Tipos e Classificacoes de Sinais - Analise e Aplicacoes em Comunicacao de Dados

Os sinais analógicos podem ser coletados de sensores e o seu processamento pode ser feito de forma analógica com aplicação de circuitos eletrônicos de condicionamento e de filtragem ou de forma digital após a aplicação de um elemento conversor AD Além disso é possível coletar dados de sensoriamento remoto que são imagens digitais da terra e usar processamento de sinais digitais em imagens usando filtros que definem o tipo de solo de planta e de rios Para esse processo usamos ferramentas computacionais e análise matemática que encontramos nas transformadas de Laplace e Fourier Com o conhecimento adquirido ao longo da unidade apresente quais são os tipos de sinais existentes e quais são as classificações deles Dentre esses quais são os utilizados em comunicação de dados Um sinal é um conjunto de dados ou informação São 6 os tipos de sinais Sinais pares e sinais ímpares Sinais periódicos e sinais nãoperiódicos aperiódicos Sinais determinísticos Sinais aleatórios Sinais analógicos e sinais digitais Sinais corrompidos por ruído Sinais pares e sinais ímpares São sinais que apresentam simetria 1 Um sinal é considerado par quando apresenta simetria em relação ao seu inverso no tempo xtxt Um sinal é considera ímpar quando é simétrico do seu inverso no tempo xtxt Qualquer sinal xt se pode decompor na soma de um sinal par x pt com um sinal ímpar xitMANOEL SOBRINHO Estes sinais a que chamamos respectivamente a parte par do sinal xt e a parte ímpar do sinal xt são obtidos a partir de xt através das expressões x pt1 2 xt xt xit1 2 xt xt Figura 1 Respectivamente xt e as suas componentes par e impar Aplicação de sinais pares Em sistemas de comunicação sinais pares podem ser usados para transmitir informações de forma eficiente economizando recursos de transmissão Sinais pares são utilizados para identificar regiões de uma imagem que possuem simetria o que é útil em aplicações de reconhecimento e análise de padrões Aplicações de sinais ímpares Sinais ímpares são úteis na análise e projeto de sistemas de controle permitindo lidar com componentes assimétricos de um sistema Em aplicações de processamento de sinal sinais ímpares podem ser usados para reduzir ruídos simétricos melhorando a qualidade do sinal útil Sinais periódicos e sinais nãoperiódicos aperiódicos Um sinal é considerado periódico quando existe um T positivo tal que xt coincide com o deslocamento de T xtxt T Quando essa igualdade é atendida existe um número infinito de período do sinal ao longo do tempo A área sob qualquer intervalo de duração igual a k T 0 é a mesma Figura 2 Exemplo de sinal período senπ t com período de 2π Um sinal é considerado aperiódico quando não possui as características de um sinal periódico Figura 3 Exemplo de sinal aperíodo e t Aplicações de sinais periódicos Sinais periódicos são utilizados na modulação de sinais para transmitir informações de maneira eficiente através de canais de comunicação Sinais periódicos são fundamentais na geração de formas de onda em circuitos eletrônicos como osciladores geradores de sinais e relógios Aplicações de sinais nãoperiódicos Sinais não periódicos são frequentemente analisados em contextos de processamento de sinal para identificar padrões irregulares detectar anomalias e extrair informações valiosas Em áreas como eletrocardiografia sinais não periódicos são usados para identificar irregularidades no ritmo cardíaco auxiliando no diagnóstico de condições cardíacas Sinais determinísticos Um Sinal é considerado Determinístico quando sua descrição física é conhecida seja na forma matemática ou na forma gráfica 2 É possível determinar precisamente o valor do sinal em um dado instante de tempo Ou seja ele pode ser representado por uma função analítica Figura 4 Exemplo de sinal determinístico Aplicações de Sinais determinísticos Como sinais determinísticos englobam uma série de outros sinais suas aplicações também são mais amplas Podem ser aplicados na modulação de sinais em sistemas de comunicação sinais determinísticos como ondas senoidais são utilizados para transmitir informações de maneira controlada e precisa Na análise e projeto de sistemas de controle sinais determinísticos são usados para modelar sistemas físicos e prever respostas a estímulos específicos Em diversas aplicações como filtragem de ruído ou compressão de dados sinais determinísticos são empregados para manipular e melhorar a qualidade dos sinais Na análise de sinais cardíacos ou cerebrais sinais determinísticos são usados para identificar padrões e anomalias auxiliando em diagnósticos Sinais aleatórios Um sinal é dito aleatório quando os seus valores não podem ser preditos precisamente São descritos apenas por uma descrição probabilística São representados por suas características estocásticas média variância etc Figura 5 Exemplo de sinal aleatório Aplicações de sinais aleatórios Apesar da complexidade em ligar com sinais aleatórios as aplicações são muito diversas Como em canais de comunicação sujeitos a interferências e ruídos sinais aleatórios são usados para modelar a natureza imprevisível do ambiente e desenvolver estratégias de transmissão robustas Também são utilizados na análise de mercados financeiros e previsão econômica sinais aleatórios são empregados para modelar flutuações de preços e comportamentos imprevisíveis Em aplicações de tratamento de imagens sinais aleatórios são usados para modelar imperfeições e ruídos que podem ocorrer durante a captura ou transmissão de imagens Sinais aleatórios são usados para modelar variações naturais e incertezas em experimentos científicos permitindo análises estatísticas robustas Sinais analógicos e sinais digitais Um sinal é dito analógico quando a sua amplitude varia de forma contínua ao longo do tempo podendo assumir valores reais de amplitude Figura 6 Exemplo de sinal analógico Um sinal é dito digital quando a sua amplitude assumi valores discretos ao longo do tempo Figura 7 Exemplo de sinal digital Aplicações de sinais analógicos Sinais analógicos são usados para transmitir e reproduzir som em dispositivos de áudio de altafidelidade como altofalantes e fones de ouvido Sinais de rádio e televisão são transmitidos em formato analógico para distribuir informações e entretenimento como a transmissão das estações de rádio Em aplicações de medição sensores analógicos podem capturar variações precisas como temperatura pressão e luz Aplicações de sinais digitais A maioria das comunicações modernas como internet e telefonia celular usa sinais digitais para transmitir informações de maneira confiável e eficiente Sinais digitais são processados por dispositivos eletrônicos como computadores e smartphones para executar tarefas variadas desde cálculos complexos até reprodução de mídia Dados digitais são armazenados em dispositivos de armazenamento como discos rígidos e cartões de memória para acesso rápido e confiável Sinais corrompidos por ruído Um sinal é dito corrompido por ruído quando alguma influência externa afeta os valores da sua amplitude alterando a informação inicial Aplicações de sinais corrompidos por ruído Nem sempre o ruído é um elemento ruim em presídios a região é irradiada por ruído para evitar que os detentos usem alguma comunicação nãooficial com quem está fora da cadeia Classificação de Sinais Um sinal pode ser classificado como sendo de Tempo contínuo ou de Tempo discreto Um sinal xt é dito de tempo contínuo se ele está definido para todo instante t Um sinal xt é dito de tempo discreto se ele está definido apenas para instantes discretos de t Figura 8 Sinal xt de tempo contínuo e de um sinal xt de tempo discreto Um sinal de tempo discreto pode ser obtido a partir de um sinal de tempo contínuo fazendose uma amostragem do mesmo a uma taxa uniforme A amostragem de um sinal de tempo contínuo xt no instante t nT sendo T o período de amostragem produz uma amostra xnT Aplicações de Sinais de tempo contínuo Sinais de áudio como música e fala são representados como sinais de tempo contínuo em sistemas de reprodução e gravação Sinais de tempo contínuo são usados para modelar sistemas físicos e projetar controladores que regulam comportamentos complexos Sistemas de rádio e televisão tradicionaistelevisão analógica transmitem e recebem sinais de tempo contínuo para distribuir informações e entretenimento Aplicações de sinais de tempo discreto Em dispositivos eletrônicos como computadores e smartphones os sinais de tempo discreto são processados digitalmente para executar tarefas variadas desde filtragem até reconhecimento de padrões Sinais de tempo discreto são usados em sistemas de comunicação digital como internet e telefonia celular para transmitir e receber informações digitais de maneira eficiente Em engenharia de controle sistemas de tempo discreto são usados para modelar sistemas digitais e implementar controladores digitais Referências AGUIAR Pedro M Q Introdução aos Sinais 2012 Disponível em httpusersisristutlptaguiarTexto20de20apoio20v2pdf Acesso em 25 ago 2023 MANOEL SOBRINHO Analise de Sinais e Sistemas notas de aula Notas de aula 2023 Disponível em httpwwwunivasfedubrmanoelsobrinhoindexarquivosAula22pdf Acesso em 25 ago 2023 OPPENHEIM A V WILLSKY A S NAWAB S R Sinais e sistemas 2 ed São Paulo Pearson PrenticeHall 2010