A introdução dos sistemas
de transmissão digital utilizando a tecnologia de
Modulação no início da década de 1970, revolucionou
os sistemas de telecomunicações impulsionando ainda
mais o processo de reestruturação geral que elevou
o nível de competitividade que passou a caracterizar
os mercados de produtos e serviços.
Até a introdução da
tecnologia de modulação por pulsos, os sistemas eram
conhecidos como AM-DSB (Amplitude Modulation � Double
Side Band), AM-DSB/SC (Supried Carrier � Portadora
Suprimida) e AM-SSB (Amplitude Modulation � Single
Signal Band), bem como sistemas de FM (Frequency Modulation)
e outros. Tais sistemas operam continuamente, ou seja,
durante todo o tempo do sinal a ser transmitido.
Onda Portadora
e Modulação
Para facilitar a transmissão
do sinal através dos meios físicos e adequar as freq�ências
aos sistemas de comunicação se utiliza o que chamamos
de onda portadora, sobre a qual é transmitido o sinal
com a informação.
A onda portadora é
um sinal senoidal caracterizado por três variáveis:
amplitude, freq�ência e fase. A amplitude é a medida
da altura da onda para voltagem positiva ou para voltagem
negativa. Também definida como crista da onda, a amplitude
do sinal digital é igual à diferença da voltagem para
o degrau entre 0 e 1. Iniciando na voltagem zero,
a onda cresce atinge a amplitude, decresce, se anula,
atinge sua amplitude negativa e volta a crescer até
se anular novamente. Essa seq�ência compõe um ciclo.
A freq�ência é o n�mero
de cristas por segundo ou o n�mero de ciclos por segundo.
Um ciclo também é denominado por Hertz = 1Hz, medida
usual da freq�ência, e seus m�ltiplos: Kilohertz,
Megahertz, Gigahertz, Terahertz. Já a fase é o �ngulo
de Inflexão em um ponto especifico no tempo, medido
em graus.
Modulação
Modulação é o processo
na qual a informação é adicionada a ondas eletromagnéticas.
� assim que qualquer tipo de informação, até a voz
humana ou transação de dados numa aplicação interativa
é transmitida numa onda eletromagnética. O transmissor
adiciona a informação numa onda básica de tal forma
que poderá ser recuperada na outra parte através de
um processo reverso chamado demodulação.
Um processo de modulação
consiste em modificar o formato da informação elétrica
com o objetivo de transmiti-la com a menor potência
possível, com a menor distorção possível, facilidade
de recuperação da informação original e ao menor custo
possível.
Nas modernas redes
de telecomunicação, a informação é transmitida, transformando
em uma das duas características da onda: a amplitude
e a freq�ência.
Modulação em
Amplitude - AM (Amplitude
Modulation) - usa o sistema de chaveamento de amplitude
ASK (Amplitude Shift Keying). � usada na comunicação
de voz, na maioria das transmissões de LAN�s, mas
pouco indicada para WLAN porque é muito sensível
ao ruído;
Modulação por
freq�ência - FM (Frequency
Modulation) - usa o chaveamento de freq�ência FSK
(Frequency Shift Keying).
Pela modulação caracterizamos
a forma de apresentar a informação que se transforma
em tráfego. Podemos ter modulação analógica e digital:
Modulação analógica:
Também classificada como modulação de onda continua
(CW), na qual a portadora é uma onda consenoidal
e o sinal modulante e um sinal analógico ou continuo;
Modulação digital:
Também denominada modulação discreta ou codificada.
Utilizada em casos que se está interessado em transmitir
uma forma de onda ou mensagem que faz parte de um
conjunto finito de valores discretos representando
um código.
Os sistemas baseados
em sinal e a modulação digital oferecem grandes vantagens
sobre os sistemas analógicos, por exemplo, alta fidelidade,
independência do tempo e da fonte dos sinais que podem
ser codificados.
Uma desvantagem está
no elevado custo dos equipamentos de transmissão,
principalmente para aplicações em tempo real, pois
são precisos complexos e caros circuitos para que
a comunicação digital possa ser realizada em tempo
real.
Teorema da Amostragem
A partir do Teorema
da Amostragem, que se apresenta como o ponto de partida
para o entendimento dos conceitos de modulação, temos
a garantia de que toda a informação contida em um
canal de comunicação pode ser transmitida em um sinal
e recuperada no ponto de recepção, bastando que seja
realizada uma amostragem adequada daquele sinal através
de pulsos estreitos ou impulsos.
Nyquist provou, através
da teoria da amostragem, que valores de um sinal analógico
tomados a intervalos de tempo regulares contém a mesma
informação do sinal original desde que o intervalo
de tempo entre as amostras não seja superior a 1 e
a taxa de amostragem (ou freq�ência de amostragem)
deve ser maior que o dobro da largura de faixa do
sinal analógico (relação denominada de segundo critério
de Nyquist).
Teoricamente, um sinal
analógico pode ser transmitido através da amostragem:
Ideal - onde
as amplitudes de um trem de impulsos correspondem
aos valores das amostras;
Natural - onde
as amplitudes de um trem de pulsos são moduladas
pelo sinal analógico;
Instant�nea
- onde as amplitudes um trem de pulsos correspondem
aos valores das amostras.
Assim, os sistemas
de modulação por pulsos podem ser resumidos nos seguintes
grupos:
Pulse Amplitude
Modulation � PAM � Modulação
por Amplitude de Pulso � nesse tipo de modulação
basta amostrar o sinal para termos o processo concluído.
Pulse Position
Modulation � PPM � Modulação
por Posição de Pulso � nessa técnica a informação
é transmitida por meio da manutenção constante da
duração e da amplitude do pulso, mas deslocando
o pulso de sua posição original, segundo a amplitude
do sinal modulador;
Pulse Width Modulation
� PWM � Modulação por
Largura de Pulso � é obtida quando a amplitude e
a posição (ou freq�ência de repetição) são constantes,
variando a largura ou a duração do pulso com a amplitude
do sinal modulador. De um modo geral, a largura
de pulso aumenta com amplitudes positivas e diminui
com amplitudes negativas;
Pulse Code Modulation
� PCM � Modulação por
Código de Pulso � nessa técnica o sinal analógico
é amostrado convenientemente, dando origem, após
a quantificação, a um conjunto de pulsos modulados
em amplitude.
Modulação por pulsos
A modulação por pulsos
pode ser analógica ou digital. No caso analógico,
os valores das amostras do sinal são transferidos
para as amplitudes, durações ou posições de pulsos
de formato fixo conhecido. No caso digital, os valores
das amostras são convertidos para n�meros binários
que por sua vez são codificados em seq�ências de pulsos
que representam cada um dos valores binários.
A modulação digital
tem preferência sobre a analógica devido a um fator
fundamental: a informação transmitida na forma digital
pode ser regenerada, replicada e retransmitida, mantendo-se
livre de distorções. Esta vantagem, entretanto, possui
um certo custo: o sinal modulado digitalmente ocupa
maior largura de faixa que seu correspondente modulado
analogicamente. Outra vantagem da modulação digital
consiste na possibilidade de multiplexação de sinais
de informação originalmente analógica juntamente com
dados provenientes de computadores os quais já são
digitais por natureza.
Conclusão
O fato de poder operar
com tempos curtos, permite que redes baseadas em modulação
obtenham um aumento na sua capacidade de transmissão
(aumento do n�mero de canais), uma vez que existe
um melhor aproveitamento do tempo ocioso dos sistemas
de comunicação.