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 24 de Janeiro (4ª feira), no placard da cadeira e a revisão de provas será às 14 h do dia 24 de Janeiro (4ª feira), junto à Secretaria da Secção de Telecomunicações.
 
 

Na 1^a hierarquia TDM Europeia, cada trama é constituída por 32 "time-slots" de 8 bits (30 de voz e 2 de controlo), correspondendo cada "time-slot" a um canal de 64 kbit/s. Usando esta estrutura base, define-se uma multi-trama de 16 tramas. O sinal de alinhamento de multi-trama é constituído por 4 bits, sendo enviado num "time-slot" de controlo na primeira trama de cada multi-trama. Este alinhamento é considerado perdido quando não é detectado (i.é., pelo menos um dos bits está incorrecto) em duas multi-tramas consecutivas. A probabilidade de erro de bit no canal é P_eb=10^-4. (Considere os 0s e 1s equiprováveis e os erros independentes)
a) Determinar o débito binário total e o débito binário útil (i.é., correspondente aos canais de voz) à saída do multiplexer. (R: 2048 kbit/s e 1920 kbit/s)
b) Determinar a probabilidade de se considerar o alinhamento de multi-trama perdido. (R: 16 x 10-8)
c) Se o alinhamento de multi-trama fôr considerado adquirido após a recepção consecutiva de dois sinais de alinhamento de multi-trama correctos, calcular a probabilidade de se admitir erradamente (devido á ocorrência de falsos padrões de alinhamento nos dados) a re-sincronização em termos de multi-trama. (R: 0,5)
 

Um sistema de áudio digital usa PCM linear com 14 bits/amostra e uma frequência de amostragem de 40 kHz. A potência média, normalizada, do sinal de entrada é 0.4 (os limites do quantificador são ± 1).
a) Determinar o débito binário resultante e a largura de banda mínima para transmissão em banda de base (não se usam códigos multinível). (R: 640 kbit/s e 320 kHz)
b) Qual a máxima frequência permitida no sinal de entrada? (R: 20 kHz)
c) Qual o valor da relação sinal-ruído de quantificação em dB? (R: 85 dB)
 
 

Suponha uma ligação por feixes hertzianos digitais, com propagação em espaço livre, a 4 GHz, na distância de 40 km. O débito binário é de 34 Mbit/s e a modulação é 8-PSK. O valor da margem para desvanecimento selectivo é 30 dB. Na ligação são usadas antenas parabólicas, com ganho de 40 dB. A potência de emissão é de 10 W. O receptor é do tipo coseno-sobreelevado, com um factor de ruído F=3 dB.
a) Qual a potência de sinal à entrada do receptor em condições ideais de propagação? Exprima este valor em W, dB_W e dB_m. (R: 3,55 x 10-5 W, -44,5 dBW e -14,5 dBm)
b) Determine a "margem uniforme" do sistema, relativa à 2^a cláusula do ITU-R. (R: 71 dB)
c) Indique, justificando, se o sistema cumpre a 2^a cláusula da ITU-R. (Nota: Caso não tenha resolvido a alínea b), considere uma "margem uniforme" de 65 dB) (R: não cumpre)
 
 

Como sabe, o fenómeno da cintilação foi importante na especificação dos sistemas de televisão actuais.
a) Explique em que consiste o fenómeno da cintilação em televisão.
b) Indique qual foi a principal consequência em termos do projecto dos sistemas de televisão da necessidade de resolver o problema da cintilação. Porque foi adoptada essa solução ? (R: Entrelaçamento porque não aumenta a largura de banda)
c) "Se fosse hoje, o fenómeno da cintilação não teria tido as consequências que teve no projecto dos sistemas televisivos" - Está de acordo ou não com esta frase ? Porquê ? (Sim, devido à existência de memória no televisor)
 
 

Considere uma comunicação videotelefónica, usando a norma CCITT H.261, usando um débito binário de 64 kbit/s. A sequência é codificada usando a resolução espacial CIF e uma frequência de imagem de 10 Hz.
A imagem que tem de transmitir está dividida horizontalmente em 3 partes iguais, sendo a parte mais abaixo fixa e as partes iniciais com diferente actividade. Atendendo a que o codificador faz uma codificação sequencial dos macroblocos, constata-se que os bits de código são gerados uniformemente, nos vários intervalos em que há informação para codificar, não sendo gerados bits nos períodos correspondentes a zonas fixas, com excepção da primeira imagem onde os bits são gerados uniformemente em toda a imagem. Posteriormente à primeira imagem, a faixa central da imagem tem uma maior actividade que se traduz por uma produção de bits que, para cada imagem, é sempre dupla da faixa mais acima, menos activa.
No codificador, os bits de código aguardam a sua transmissão na memória de saída. Sabendo que na codificação da primeira imagem se gastaram 19200 bit, na da segunda 25600 e na da terceira 3200, calcule, justificando:
a) O instante em que o receptor obtém todos os bits de código correspondentes à 2ª imagem. (R: 700 ms)
b) A dimensão mínima da memória de saída do codificador para que nunca haja perda de bits na situação acima descrita. (R: 34134 bit)
c) O atraso inicial de visualização mínimo a aplicar no descodificador supondo que tem disponível à saída do codificador metade da memória determinada na alínea anterior e que o codificador passa a produzir os bits de código para cada imagem, instantaneamente no momento da sua aquisição (codificação infinitamente rápida). (R: 266,67 ms)
 
 

Considere uma ligação lógica em que se adoptou o polinómio g(x) = x⁵ + x⁴ + 1 para o cálculo dos campos de 'check-sum' das tramas.
a) Calcule a informação para controlo de erro a acrescentar à mensagem 10101011101. Admita que o bit mais significativo é o da direita. Escreva a informação total a transmitir. (R: 01111)
b) Identifique 4 bits da sequência binária transmitida para o canal, tal que a recepção incorrecta dos mesmos não permita ao receptor detectar a ocorrência de erros no canal. Justifique a escolha efectuada.
c) Explique em que consistem as três estratégias básicas que se podem usar num sistema de comunicação para o controlo de erros. (R: Prevenção, detecção e correcção)
 
 

n_q=q²/12 - ruído de quantificação uniforme
E_b/N₀ [dB]=C/N [dB] + 10 log (B_W/f_b)
Lfs [dB] = 32.4 + 20 log₁₀ d (km) + 20 log₁₀ f (MH_z) - atenuação em espaço livre
N₀ [dB_W]= 10 log₁₀ (K T B_w); 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
2 ^a cláusula: P(%)=d(km)/2500 ´ 0.054 % , BER=10^-3
m_real = 1.4 x 10 ^-8 f (GHz) d ^3.5 (km) / P
Para 8-PSK, uma BER = 10^-3 exige (Eb/No)_min = 10 dB