Gráfico com a variação do ber (bit error rate) em função de Eb/N0 para M-PSK
SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO
Ano lectivo de 1999/2000 - 1o Semestre
1o Exame - 27 de Janeiro de 2000
CADA GRUPO DEVE SER RESOLVIDO EM FOLHAS SEPARADAS.
A duração do exame é de 3 h. Responda às seguintes questões apresentando os cálculos que efectuar e JUSTIFICANDO as respostas dadas. Nunca fique ‘preso’ em nenhuma resposta; se necessário, passe à frente para regressar mais tarde à mesma questão. Boa sorte !
As notas desta prova sairão até às 14 h do dia 3 de Fevereiro (5ª feira), no placard da cadeira e a revisão de provas será às 14 h do dia 3 de Fevereiro (5ª feira), junto à Secretaria da Secção de Telecomunicações.
I (1 + 1 + 1 + 1)
Considere um sistema de multiplexagem digital com 4 linhas
de entrada de 1ª hierarquia Europeia (2,048 Mbit/s), numa única
saída de 8,448 Mbit/s. A trama de saída contém uma
sequência de alinhamento de trama (SAT) com 10 bits, 2 bits de serviço
e, por tributário, 205 bits de informação, 1 bit de
justificação e 3 bits de controlo de justificação.
a) Determine a duração da trama de saída.
(R: 100.38 m s)
b) Admitindo que é declarada a perda de sincronismo
de trama se 4 SATs consecutivos forem recebidos com erros e que a probabilidade
de erro de bit na linha é de 10-4, quantas vezes em média
por ano ocorre uma declaração indevida de perda de sincronismo
? (R: 0.314)
c) Determine os limites para a variação
do ritmo binário dos tributários, comportáveis pelo
multiplexer. (R: 2.042 Mbit/s e 2.052 Mbit/s)
d) Quais os critérios a ter em conta no dimensionamento
do número de bits do SAT ? Descreva as duas estruturas temporais
possíveis para este sinal (SAT), indicando, em cada caso, vantagens
e desvantagens. (R: estrutura concentrada e distribuída)
II (1 + 1 + 1)
Um sinal analógico de largura de banda 15 kHz e
potência média 0,5 (sinal normalizado) é amostrado,
quantificado e codificado usando PCM uniforme com 8 bits/amostra (considere
que os limites do quantificador são ±
1). Admita que a frequência de amostragem está 10% acima do
seu valor mínimo teórico.
a) Determinar o débito binário gerado pela
digitalização deste sinal e a largura de banda mínima
para transmissão em banda de base (não se usam códigos
multinível). (R: 264 kbit/s e 132 kHz)
b) Calcular a relação sinal-ruído
de quantificacão (S/Nq) em dB. (R: 49.93 dB)
c) Calcular a relação S/(NTotal),
sabendo que a relação sinal-ruído devido ao corte
(S/Nc) é de 70 dB e admitindo que as duas formas de ruído
são incorrelacionadas. (R: 50 dB)
III (1 + 1 + 1 + 1)
Considere um sistema de transmissão de televisão digital via satélite (em órbita geo-estacionária) com as seguintes características:
IV (1 + 1 + 1 val.)
Considere que se pretende especificar o algoritmo de codificação
para um sistema de televisão digital usando como técnicas
de codificação base as técnicas usadas na norma CCITT
H.261. A imagem deverá ter uma resolução temporal
de 25 Hz e uma resolução espacial de 720x576 pixels para
a luminância e metade desta resolução na direcção
horizontal para cada uma das crominâncias (e a mesma resolução
vertical).
a) Das técnicas referidas, indique, justificando,
aquela que explora mais intensamente o conceito de irrelevância.
Como ? (R: quantificação dos coeficientes DCT)
b) Considerando que cada amostra, de luminância
ou crominância, é quantificada com 8 bits, indique qual a
taxa binária total, sem compressão, necessária para
transmitir a informação de imagem neste sistema, sabendo
que se acrescenta codificação de canal correspondente a 20%
da taxa de codificação de fonte. (R: 199.1 Mbit/s)
c) Considerando que 5% das tramas são codificadas
em modo 'intra' e as restantes em modo 'inter' e sabendo que os factores
de compressão são 10 e 20 para a luminância e crominâncias,
respectivamente, nas tramas em modo intra, e 20 e 30 para a luminância
e crominâncias, respectivamente, nas tramas em modo inter, calcule
o factor de compressão global conseguido (não considere a
codificação de canal). (R: 23.1)
V (1 + 1 + 1 val.)
Considere um sistema de videotelefonia segundo a norma
H.261.
a) Indique qual a norma que especifica a arquitectura
dos sistemas videotelefónicos nos quais a norma H.261 é a
única que se refere ao codificador de vídeo. Indique 2 outros
blocos desta arquitectura. (R: norma ITU-T H.320; p.e. multiplex e audio
I/O)
b) Nesta norma, a gama de valores possíveis para
os vectores de movimento é de –15 a + 15, na vertical e na horizontal.
Indique quais as vantagens e desvantagens (2) de aumentar esta gama de
variação.
c) Indique quais são limitações
impostas por esta norma à detecção de movimento.
VI (3 val.)
Considere uma ligaçãgica 'full-duplex' sob
uma linha digital T1 (1544 kbit/s), entre dois interlocutores distantes
300 km e cuja velocidade de propagaçã é de 200 000
km/s. Admita que se usa uma estratégia de controlo de erros 'stop-and-wait',
que as tramas de informaçã têm um comprimento de 1024
bits (dos quais 48 são de controlo) e que as tramas de 'acknowledge'
têm um comprimento de 48 bits.
Decidiu-se também usar 'piggybacking' sendo o
tempo máximo de espera de 15 ms e o tempo médio de espera,
quando se usa efectivamente o 'piggybacking', de 10 ms contados em relação
à recepção de uma trama de informação
correcta. Considere que, em 40 % dos casos, o 'acknowledge' é enviado
através do 'piggybacking'. Despreze os tempos de processamento dos
equipamentos terminais bem como a probabilidade de perda ou corrupção
das tramas transmitidas.
Considerando que um dos interlocutores tem sempre informação
para transmitir, determine a sua taxa média útil de transmissão.
(R: 57412 bit/s)
Formulário
Eb/N0 [dB]=C/N [dB] + 10 log (BW/fb)
Lfs [dB] = 32.4 + 20 log10 d (km) + 20 log10 f (MHz) - atenuação em espaço livre
N0 [dBW]= 10 log10 (K T Bw); K= 1.38 x 10-23 J/K - potência de ruído térmico
G [dB] = 20 log10 ( p .D / l ) + 10 log10 h - ganho de uma antena parabólica
a = (l 2 / 4p
) . g – abertura efectiva de uma antena
Gráfico com a variação do ber (bit error rate) em função de Eb/N0 para M-PSK