Transmissão digital em banda base
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
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
- Gaussian Noise Generator;
- Eye Diagram;
- Bernoulli Binary Generator;
- M-PAM Demodulator Baseband;
- M-PAM Modulator Baseband.
- 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