Introdução à comunicação entre computadores e tecnologias de rede/Como representar dados em sinais analógicos

Como vimos, são exemplos de transmissão de dados em sinais analógicos os sinais telefônicos, de rádio, de aparelhos de fax e de televisores.

Se desejamos enviar através destes meios analógicos sinais digitais, precisamos utilizar um aparelho chamado modem (modulador-demodulador). O que um modem faz é justamente transformar sinais digitais em analógicos.

Por outro lado, caso desejemos transformar uma onda analógica em digital, precisaremos colher amostras regulares do estado de onda. Estas amostras precisam ser coletadas com uma freqüência no mínimo igual ao dobro da freqüência mais alta da onda para que possamos representar a onda de forma fiel.

Para enviarmos dados por meio de ondas analógicas, precisamos fazer alterações em uma destas coisas na onda (propriedades): amplitude (é a sua intensidade), freqüência (número de oscilações por segundo) e fase (atraso temporário do fluxo natural de uma onda). Veremos agora como a alteração destas propriedades interfere em uma onda:

Chave de Desvio de Amplitude (ASK - Amplitude-Shift Keying)

Neste tipo de comunicação, o que é utilizado para codificar as mensagens é a amplitude da onda analógica. Ou seja, para se representar o 0 é utilizada uma amplitude e para se representar o 1, utiliza-se uma segunda amplitude. Por exemplo, para representar um 0, podemos utilizar a onda dada pela função sen(x) e para representar um 1, utilizamos uma onda dada pela função 5*sen(x). Perceba que as duas ondas não possuem freqüências diferentes, elas variam apenas na amplitude.

Chave de Desvio de Freqüência (FSK - Frequency-Shift Keying)

Neste tipo de codificação, utilizamos a frequência da onda para transmitirmos nossas mensagens. A amplitude se mantém frequente. Uma dada frequência pode ser utilizada para transmitir um 0 e outra pode ser usada para transmitir um 1.

Ao lado, vemos um exemplo de FSK. A primeira onda é digital e está transmitindo a mensagem 1010. A segunda é uma onda analógica que não sofreu alterações e a terceira é uma onda analógica alterada para transmitir a mensagem 1010 por meio da chave FSK.

Chave de Desvio de Fase (PSK - Phase-Shift Keying)

Nesta codificação, utilizamos a fase da oscilação da onda para transmitir dados. Ou seja, para transmitir dados, nós fazemos eventualmente alterações bruscas no ângulo do movimento da onda. Como podemos mudar o ângulo do movimento da onda de várias formas diferentes, este tipo de transmissão de dados nos permite enviar mais do que apenas um único bit para cada mudança do sinal, dependendo da nossa precisão ao mudar o ângulo da onda. Se for possível mudar o ângulo de quatro formas diferentes (0, 90, 180 e 270 graus), então podemos transmitir dois bits de cada vez totalizando quatro tipos de dados diferentes para cada fase (00, 01, 10 e 11). Se por outro lado, conseguirmos uma precisão ainda maior e pudermos mudar o ângulo de 8 formas diferentes (0, 45, 90, 135, 180, 225, 270 e 315 graus), poderemos transmitir 3 bits para cada mudança de sinal.

Abaixo você pode ver a imagem de uma onda analógica transmitindo o sinal 101011. Perceba que a cada sinal transmitido, caso a onda esteja começando seu movimento de baixo, isso representa um 1 e caso esteja começando de cima, isso representa um 0.

Modulação de Amplitude de Quadratura

Este tipo de modulação é uma mistura da Chave de Desvio de Fase e da Chave de Desvio de Amplitude. Nela, podemos produzir ao todo 8 tipos diferentes de fase mais dois tipos diferente de amplitude para podermos transmitir ao todo 16 mudanças de sinal diferentes.