Técnicas de Modulação (Codificação)

Essas técnicas são empregadas para modificar um sinal para o seu envio por meio de um canal de comunicação e posterior recuperação da sua forma original fazendo o uso de equipamentos de modulação e demodulação (modem). Existem diversas técnicas de modulação de dados, mas elas se dividem basicamente em digital e analógica.

Na modulação digital o sinal é transmitido em ondas quadradas, por variações bruscas de tensão. O sinal está sujeito às atenuações e distorções intrínsecas dos meios de transmissão de cobre, limitando o alcance da transmissão de dados. Esse tipo de modulação não é adequado para as transmissões sem fio tendo em vista que a linha de transmissão do ar só permite transmissão em frequência. O sinal dessa modulação pode ser repetido para aumentar a distância de transmissão, mas pode causar atrasos no sinal. Uma de suas principais vantagens é a de possuir circuitos econômicos, pois há uma grande variedade de componentes eletrônicos para sistemas discretos no tempo.

Na modulação analógica são usados sinais senoidais com determinada frequência e amplitude, chamados de portadoras. O sinal senoidal consegue alcançar maiores distâncias e pode ser amplificado em tempo real. Essa modulação tem um custo maior, devido ao uso de técnicas e circuitos complexos para codificar os dados digitais.

Técnicas de Modulação Digital

A modulação digital de dados é a colocação de dados digitais, em dados que originalmente podem ser analógicos ou digitais. O que na verdade acontece nessa modulação é a inserção de um componente harmônico (ou subarmônico) que é inserido dentro do dado como foi visto na figura 4. Essa modulação pode ser unipolar ou bipolar. No caso do unipolar, o bit 1 pode ser codificado com um nível tensão (usualmente positiva) enquanto o bit 0 é codificado com o nível zero de tensão (0 V), por exemplo. No caso do bipolar, o bit 1 assume o nível positivo de tensão (por exemplo) e o bit 0 assume outro nível de tensão (usualmente negativo). A seguir apresentaremos algumas dessas técnicas de modulação:

• Modulação NRZ-L (NRZ é Não Retorno ao Zero em tradução literal e L é referente à Nível) é a codificação mais simples, podendo ser unipolar ou bipolar, possui componente DC (dependendo da sequência de bits o valor médio de tensão se afasta do zero) e não tem capacidade de sincronização, isto é, longas sequências de “1” ou “0” trarão problemas de sincronismo entre transmissor e receptor (falta de referência ao clock, ou seja, falta de referência ao relógio de ambos, transmissor e receptor). O uso eficiente da banda passante é interessante, pois no pior caso, a frequência do sinal será igual à quantidade de bits transmitidos por segundo.
• A modulação NRZ-M (NRZ-Mark) produz uma transição de nível sempre que surge um bit 1.
• A modulação NRZ-S (NRZ-Space) produz uma transição de nível sempre que surge um bit 0.
• A modulação RZ (Return-zero ou retorno ao zero) difere das anteriores pelo fato do nível de tensão retornar sempre ao nível zero após uma transição provocada pelos dados a transmitir (retorna sempre ao nível zero no meio do tempo de transmissão de cada bit).

A técnica de modulação Manchester possui capacidade de sincronismo, mas não possui componente DC, é bastante usada, inclusive na rede ethernet a 10Mbps, mas precisa de duas transições no sinal para transmitir um único bit. Nessa técnica, efetua-se uma operação, “ou exclusivo”, entre os dados e o sinal de clock. Dessa forma, sempre há uma transição negativa (bit “1”) ou uma transição positiva (bit “0”) no centro de cada bit do sinal codificado.

A técnica de modulação Manchester Diferencial é utilizada em meios de transmissão que utilizam sinais diferenciais como par trançado, obtendo maior imunidade ao ruído. Nessa técnica, uma transição no início do bit representa um bit “0” e uma ausência de transição representa um bit “1”, mas sempre há uma transição no centro de cada bit do sinal codificado.

Com essas técnicas de modulação, procura-se provocar variações no sinal transmitido, evitando que o sinal permaneça por muito tempo fixo em um determinado nível de tensão, dificultando a sincronização do clock do receptor.

Técnicas de Modulação Analógica

As técnicas de modulação analógica consistem em codificar um sinal digital de forma analógica. As técnicas básicas de modulação analógica são:

• ASK (Amplitude Shift Keying) - modulação por amplitude;
• FSK (Frequency Shift Keying) - modulação por frequência;
• PSK (Phase Shift Keying) - modulação por fase.

A técnica de modulação ASK modifica a amplitude da portadora de acordo com o bit a ser codificado. Semelhante à modulação usada em rádios AM e também presente na transmissão de dados em fibras óticas. Não é muito eficiente, pois as variações de ganho no meio podem levar a erros de recepção. No caso da técnica FSK, modifica-se a frequência entre dois valores pré-determinados para codificar o sinal binário. Semelhante à modulação usada em rádios FM. Já a técnica PSK, um pouco mais complexa, efetua modificações na fase do sinal transmitido, mantendo sua amplitude e frequência constante. Essa técnica é muito utilizada em transmissões usando linhas telefônicas.