Nas telecomunicações, a equalização (ou igualação) é a reversão da distorção sofrida por um sinal transmitido através de um canal. Os equalizadores são usados para tornar a resposta em frequência — por exemplo, de uma linha telefônica — plana de ponta a ponta. Quando um canal de comunicação foi equalizado, os atributos no domínio da frequência do sinal na entrada são fielmente reproduzidos na saída. Telefones, linhas DSL e cabos de televisão usam equalizadores para preparar os sinais de dados para a transmissão.

Os equalizadores são críticos para a operação bem-sucedida de sistemas eletrônicos, como a televisão analógica aberta. Nesta aplicação, a forma de onda real do sinal transmitido deve ser preservada, não apenas o seu conteúdo de frequência. Os filtros de equalização devem cancelar qualquer atraso de grupo e atraso de fase entre os diferentes componentes de frequência.

Telecomunicações analógicas

Linhas de áudio Os primeiros sistemas telefônicos usavam a equalização para corrigir o nível reduzido das frequências altas em cabos longos, normalmente utilizando redes Zobel. Esses tipos de equalizadores também podem ser usados para produzir um circuito com uma largura de banda maior do que a banda telefônica padrão de 300 Hz a 3,4 kHz. Isso foi particularmente útil para radiodifusores que precisavam de qualidade de "música", e não qualidade de "telefone", em linhas terrestres que transportavam material de programação. É necessário remover ou cancelar quaisquer bobinas de carga na linha antes que a equalização possa ser bem-sucedida. A equalização também era aplicada para corrigir a resposta dos transdutores; por exemplo, um determinado microfone poderia ser mais sensível a sons de baixa frequência do que a sons de alta frequência, de modo que um equalizador seria usado para aumentar o volume das frequências mais altas (reforçar/boost) e reduzir o volume dos sons de baixa frequência (atenuar/cut).

Linhas de televisão Uma abordagem semelhante à do áudio foi adotada com as linhas terrestres de televisão, com duas complicações adicionais importantes. A primeira delas é que o sinal de televisão possui uma largura de banda ampla, cobrindo muito mais oitavas do que um sinal de áudio. Consequentemente, um equalizador de televisão normalmente requer mais seções de filtro do que um equalizador de áudio. Para manter isso gerenciável, as seções do equalizador de televisão eram frequentemente combinadas em uma única rede usando topologia em escada para formar um Equalizador Cauer.

A segunda questão é que a equalização de fase é essencial para um sinal de televisão analógica. Sem ela, a dispersão do material causa a perda da integridade da forma de onda original e é vista como um borrão no que originalmente eram bordas nítidas na imagem.

Tipos de equalizadores analógicos

Rede Zobel Equalizador de fase em treliça Equalizador de atraso em T em ponte

Telecomunicações digitais Os sistemas telefônicos digitais modernos têm menos problemas na faixa de frequência de voz, pois apenas a linha local para o assinante permanece no formato analógico, mas os circuitos DSL que operam na faixa de MHz nesses mesmos fios podem sofrer severa distorção por atenuação, que é tratada por equalização automática ou pelo abandono das piores frequências. Circuitos de videofone também possuíam equalizadores.

Nas comunicações digitais, o propósito do equalizador é reduzir a interferência intersimbólica para permitir a recuperação dos símbolos transmitidos. Pode ser um filtro linear simples ou um algoritmo complexo.

Tipos de equalizadores digitais Equalizador linear: processa o sinal recebido com um filtro linear. Equalizador MMSE (Mínimo Erro Quadrático Médio): projeta o filtro para minimizar E[|e|2], onde e é o sinal de erro, que é a saída do filtro menos o sinal transmitido. Equalizador de força zero: aproxima o inverso do canal com um filtro linear. Equalizador com realimentação de decisão (DFE): complementa um equalizador linear adicionando uma versão filtrada das estimativas de símbolos anteriores à saída original do filtro. Equalizador cego: estima o sinal transmitido sem o conhecimento das estatísticas do canal, utilizando apenas o conhecimento das estatísticas do sinal transmitido. Equalizador adaptativo: é tipicamente um equalizador linear ou um DFE. Ele atualiza os parâmetros do equalizador (como os coeficientes do filtro) à medida que processa os dados. Normalmente, usa a função de custo MSE; assume que toma as decisões corretas de símbolos e usa sua estimativa dos símbolos para calcular e, conforme definido acima. Equalizador de Viterbi: Encontra a solução ótima de máxima verossimilhança (ML) para o problema de equalização. Seu objetivo é minimizar a probabilidade de erro ao longo de toda a sequência. Equalizador BCJR: usa o algoritmo BCJR (também chamado de Algoritmo avanço-retrocesso) para encontrar a solução de máxima a posteriori (MAP). Seu objetivo é minimizar a probabilidade de um determinado bit ter sido estimado incorretamente. Turbo equalizador: aplica a turbo decodificação enquanto trata o canal como um código convolucional.

Ver também Equalização RIAA Filtro de ponderação Filtro eletrônico

Referências

Ligações externas Demonstração interativa de vários equalizadores lineares e não lineares Demonstração interativa de um equalizador de Viterbi

Categoria:Processamento de sinais