2.1.Comunicação Digital

Comunicação digital refere-se ao transmissor enviando sinais de um conjunto finito. Por exemplo, ao transmitir 1000 bits, escolhemos uma entre 1000 sequências binárias possíveis para comunicação. Para transmitir essa seleção, escolhemos um sinal adequado para o canal atual. Independentemente do sinal escolhido, o método de comunicação é digital. Uma maneira simples de conseguir isso é deixar cada bit determinar a amplitude da onda portadora dentro de um intervalo de tempo específico, como o primeiro bit determinando a amplitude do tempo 0 a T, o segundo bit determinando a amplitude do tempo T a 2T e assim por diante. Esta é a forma básica de Modulação de Amplitude de Pulso (PAM). Existem muitos métodos razoáveis para mapear bits em formas de onda adequadas para um canal específico; independentemente do método de mapeamento escolhido, ele se enquadra na categoria de comunicação digital.

2.2. Comunicação Analógica

Quando um transmissor envia um de uma série de sinais consecutivos possíveis, chamamos isso de comunicação analógica. Por exemplo, o sinal transmitido pode ser a saída de um microfone, onde mesmo uma pequena mudança no sinal pode representar um sinal válido. Na comunicação analógica, o sinal fonte é usado para modificar um parâmetro do sinal portador; dois métodos comuns são modulação de amplitude (AM) e modulação de frequência (FM). Na AM, a amplitude da portadora varia com o sinal fonte; na FM, a frequência da portadora varia com o sinal fonte.

2.3. Modelo de Sistema de Comunicação Analógica

Durante grande parte do século XX, os sistemas de comunicação analógica dominaram com seus sinais de amplitude, frequência ou fase em contínua variação. Esses sistemas refletiam a continuidade da natureza, como a voz humana, cujas ondas sonoras variam continuamente em amplitude e frequência. A radiodifusão de rádio AM e FM e os sistemas telefônicos tradicionais com fio são aplicações típicas de sistemas de comunicação analógica que os leitores encontram diariamente.

Nos sistemas analógicos, a transmissão de mensagens começa com um sensor de entrada (transdutor), que converte o sinal bruto (como som) em um sinal elétrico, frequentemente chamado de sinal de mensagem ou sinal de banda base. Sinais de voz variam de 300Hz a 3000Hz, enquanto sinais de televisão variam de 0Hz a 6000kHz.

Este sinal é então modulado e combinado com um sinal portador. O transmissor modula o sinal elétrico em um formato adequado para transmissão por um canal específico. Este processo envolve carregar o sinal de mensagem em um sinal portador de alta frequência. Canais diferentes podem exigir tipos diferentes de transmissores para se adaptar às suas características. O transmissor precisa ser capaz de se ajustar de forma flexível quando as condições do canal mudam para garantir que o sinal permaneça dentro do alcance de comunicação efetivo. Métodos de modulação comuns incluem modulação de amplitude (AM), modulação de frequência (FM) e modulação de fase (PM).

O sinal modulado é amplificado e transmitido através de um canal como ar ou cabo. Na extremidade receptora, o sinal é detectado, amplificado e demodulado para reconstruir a mensagem original. Finalmente, o sensor de saída converte o sinal elétrico de volta à sua forma original, como som emitido por um alto-falante.

Embora os sistemas de comunicação analógica sejam simples em estrutura e possam lidar naturalmente com sinais contínuos, eles são suscetíveis à interferência de ruído e atenuação de sinal, especialmente em transmissão de longa distância ou multinível.

2.4. Modelo de Sistema de Comunicação Digital

Modelo de Sistema de Comunicação Digital A natureza geralmente apresenta informações de forma contínua, como belas paisagens montanhosas ou o canto melodioso dos pássaros. No entanto, os sistemas de comunicação modernos tendem a usar sinais digitais, cuja amplitude e tempo são valores discretos. Os sinais digitais são favorecidos em parte porque são mais fáceis de transmitir de forma confiável do que os sinais analógicos. Quando danos ao sistema de transmissão começam a afetar a qualidade do sinal, ele pode ser restaurado à sua forma padrão antes de atingir seu destino final por meio de detecção, modelagem e amplificação. O diagrama abaixo ilustra um pulso digital binário ideal se propagando ao longo de uma linha de transmissão; a forma do pulso se degrada à medida que o comprimento da linha aumenta. Dentro da distância de propagação onde o sinal ainda pode ser identificado de forma confiável, um amplificador digital amplifica o pulso, restaurando sua forma ideal original, regenerando assim o sinal. Sinais analógicos, devido à sua infinita diversidade de formas, não podem passar por tal modelagem. Portanto, quanto mais longe o sinal viaja e quanto mais processamento ele sofre, mais severa é a degradação que ele sofre mesmo com pequenos erros.

Sistema Clássico de Comunicação Digital

No sistema clássico de comunicação digital mostrado à esquerda, o processo começa com a codificação de fonte, que converte a entrada analógica em formato digital e geralmente inclui compressão de dados. Os dados digitais então passam pela codificação de canal, adicionando redundância para detecção e correção de erros. Técnicas de modulação digital mapeiam os dados em símbolos para transmissão, como Phase Shift Keying (PSK) ou Frequency Shift Keying (FSK). O processo de recepção executa essas etapas na ordem inversa, adicionando correção de erros e processamento de sinal. A capacidade de detectar e corrigir erros é uma vantagem significativa dos sistemas digitais, permitindo comunicação mais confiável em canais ruidosos.