Mudanças entre as edições de "Modulações digitais M-árias"

Edição atual tal como às 13h54min de 30 de novembro de 2015

Introdução

Por definição, em um esquema de modulação digital M-ário, enviamos qualquer um de M possíveis sinais $s_{1}(t)$ , $s_{2}(t)$ ,...., $s_{M}(t)$ durante cada intervalo de sinalização (símbolo) de duração T. Em quase todas as aplicações, $M=2^{m}$ , onde $m$ é um inteiro. Sob esta condição a duração do símbolo é T = $mT_{b}$ onde $T_{b}$ é a duração do bit. Aumentar M significa aumentar o número de símbolos transmitidos. Supondo que a taxa de transmissão de símbolos seja constante, o aumento de M implica em um aumento da taxa de bits, sem que a largura de faixa seja aumentada. Em outras palavras, tem-se maior utilização da banda. Assim, esquemas de modulação M-ário são preferidos em detrimento de esquemas de modulação binário para a transmissão de dados digitais em canais passa-faixa quando a condição é conservar largura de faixa ao custo de aumento de potência e complexidade do sistema. Na prática, raramente encontramos um canal de comunicação que possui a largura de faixa exata necessária para a transmissão da saída de uma fonte de informação através de esquemas de modulação binária. Portanto, quando a largura de faixa do canal é menor do que o valor necessário, utilizamos um esquema de modulação M-ário para a conservação máxima de largura de faixa.

Modelo em Simulink

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('Modulacoes_digitais')

ou

Modulacoes_digitais

Toolbox e blocos necessários

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

Simulink

Communications System Toolbox

DSP System Toolbox

Variance;

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

Descrição do Modelo

O modelo simula o processo de modulação e demodulação digital M-ária, dada uma fonte que emite os símbolos de 0 a M-1. As modulações M-árias apresenta uma constelação no espaço de sinais constituída por mais de dois pontos. Ela fornece a base matemática para a representação geométrica de sinais de energia, exemplificado pelas formas de onda digitalmente moduladas. Para um método específico de modulação, a representação geométrica é mostrada na forma de uma constelação de pontos no diagrama de espaço de sinal, a qual é única para aquele método. As modulações simulados aqui são QAM e M-PSK.

Parâmetros e Seleção das Configurações do 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:

bitRate -> Taxa de transmissão (b/s);
Modulação digital utilizada -> Escolha da modulação usada (M-QAM,M-PSK);
M_ary -> Ordem da modulação.
inputSignal -> Potência do sinal de entrada (watts);
snr -> Relação sinal-ruído (SNR);
EbNo -> Relação sinal-ruído (Eb/No).

Possibilidades de Testes

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

Visualização dos efeitos de modulação e demodulação no domínio do tempo (parte real e parte imaginária);
Outro teste válido é alterar o tipo de modulação utilizada para fins de comparação;
Analisar a constelação dos símbolos transmitidos alterando da relação sinal-ruído com a simulação rodando para fins de comparação.

@@ Linha 1: / Linha 1: @@
-= Modulações digitais M-árias - Simulink=
+__TOC__
+==Introdução==
-Como faríamos se quisermos transmitir uma seqüência de dados em um canal passa-faixa, exemplificado por um canal de comunicação sem fio ou por satélite? Em aplicações deste tipo, geralmente optamos por trabalhar com uma estratégia de modulação configurada ao
+Por definição, em um esquema de modulação digital M-ário, enviamos qualquer um de
-redor de uma portadora senoidal cuja amplitude, fase ou freqüência é variada de acordo
+M possíveis sinais <math> s_1(t)</math>, <math> s_2(t)</math>,...., <math>s_M(t) </math> durante cada intervalo de sinalização (símbolo) de duração T. Em quase todas as aplicações, <math> M = 2^m</math> , onde <math>m</math> é um inteiro. Sob esta condição
-com a seqüência de dados contendo a informação. Dada uma fonte binária que emite os símbolos 0 e 1, o processo de modulação envolve
+a duração do símbolo é T =<math> mT_b </math> onde <math>T_b</math> é a duração do bit.
-o chaveamento da amplitude, fase ou freqüência de uma onda senoidal dentre um par de
+Aumentar M significa aumentar o número de símbolos transmitidos. Supondo que a
-possíveis valores de acordo com os símbolos 0 e 1. Alterando o valor de uma destas variáveis em função do sinal a modular, é
+taxa de transmissão de símbolos seja constante, o aumento de M implica em um
-possível apresentar as seguintes modulações binárias?
+aumento da taxa de bits, sem que a largura de faixa seja aumentada. Em outras
+palavras, tem-se maior utilização da banda. Assim, esquemas de modulação M-ário são preferidos em detrimento de esquemas de modulação binário para a transmissão de dados digitais em canais passa-faixa quando a condição é conservar largura de faixa ao custo de aumento de potência e complexidade do sistema. Na prática, raramente encontramos um canal de comunicação que possui a largura de
-* ASK – Amplitude Shift Keying,
+faixa exata necessária para a transmissão da saída de uma fonte de informação através de
-* FSK – Frequency Shift Keying;
+esquemas de modulação binária. Portanto, quando a largura de faixa do canal é menor do
-* PSK – Phase Shift Keying.
+que o valor necessário, utilizamos um esquema de modulação M-ário para a conservação
+máxima de largura de faixa.
+==Modelo em Simulink==
 [[Arquivo:digital_mod_M.png|770px]]
 Primeiramente baixe o arquivo a seguir [[Media:Modulacoes_Digitais_M.zip | Sistema.zip]]. Descompacte e certifique-se que no Matlab você esteja no diretório onde descompactou o arquivo. Digite no terminal do Matlab:
 :;
-  open_system(' Modulacoes_digitais')
+  open_system('Modulacoes_digitais')
 ou
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 ==Toolbox e blocos necessários==
-Para realização da simulação, é necessário o '''Communications System Toolbox™''' [http://www.mathworks.com/help/comm/index.html html], [http://www.mathworks.com/help/pdf_doc/comm/comm.pdf pdf] fornecido pelo próprio Simulink e os seguintes blocos:
+Para realização da simulação, são necessários os '''Communications System Toolbox''' [http://www.mathworks.com/help/comm/index.html html], [http://www.mathworks.com/help/pdf_doc/comm/comm.pdf pdf] e '''DSP System Toolbox™''' [http://www.mathworks.com/help/dsp/index.html html], [http://www.mathworks.com/help/pdf_doc/dsp/dsp_ug.pdf pdf] fornecido pelo próprio Simulink. A seguir temos os blocos utilizados no modelo de simulação:
+;Simulink:
-* [http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/sinewave.html Sine Wave];
-* [http://www.mathworks.com/help/comm/analog-passband-modulation.html Analog Passband Modulation];
 * [http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/scope.html Scope];
-* [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/spectrumanalyzer.html Spectrum Analyser];
+* [http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/complextorealimag.html Complex to Real-Imag];
-* [http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/goto.html  Goto];
+* [http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/display.html Display].
-* [http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/from.html  From].
+;Communications System Toolbox:
+* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/randomintegergenerator.html Random Integer Generator];
+* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/awgnchannel.html AWGN Channel];
+* [http://www.mathworks.com/help/comm/digital-baseband-modulation.html Digital Baseband Modulation];
+* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/constellationdiagram.html Constellation Diagram];
+;DSP System Toolbox:
+*[http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/variance.html Variance];
 Para uma melhor visualização dos blocos e subsistemas usar '''[Tools>[http://www.mathworks.com/help/simulink/ug/the-model-explorer-overview.html Model Explorer]]'''
-==Modelo e parâmetros==
+==Descrição do Modelo==
+O modelo simula o processo de modulação e demodulação digital M-ária, dada uma fonte que emite os símbolos de 0 a M-1.
-O modelo simula o processo de modulação digital, dada uma fonte binária que emite os símbolos 0 e 1. O processo de modulação envolve
+As modulações M-árias apresenta uma constelação no espaço de sinais constituída por mais de dois pontos.
-o chaveamento da amplitude (ASK), fase(PSK) ou frequência(FSK) de uma onda senoidal dentre um par de
+Ela fornece a base matemática para a representação geométrica de sinais de energia, exemplificado pelas formas de onda digitalmente moduladas. Para um método específico de modulação, a representação geométrica é
-possíveis valores de acordo com os símbolos 0 e 1. O modelo apresenta de forma simples o modulador e demodulador das modulações ASK, PSK e FSK.
+mostrada na forma de uma constelação de pontos no diagrama de espaço de sinal, a qual é
+única para aquele método. As modulações simulados aqui são QAM e M-PSK.
+==Parâmetros e Seleção das Configurações do 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:
-; Bloco Sinal de informação :
+* bitRate -> Taxa de transmissão (b/s);
-* amp -> Amplitude do sinal de informação;
+* Modulação digital utilizada -> Escolha da modulação usada (M-QAM,M-PSK);
-* f_sinal -> Frequência do sinal de informação (Hz);
+* M_ary -> Ordem da modulação.
-* fs ->  Frequência de amostragem (Hz);
+* inputSignal -> Potência do sinal de entrada (watts);
+* snr -> Relação sinal-ruído (SNR);
+* EbNo -> Relação sinal-ruído (Eb/No).
-==Testes que podem ser feitos==
+==Possibilidades de Testes==
 Os testes foram realizados nas versões 2014a e 2015a do software Matlab. A seguir alguns testes que podem ser feitos com este modelo.
-* Visualização dos efeitos de modulação e demodulação no domínio do tempo;
+* Visualização dos efeitos de modulação e demodulação no domínio do tempo (parte real e parte imaginária);
+* Outro teste válido é alterar o tipo de modulação utilizada para fins de comparação;
+* Analisar a constelação dos símbolos transmitidos alterando da relação sinal-ruído com a simulação rodando para fins de comparação.