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1. CODIFICAÇÃO
Codificação é a modificação de características de um sinal para torná-lo mais apropriado para uma aplicação específica, como por exemplo transmissão ou armazenamento de dados.
1.1.Tipos de codificação
▲ Codificação de canal: Códigos detectores ou corretores de erros. ▲ Codificação de fonte : Criptografia e compressão de dados. ▲ Códigos de linh a
1.1. Codificação de canal Codificação de Canal ou Detecção e Correção de Erros à codificação de sinais de informação com o objetivo de diminuir a taxa de erro de símbolo e/ou de bit durante a transmissão dos mesmos através de um canal de comunicação.
Existem basicamente dois tipos de códigos corretores/detectores de erros:
▲ Código de bloco ▲ Código convolucional
Código de bloco
Ganho de codificação
O benefício obtido com o processo de codificação pode ser quantificado por meio do ganho de codificação. O ganho de codificação é definido como sendo a relação entre Eb /N0 do sinal não codificado, pelo Eb /N 0 do sinal codificado, para uma dada taxa de
erro, i.e. o ganho de codificação é tipicamente uma função de P (^) b. A expressão do ganho de codificação, em dB, é apresentada a seguir
Onde, (Eb /N (^) 0)nc é a relação entre a energia de bit e a densidade espectral de ruído sem codificação e (Eb /N (^) 0)c é a relação entre a energia de bit e a densidade espectral de ruído
com codificação.
As curvas características de Pb em função de E (^) b /N (^) 0, para um esquema de transmissão codificado e não codificado, são apresentado na Figura 1. Um cuidado deve ser tomado para a correta determinação de Pb em função de Eb /N 0 com a codificação: o valor de Eb refere-se à energia por bit de informação, ou seja, admitindo-se que a energia total gasta para a transmissão seja a mesma para os dois casos, então a energia por bit de informação com a codificação é menor do que a energia de bit sem a codificação, devido à inserção dos bits de redundância. Assim sendo, a relação entre (Eb /N (^) 0) (^) c e (E (^) b / N0) (^) nc fica afectada pela taxa de codificação na forma
Os valores de taxa de erro e de E (^) b /N 0 apresentados na Figura1 referem-se a um esquema hipotético e tem por objetivo permitir generalizar conclusões apresentadas a seguir.
- Para baixos valores de E (^) b /N 0 a codificação não apresenta nenhum benefício, ou seja, o ganho de codificação pode ser nulo, para o valor de E (^) b /N 0 determinado pelo cruzamento das curvas, ou negativo para valores menores.
Figura 1 - Curvas típicas de probabilidade de erro versus E (^) b /N 0 para um sinal com codificação e sem codificação.
Código convolucional código convolucional é um tipo de código corretor de erro em que cada conjunto de m símbolos é transformado em um conjunto de n símbolos, onde. Essa transformação é função dos últimos k símbolos na entrada do codificador, e a razão m/ n é conhecida como taxa de código.
Códigos convolucionais são usados geralmente para melhorar a performance da comunicação via rádio e satélite.
A codificação convolucional é assim denominada porque se baseia no uso de memórias e multiplicações para realizar a convolução de um sinal de entrada com a resposta ao impulso do sistema codificador, de forma similar a um filtro de resposta finita ao impulso (FIR).
1.2. Codificação da fonte
A codificação fonte é utilizada para se eliminar (reduzir) a redundância natural presente na fonte de informação.
1.3. Códigos de linh a Códigos de linh a: Especificam a forma do sinal elétrico que será usado para representar os símbolos de informação. No caso binário, especifica o sinal elétrico dos bits 1 e 0.
1.1. Técnicas de codificação
NRZ –Non Returrn to Zero (não retorno a o zero)
NRZI- Non Return to Zero Invert
Codificação de Manchester
Codificacao de Manhester Diferencial
AMI- Alternated Mark Inversion
NRZ –Non Returrn to Zero (não retorno a o zero)
Esta é o tipo de codificação mais simples. Por meio dela, nós apenas representamos um 1 por meio de um sinal alto e um 0 por meio de um sinal baixo:
Fig.2 NRZ
A desvantagem deste tipo de codificação é que nós podemos ter que enviar sinais repetitivos como "1111111111111..." ou "000000000...". Caso nós não mudemos o sinal enviado digitalmente para "alto" e "baixo" por muito tempo, corremos o risco de perdermos a sincronia. Se isso ocorrer, as mensagens deixarão de ser compreendidas pelo nó de destino
NRZI- Non Return to Zero Invert
Nesta codificação, para transmitir um "0", nós mantemos o sinal como está e para transmitir um "1", nós invertemos o sinal. É comum que na prática a cada 4 bits transmitidos por meio do NRZI, seja enviado um bit lógico "1" para que não ocorra uma perda de sincronia caso estejamos transmitindo muitos zeros.
Um "1" é representado fazendo a primeira metade do sinal igual à última metade do sinal anterior e um "0" é representado fazendo a primeira metade do sinal ser diferente da segunda metade do sinal anterior. Ou, em outras palavras, se no começo do sinal houve mudança de sinal, é 0 e se não houve, é 1.
Mesmo que o sinal seja invertido, por meio desta codificação, poderá se comunicar sem problemas. O que importa é a transição, não a polaridade.
Fig.5.Manchester Diferencial
AMI- Alternated Mark Inversion
Por meio desta codificação, representamos um 0 como um sinal de 0 volts e um 1 ora com uma voltagem positiva e ora com voltagem negativa.
Fig.6. AMI
Exercícios
- Como a codificação Manchester transmite dados e relógio de forma conjunta?
- Ilustre graficamente como a seguinte sequência de bits seria codificada com Manchester : 110001011101.
- Como o sincronismo é facilitado com a codificação Manchester?
- Em que a codificação Manchester Diferencial deferência da codificação Manchester?
- Como a codificação NRZ representa os símbolos digitais?
- Ilustre graficamente como a seguinte seqüência de bits seria codificada com o NRZ: 0011010111010.
- Qual a importância de estabelecer um intervalo de sinalização na codificação NRZ?
- Bibliografia
- Tocci, R. 2006. Digital Systems: Principles and Applications (10th Edition). Prentice Hall. ISBN 0131725793
- Hefez, A. E Villela, M.L.T., Códigos Corretores de Erros , IMPA, Rio de Janeiro , 2002.
Tete, Setembro de 2013
