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 !

Considere um sistema de multiplexagem digital com 4 linhas de entrada, cada uma com um ritmo nominal de 2,048 Mbit/s, numa única linha de saída com um ritmo de 8.430 Mbit/s. A trama de saída contém uma sequência de alinhamento de trama (SAT) com 12 bits e, por cada linha de entrada, Nb bits de informação, 1 bit de justificação e 3 bits de controlo de justificação.
a)    Determine um valor adequado para Nb, sabendo que o sistema deve comportar flutuações dos ritmos de entrada de ±  0.1%. (R: Nbmin=214 e Nbmax=232)
       Considere Nb=221 nas alíneas seguintes
b)    Sabendo que  a probabilidade de erro de bit é de 10-5, quantas vezes por mês, em média, é mal interpretado o sentido de justificação de cada tributário? (R: 7.2 vezes/mês)
c)    Pretende-se que as declarações indevidas de  perda de sincronismo de trama ocorram, no máximo, uma vez por dia. Qual o número de SAT’s consecutivos e incorrectos que é necessário receber,  para se declarar perda de sincronismo? Admita que a probabilidade de erro de bit é de 10-5. (R: 3)

a)    Suponha um codificador de voz que utiliza PCM de 8 bits, com quantificação uniforme. Para que gama de valores do sinal de entrada é possível garantir uma relação sinal-ruído de quantificação mínima de 30 dB? (Admita que a voz pode ser aproximada por sinais sinusoidais) Qual o débito binário do sinal à saída do codificador? Porque razão não deverá ser usado este tipo de codificador para voz ? (R: GD<19.92 dB; fb= 64 kbit/s)
b)    Suponha que é utilizado, para o mesmo sinal de voz, um codificador de lei A segmentada (extremos dos segmentos: 32,64,128,256,512,1024,2048,4096), desenhado para uma gama de entrada de ± 10V. Determine a palavra de código que representa uma amostra de -8V à entrada do codificador. Qual o valor desta amostra depois da descodificação e qual o erro de quantificação ? (R: 11111001; 7.96875; 0.03125)

Considere o percurso descendente de uma ligação via-Satélite (geo-estacionário; d=40 000 km) à frequência de 12 GHz. O sinal a transmitir tem um débito de 140 Mbit/s e modula uma portadora em 8-PSK. A potência do emissor colocado no satélite é de 12 dBW e o ganho da antena do satélite é de 42 dB.
a)   Qual a densidade de energia colocada pelo satélite na estação de Terra, em unidades lineares ? (R: 12.493 pW/m2)
b)    Qual o factor de mérito da estação terrena para que não se exceda a taxa de erros binários  de 10-5 ? (R: 17.86 dB/K)
c)    Porque motivo o fenómeno do desvanecimento (fading) não é tomado em consideração no estudo das comunicações via satélite?

Considere um sistema de televisão PAL, com as seguintes características:
·    número de linhas por imagem: 625
·    frequência de linha: 15 625 Hz
·    duração útil de cada linha: 52 ms
·    número de linhas úteis por imagem: 525
·    relação largura/altura da imagem: 4/3
·    frequência de imagem: 25 Hz
·    factor de Kell: 0.7
·    frequência máxima do sinal de vídeo: 5.5 MHz
a)     Quais os rendimentos de varrimento ? (R: 0.84 (V) e 0.8125(H))
b)     Suponha que é enviado um sinal de teletexto (sequência de caracteres ASCII)  durante o retorno vertical. Qual o número máximo de caracteres de texto que pode ser enviado por linha de retorno? (Admita que cada caracter é constituido por 8 bits, codificados com um código NRZ unipolar). (R: 16)
c)     Em que consiste o fenómeno da cintilação e que solução foi adoptada nos sistemas de televisão analógicos para minimizar o seu efeito. Nos dias de hoje sería necessário adoptar a mesma solução?

Considere uma comunicação videotelefónica segundo a norma H.261, usando a resolução espacial QCIF (176 x 144 pixels para a luminância; 88 x 72 pixels para cada crominância; 8 bits/pixel). A frequência de imagem é de 10 Hz e o débito binário da transmissão é de 128 kbits/s. Admita que o codificador é infinitamente rápido, isto é, a produção de bits de código é instantânea. No codificador, os bits de código aguardam a sua transmissão na memória de saída.
a)     Calcule o número máximo de bits que a primeira imagem pode produzir para que o atraso inicial na descodificação (contado em relação ao instante de aquisição da primeira imagem) seja 200 ms. Nestas condicões, qual deverá ser o factor de compressão mínimo para a primeira imagem ? (R: 25600 bit; FCmin= 11.88)
b)     Supondo que ao produzir os bits que determinou na alínea anterior, a primeira imagem encheu o buffer, qual o número máximo de bits que a segunda e a terceira imagens poderão produzir ? (R: 12800 e 25600 bits)
c)     Tendo em conta as várias técnicas de codificação previstas na norma H.261, indique justificando, que técnicas poderão ser usadas em cada uma das três primeiras imagens.
d)     Que procedimentos poderão ser efectuados a nível do codificador no sentido de evitar o “overflow” da memória de saída? Descreva-os, indicando vantagens e desvantagens.

A uma rede telefónica celular foi atribuída uma banda de 25 MHz. Cada canal ocupa 20 kHz. A técnica de acesso múltiplo é FDMA/FDD. A banda ocupada pelos canais de sinalização é 800 kHz.
a)    Determinar o número de canais duplex para voz e sinalização, para um  cluster de dimensão 7. (R: 605)
b)    Se a relação “sinal – interferência co-canal” mínima – (S/I)min – para um bom desempenho da ligação no percurso descendente for de 15 dB, qual deverá ser o factor de redução co-canal e a dimensão do cluster, se o expoente das perdas de propagação for 3.5 ? (R: 4.58 e 7)
c)    Para os valores obtidos na alínea b), verifique se é possível garantir uma  (S/I)min de 15 dB, se o expoente das perdas de propagação for 3, e se for utilizada sectorização com sectores de 1200. (R: Sim)

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 ( à entrada do receptor)
G [dB] = 20 log10 (  p.D / l   ) + 10 log10 h - ganho de uma antena parabólica
S/I=R-n/  - relação sinal-interferência co-canal
D/R=(3N)1/2 – factor de redução co-canal;    N – dimensão do cluster

Para 8-PSK:  BER=10-5  =>  (Eb/N0 )min = 13 dB