Transmissão digital em banda base

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Introdução

A transmissão em banda base de dados digitais requer o uso de um canal limitado em banda com uma largura de banda suficientemente grande para acomodar o conteúdo de frequência essencial do fluxo de dados. Isso é necessário devido ao dados digitais possuírem um espectro amplo com conteúdo significativo em baixa frequência. Entretanto, o canal geralmente é dispersivo (resposta em frequência se afasta daquela de um filtro passa-baixas ideal), assim o pulso recebido é bastante afetado por pulsos adjacentes, provocando o surgimentos de interferência intersímbolica. Para corrigi-la, exercemos controle sobre o formato do pulso em todo o sistema. Outro grande problema em um sistema de transmissão de dados em banda base é o ruído do canal, a utilização de um filtro linear invariante no tempo é essencial para detecção ótima do pulso transmitido corrompido por ruído.

Modelo em Simulink

Banda base.png

Primeiramente baixe o arquivo a seguir Sistema.zip. Descompacte e certifique-se que no Matlab você esteja no diretório onde descompactou o arquivo. Digite no terminal do Matlab:

open_system('transmissao_banda_base')

ou

transmissao_banda_base

Toolbox e blocos necessários

Para realização da simulação, são necessários os Communications System Toolbox html, pdf e DSP System Toolbox™ html, [1] fornecido pelo próprio Simulink. A seguir temos os blocos utilizados no modelo de simulação:

Simulink
Communications System Toolbox
DSP System Toolbox

Para uma melhor visualização dos blocos e subsistemas usar [Tools>Model Explorer]

Descrição do Modelo

O modelo considera então um sistema M-PAM de banda base. A sequência binária transmitida de entrada consiste em símbolos 1 e 0. No modulador de pulso modificamos a sequência binária para uma nova sequência de pulsos breves (que se aproxima de um impulso unitário). A sequência de pulsos breves é assim aplicada a um filtro de transmissão produzindo o sinal transmitido, o sinal é modificado ao passar pelo canal, além de acrescentar o ruído aleatório ao sinal na entrada do receptor. O sinal passa pelo filtro de recepção (filtro casado) e por fim por meio de um dispositivo de decisão para recepção de forma correta dos símbolos 1 e 0 transmitidos.

Parâmetros e Seleção das Configurações do Modelo

Neste modelo é possível controlar através das variáveis do bloco "Parâmetros do modelo", os parâmetros para realização do mesmo bem como eventual testes. Os parâmetros fornecidos por este bloco são:

  • rs -> Taxa de transmissão em símbolos/s;
  • tipo -> Tipo de pulso de formatação (Retangular,Sinc,Cosseno elevado, Gerador de ISI);
  • span -> Extensão do filtro de transmissão e recepção;
  • up_sampling -> Fator de sobreamostragem (Amostras por símbolo);
  • roll_off -> Fator de decaimento do filtro cosseno elevado;
  • variancia -> Variância do ruído gaussiano branco;
  • M_ary -> Ordem da modulação;

Possibilidades de Testes

Os testes foram realizados nas versões 2014a e 2015a do software Matlab, funcionando perfeitamente nas mesmas. A seguir alguns testes que podem ser feitos com este modelo.

  • Visualizar o processo de transmissão de dados digitais em banda base;
  • Visulizar o processo de formatação do pulso, bem como a utilização do filtro casado para maximizar a relação sinal-ruído e consequentemente detectar de maneira ótima os dados transitidos;
  • Você pode alterar o filtro utilizado para formatação do pulso;
  • As opções disponíveis de pulsos são: Retangular ideal, Pulso Sinc, Pulso Cosseno Elevado e Pulso gerador de interferência intersímbolica;
  • Alteração de alguns parãmetros relacionado a estes pulsos, como: Extensão do pulso no tempo, amostras por símbolo e no caso do pulso Cosseno Elevado alterar o valor de roll-off;
  • Visualizar o atraso imposto pelo canal passa-baixas bem como dos filtros de recepção de transmissão (Caso eles forem bastante extensos);
  • Alteração dos valores em frequência do canal passa-baixas;
  • Visualiar o diagrama de olho do sinal recebido para a viasualização da distorção na forma do mesmo;

Modelo alternativo

Digite no terminal do Matlab:

open_system('transmissao_bandbase')

ou

transmissao_bandbase