATA SYSTEM (RDS)
DEFINIÇÃO : O USO DE MAIS E MAIS FREQUÊNCIAS PARA PROGRAMAS DE RÁDIO NAS BANDAS DE VHF/FM, TORNA CADA VEZ MAIS DIFICIL SINTONIZAR UM RADIO CONVENCIONAL PARA OS PROGRAMAS DESEJADOS. ESTE TIPO DE DIFICULDADE É ULTRAPASSADA COM O RDS. O CONCEITO BÁSICO É QUE A CADA ESTAÇÃO DE RÁDIO FM É DADA UMA LARGURA DE BANDA QUE PODER SER UTILIZADA PARA A SUA TRANSMISSÃO. NO ENTANTO, A MAIORIA DAS ESTAÇÕES NÃO UTILIZAM TODA A SUA LARGURA DE BANDA E A LARGURA DE BANDA REMANNESCENTE É "DESPERDIÇADA". RDS É O MÉTODO UTILIZADO PARA TRANSMITIR INFORMAÇÃO A BAIXA TAXA DE TRANSMISSÃO NESSA LARGURA DE BANDA REMANESCENTE DESENVOLVIMENTO COMEÇOU ÁCERCA DE 20 ANOS NA EUROPEAN BROADCASTING UNION - EBU INTRODUÇÃO EM PORTUGAL
25 4. RADIO DATA SYSTEM (RDS)
26 4. RADIO DATA SYSTEM (RDS)
MÉTODO DE MODULAÇÃO O SINAL DE RDS É MODULADO ATRAVÉS DE UMA PORTADORA DE 57 KHZ A MODULAÇÃO É REALIZADA ATRAVÉS DO SISTEMA DSBSC (DOUBLE SIDE BAND WITH SUBCARRIER SUPRESSED). A FIM DE MINIMIZAR A INTERFERÊNCIA AUDÍVEL PARA A ESTAÇÃO DE RÁDIO, A TAXA DE INFORMAÇÃO DEVERÁ SER MANTIDA BAIXA, BASEADO NISTO A TAXA UTILIZADA É DE BIT/SEC . ESTE VALOR FOI ESCOLHIDO, PORQUE PODER SER FACILMENTE DERIVADO DA PORTADORA DO SINAL, DIVIDINDO-A POR 48
27 4. RADIO DATA SYSTEM (RDS)
MÉTODO DE MODULAÇÃO (cont.) PORQUÊ A UTILIZAÇÃO DE DSBSC ? DSBSC É UM DOS MAIS SIMPLES MÉTODOS DE MODULAÇÃO EM AM . A ESCOLHA DA MODULAÇÃO EM AM FOI ENTÃO ESCOLHIDA EM VEZ DA MODULAÇÃO EM FM, POR CAUSA DA LARGURA DE BANDA DISPONÍVEL PARA RDS SER BASTANTE LIMITADA, E O AM UTILIZA UMA MENOR LARGURA DE BANDA. USANDO TRANSMISSÃO EM BANDA LATERAL SIMPLES UTILIZAMOS MENOS LARGURA DE BANDA, NO ENTANTO NÃO TEM AS MESMAS PROPRIEDADES DE REJEIÇÃO DE RUÍDO INERENTES Á BANDA LATERAL DUPLA. A AMPLITUDE DA ONDA PORTADORA É MODULADA USANDO O SINAL DE ENTRADA: sm(t)=s(t)cos( 2 pi fc t)
28 CARACTERÍSTICAS PRIMÁRIAS ,
4. RADIO DATA SYSTEM (RDS) SERVIÇOS DISPONIBILIZADOS PELO RDS CARACTERÍSTICAS PRIMÁRIAS , CONSIDERADAS ESSENCIAIS EM QUALQUER RECEPTOR DE RDS CARACTERÍSTICAS SECUNDÁRIAS , CONSIDERADAS DESEJÁVEIS NO RECEPTOR DE RDS CARACTERÍSTICAS ADICIONAIS
29 4. RADIO DATA SYSTEM (RDS)
SERVIÇOS DISPONIBILIZADOS PELO RDS 1. CARACTERÍSTICAS PRIMÁRIAS A) PROGRAMME IDENTIFICATION (PI) PERMITE AO RECEPTOR PROCURAR O MELHOR SINAL DO PROGRAMA COM A IDENTIFICAÇÃO DESIGNADA B) PROGRAMME SERVICE NAME (PS) MOSTRA O NOME DA ESTAÇÃO OU SERVIÇO SELECCIONADO C) ALTERNATIVE FREQUENCIES (AF) UMA BUSCA AUTOMÁTICA É REALIZADA POIS O RADIO RDS RECEBE A INFORMAÇÃO DESEJADA (MELHOR FREQUÊNCIA) DOS TRANSMISSORES MAIS PRÓXIMOS D) TRAVEL PROGRAMME IDENTIFICATION (TP) / TRAVEL ANNOUNCEMENT IDENTIFICATION (TA) INFORMAÇÃO RELATIVA AO TRÂNSITO
30 4. RADIO DATA SYSTEM (RDS)
SERVIÇOS DISPONIBILIZADOS PELO RDS 1. CARACTERÍSTICAS SECUNDÁRIAS A. PROGRAMME TYPE (PTY): EM CADA TRANSMISSÃO É ENVIADO UM CÓDIGO QUE DEFINE O TIPO DE PROGRAMA. QUINZE TIPOS DE PROGRAMAS FORAM ATÉ AGORA DESIGNADOS : NOTICIAS / ASSUNTOS /CORRENTES /INFORMAÇÃO /DESPORTO /EDUCAÇÃO / DRAMA / CIÊNCIA / CULTURA / COMÉDIA / MÚSICA POP / MÚSICA ROCK ... O RECEPTOR PODE ENTÃO SER PROGRAMADO PARA PROCURAR UM PARTICULAR TIPO DE PROGRAMA. B. DECODER INFORMATION (DI): ESTA INFORMAÇÃO INDICA O MODO DE TRANSMISSÃO (ESTEREO, MONO, CROMPRIMIDA, … )
31 4. RADIO DATA SYSTEM (RDS)
SERVIÇOS DISPONIBILIZADOS PELO RDS 1. CARACTERÍSTICAS SECUNDÁRIAS C. PROGRAMME ITEM NUMBER (PIN): ATRAVÉS DESTE CÓDIGO E UTILIZANDO DATA E HORAS ACTUALIZADAS, PODERÁ SER IDENTIFICADO QUALQUER PROGRAMA NA REDE DE TRANSMISSÃO. D. OTHER NETWORKS (ON): INFORMAÇÃO ÁCERCA DE OUTRAS 8 REDES/ESTAÇÕES PODE SER TRANSMITIDA. INCLUÍ ATÉ 25 FREQUÊNCIAS ALTERNATIVAS PARA CADA. OUTROS : ENHANCED OTHER NETWORKS (EON) MUSIC/SPEECH SWITCH (M/S) CLOCK-TIME AND DATE (CT) RADIOTEXT (RT) TRANSPARENT DATA CHANNEL (TDC) IN-HOUSE DATA (IH)
32 4. RADIO DATA SYSTEM (RDS)
SERVIÇOS DISPONIBILIZADOS PELO RDS 1. CARACTERÍSTICAS ADICIONAIS A. RADIO-PAGING (RP): ESTA CARACTERÍSTICA FOI DESENVOLVIDA NA SUÉCIA E O SEU USO FOI SANCIONADO PELA EBU EM SUPLEMENTO Á ESPECIFICAÇÃO DO RDS B. TRAFFIC MESSAGE CHANNEL (TMC): ESTA CARACTERISTICA TEM COMO OBJECTIVO FORNECER UM CANAL INDEPENDENTE PARA PASSAR MENSAGENS DE TRÂNSITO E AINDA ESTÁ EM DESENVOLVIMENTO/APERFEIÇOAMENTO
33 4. RADIO DATA SYSTEM (RDS)
CORRECÇÃO DE ERROS CADA BLOCO DE 26 BITS É CONSTITUÍDO POR 16 BITS DE INFORMAÇÃO, SEGUIDO DE 10 BITS DE CONFIRMAÇÃO (CHECK WORD) CARACTERÍSTICAS DO DETECTOR DE ERROS : DETECÇÃO DE TODOS OS ERROS (1 E 2 BITS) NUM ÚNICO BLOCO DETECÇÃO DE TODOS OS ERROS (1 BIT) EM TODAS AS PALAVRAS DE 10 OU MENOS BITS DETECTA CERCA DE 99.8% DOS ERROS EM PALAVARAS COM 11-BIT OU MAIS