A tecnologia por trás do RF a 2,4 GHz

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Está se popularizando o uso de transmissores sem fio na faixa dos 2,4GHz. Num cenário em que o espectro de frequências está a cada dia mais congestionado, qualquer opção que ofereça uma fatia menos conturbada parece uma excelente saída. Porém, como tudo na vida, nenhum lucro vem sem um custo, vamos tentar neste artigo mostrar as vantagens e os cuidados a se tomar para se utilizar os novos sistemas de 2,4GHz com segurança.
Para que mercado se destina os sistemas de  2,4GHz?
Com o cenário wireless a cada dia encolhendo pelos leilões de banda para o uso de dados pelas empresas de telefonia móvel, os fabricantes tem procurado por opções para que o usuários tenham sistemas de fácil utilização, sem a necessidade de um engenheiro de RF de plantão para colocar os sistema para funcionar. Os sistemas de 2,4 GHz começaram a aparecer, e todas as marcas tem pelo menos um equipamento nesse nicho. Mas é notório que esses sistemas dividem o mesmo range utilizados pelas tecnologias de Wi-Fi e Bluetooth: a faixa de 2,4GHz. E como os americanos falam: não existe almoço grátis, e como toda tecnologia, a faixa de 2,4GHz tem suas limitações: alcance limitado, menos canais simultâneos e total dependência de linha de visão entre transmissor e receptor.
Mas como vantagens temos: os sistemas são praticamente plug-and-play, funcionam em todo o mundo sem restrições, e com os codecs atuais, a qualidade do áudio aumentou consideravelmente. Os sistemas de 2,4GHz não são indicados para missões criticas como grandes turnês. Eles se destinam a bandas locais (vocais de apoio, sopros e etc), Igrejas, eventos etc. É de vital importância que o usuário do sistema não se movimente muito para manter a linha de visão entre transmissor e receptor.

A tecnologia de transmissão
Uma combinação de tecnologias permitem o uso de 2,4GHz para transmissão de audio. Pesquisando o último lançamento da Sennheiser, o D1, descobrimos que este sistema em particular usa as seguintes tecnologias: Transmissão TDMA, modulação GFSK com canal de reserva, e compressão de audio usando o codec aptX® Live. Mas o que significa essa sopa de letrinhas toda ? Vamos explicá-las:

aptX® Live – A magia toda do sistema acontece no codec de áudio, permitindo que o áudio seja comprimido para diminuir o tamanho dos pacotes de áudio transmitido. Para que o áudio não se deteriore nem gere artefatos em sua descompressão vamos entender como o aptX® Live faz isso.
O codec aptX® Live foi projetado pela CSR Technologies, especificamente para aplicações de transmissão de áudio em equipamentos sem fio digitais por ser otimizado para transmissão de áudio em tempo real, mesmo em ambientes de largura de banda restrita.
Com praticamente nenhum atraso, este codec permite uma conexão forte, robusta, fornecendo densidade excelente em cada canal de transmissão. A tecnologia do aptX Live de compressão de áudio permite que os desenvolvedores de equipamentos sem fio digitais como microfones, IEM intercoms e links alcancem o máximo de eficiência do espectro disponível. Esta técnica de codificação inovadora oferece a qualidade sonora em tempo real que tornaram possíveis operação de sistemas usando a faixa de 2,4GHz e a modulação TDMA .

GFSK – É uma evolução do padrão FSK (Chaveamento de Modulação de Frequência) com a inserção de um filtro Gaussiano) parece complicado mas a ideia por trás do conceito é simples.
No GFSK os dados são codificados na forma de variações de freqüência em uma portadora, de maneira similar à modulação FSK. Portanto, o modulador utilizado pode ser o mesmo que para a modulação FSK. Todavia, antes dos pulsos entrarem no modulador, eles passam por um filtro gaussiano, de modo a reduzir a largura espectral dos mesmos. O filtro gaussiano é uma espécie de formatador de pulso que serve para suavizar a transição entre os valores dos pulsos. A figura abaixo ilustra a transformação dos pulsos após passarem pelo filtro gaussiano.

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A modulação GFSK é utilizada nos sistemas Bluetooth, uma vez que provê uma melhor eficiência espectral em relação à modulação FSK.

TDMA – A sigla TDMA vem do inglês Time Division Multiple Access , que quer dizer “Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo”. O TDMA foi muito usado no inicio da telefonia celular digital que funcionava dividindo um canal de frequência em até oito intervalos de tempo distintos. Assim, cada usuário ocupa um espaço de tempo específico na transmissão, o que impede problemas de interferência. Se você traduzir isso para o mundo de transmissão de áudio, os sistemas sem fio digital transmitem pacotes de dados em alta velocidade permitindo que até oito sistemas transmitam numa mesma frequência, com uma frequência de reserva, e possibilidade de um canal de controle. 

Cuidados ao usarem sistemas 2,4GHz
• Evite utiliza-los em missões criticas.
(cantores que se movimentam muito pelo palco é um exemplo disso)

• Mantenha uma distancia mínima de 1 metro de routers e celulares com Bluetooth ativados.

• Mantenha sempre linha de visão entre a antena e o transmissor, isso significa NADA, NADA mesmo entre eles. Pessoas absorvem o comprimento de onda de 2,4GHz muito facilemente.

• Nunca misture sistemas de marcas diferentes nessa faixa de frequência.

Saiba mais
http://www.satsig.net/vsat-equipment/tdma-explanation.htm

http://www.gta.ufrj.br/grad/04_2/Modulacao/

http://www.csr.com/

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