Problemas

1) Um sistema utilizado para transmissão de dados em canais telefônicos tem as seguintes características: modulação PSK-4; taxa de bits: 2400 bit/s; freqüência de portadora: fc =1800 Hz.
a) Supondo que o pulso básico é retangular e que a energia média dos sinais transmitidos é igual a 103 J, faça um gráfico das 4 possíveis formas de onda, indicando o valor das amplitudes.

b) verifique se as funções cos(2p fct) e sen(2p fct) são ortogonais.
 

2) Mostre que uma condição suficiente para que as funções g(t)coswct e g(t)senwct sejam ortogonais é que

Mostre também que esta condição é suficiente para se verificar as igualdades

Sugestão: Parta da condição de ortogonalidade dada pela equação (48) e use propriedades da Transformada de Fourier, entre elas a relação de Parseval:
 

3) Um sistema PSK-8 é utilizado para transmissão digital com uma potência de 0,48 W e uma taxa de bits de 2,5 Kbit/s, usando um pulso básico da forma g(t)=1-cos(2p t/T) em [0,T].

a) Supondo que a freqüência da portadora é muito alta, determine o valor máximo instantâneo do sinal transmitido;

b)represente o espaço de decisão na deteção ótima e calcule a distância entre dois sinais vizinhos;

c) determine analítica e graficamente a resposta ao impulso do filtro casado na entrada do detetor sabendo que o instante de amostragem é to = 3T/2; d) determine a probabilidade de erro mínima com ruído Gaussiano de densidade espectral de potência igual a 1mW/Hz.
 

4) Um sinal QAM-16 é transmitido com uma potência de 0,5 W e sofre uma atenuação de 13dB através do canal. Determine os valores dos limiares de deteção no receptor ótimo da Figura 6 onde h(t) = g(t0-t), e g(t) é o pulso básico, suposto retangular em [0,T] . Suponha uma taxa de bits de 4 Kbit/s.
 

5) Compare o valor da distância mínima entre os sinais na representação geométrica de um sistema PSK-16 com a distância mínima para o sistema QAM-16 supondo que os dois conjuntos de sinais têm:

a) a mesma energia média;

b) a mesma energia máxima.
 

6) Considere o conjunto de 8 sinais com modulação de amplitude e fase definido pela expressão

onde (a ,b ) = (D ,0), (D ,D ),(0,D ), (-D ,D ), (D ,0), (-D ,-D ), (0,D ), (D ,-D ); g(t) é um pulso retangular em [0,T] com energia unitária. Compare a probabilidade de erro mínima para este sistema com a do sistema PSK considerando que os dois sistemas tem mesma energia máxima.
OBS.: Utilize limitantes superiores para as probabilidades de erro.
 

7) Em um sistema FSK, os sinais são definidos por

Mostre que, se g(t) é um pulso retangular de duração T, estes sinais serão ortogonais se


 

8) Mostre que

9) Em um sistema FSK binário incoerente, o sinal é transmitido em um canal rádio com desvanecimento Rayleigh. Neste caso a amplitude A do sinal varia lentamente de acordo com uma distribuição de Rayleigh. Determine a probabilidade de erro média desse sistema.
 

10) Compare o desempenho dos sistemas de transmissão digital analisados ao longo deste capítulo em termos da razão Es/No (em dB) necessária para obter uma taxa de erro de 10-4. Suponha que os sinais são transmitidos através de um canal perturbado por ruído aditivo Gaussiano branco com densidade espectral de potência No/2 e que são detectados com receptores ótimos.
 

11) Em um sistema PSK-8 é transmitida uma portadora com fases iguais a p /8, p /8,..., 15p /8. O receptor ótimo para este sistema está mostrado na Figura 13. Suponha agora que as fases transmitidas são 0, 2p /8, 4p /8,...,14p /8. Modifique então o receptor de modo que a probabilidade de erro se mantenha inalterada

a) alterando o detetor de limiar;

b) alterando o bloco tg-1;

c) sem alterar os dois blocos dos itens (a) e (b). Justifique as modificações.
 

12) Um sistema FSK binário com pulso básico retangular deve transmitir dados a uma taxa de 2400 bit/s. Calcule a separação entre as freqüências das portadoras de modo que o desempenho seja o melhor possível e compare com a separação correspondente ao FSK ortogonal. Calcule a probabilidade de erro nos dois casos e compare os resultados.
 

13) Compare a razão entre a probabilidade de erro (de símbolo) e a taxa de erro (de bit) em um sistema PSK-4 com receptor ótimo para os seguintes valores da razão Es/No, onde Es é a energia média dos sinais no receptor e No/2 é a densidade espectral de potência de ruído no canal: Es/No = 0,5; Es/No = 1; Es/No = 4.
 

14) Considere uma transmissão digital onde o modulador transmite L bits por símbolo. Para estimar a taxa de erro de bit é transmitida uma sequência de Nb = LNs bits e observado o número de bits errados, tomando-se então a razão Ne/Nbcomo o valor estimado. Mostre que o valor esperado desta razão é dado por (77). (Suponha que os erros ocorrem independentemente).
 

15) Em um sistema de transmissão digital que transmite 4 mensagens m0, m1, m2, e m3 com probabilidades iguais a 0,2, 0,3 , 0,3 e 0,2, respectivamente, o efeito do ruído e das perturbações do canal pode ser representado pelo conjunto de probabilidades condicionais, P(m=mj|m=mi), denominadas probabilidades de transição, e dadas pela matriz


 

a) Calcule a probabilidade de erro do sistema.

b) Calcule a taxa de erro, considerando a seguinte regra de codificação de símbolos: 00 ® m0, 01 ® m1, 10 ® m2, 11 ® m3.

c) Calcule a probabilidade de erro dado que foi transmitida a mensagem m0.

d) Calcule a probabilidade de se detetar a mensagem mo.