ACESSO MÚLTIPLO POR DIVISÃO DE TEMPO - TDMA.

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1 ACESSO MÚLTIPLO POR DIVISÃO DE TEMPO - TDMA

2 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

3 16 2 2 16 16 16 16 16

4 CARACTERÍSTICAS DOS PADRÕES AMERICANO E EUROPEU

5 ESPECIFICAÇÕES DO TDMA AMERICANO
IS-136 17 3 3 17 17 17 17 17

6 IS-136 - TRANSMISSÕES FORWARD E REVERSA

7 VANTAGENS DO TDMA IS-136 MESMA FAIXA ESPECTRAL DE OPERAÇÃO.
TEM 3 VEZES MAIS CANAIS QUE O AMPS PARA A MESMA FAIXA ESPECTRAL DE OPERAÇÃO. SE FOR ALOCADO OS TRÊS SURTOS PARA UM MESMO USUÁRIO, ESTE PODERÁ TRANSMITIR DADOS ATÉ UMA TAXA CONTÍNUA MÁXIMA R = 48,6 kbit/s SE SE CONSEGUIR DIGITALIZAR A VOZ NA METADE DA TAXA, E SUPOR QUE A TAXA BRUTA TAMBÉM DIMINUI PARA A METADE, O SISTEMA PODERÁ TRANSMITIR SEIS CANAIS, NA MESMA LARGURA DE 30 kHz, ATRAVÉS DE UM SIMPLES COMANDO DE SOFTWARE. 4 4 4 18 18 18 18 18 18

8 SE FOSSE UTILIZADO O ACESSO FDMA TERÍAMOS EM CADA CANAL A
DESVANTAGENS DO ACESSO TDMA SE FOSSE UTILIZADO O ACESSO FDMA TERÍAMOS EM CADA CANAL A TAXA CONTÍNUA DE TRANSMISSÃO DE 16,2 kbit/s. NO TDMA TEMOS A TRANSMISSÃO DE SURTOS DE 48,6 kbit/s. ISTO REQUER 3 VEZES MAIS POTÊNCIA DE PICO (PEP) QUE NAQUELA OUTRA HIPÓTESE. O EFEITO MULTIPERCURSO PROVOCA INTERFERÊNCIAS ENTRE SÍMBOLOS COM MAIS FACILIDADE QUANDO A TAXA É ALTA, POIS O INTERVALO ENTRE OS BITS FICA MENOR.

9 6 6 6 20 20 20 20 20 20

10

11 DESVANTAGENS DO GSM COMO O SURTO DURA UM OITAVO DO PERÍODO DE TRANSMISSÃO SUA TAXA DIGITAL FICA 8 VEZES MAIOR DO QUE TERIA NO ACESSO FDMA. COM ISTO, A LARGURA DE FAIXA OCUPADA PELO SURTO FICA, TAMBÉM, 8 VEZES MAIOR. CONSEQÜENTEMENTE, A POTÊNCIA DE RUIDO RECEBIDA, NA RECEPÇÃO, AUMENTA 8 VEZES. ESTE AUMENTO DE RUÍDO OBRIGA À TRANSMISSÃO DO SURTO DE SINAL COM UMA POTÊNCIA 8 VEZES MAIOR. O EFEITO BIOLÓGICO DESTA ENERGIA, PRÓXIMA À CABEÇA DO USUÁRIO, AINDA É ALVO DE POLÊMICAS. A ALTA TAXA DE TRANSMISSÃO DO SURTO TORNA MUITO CRÍTICO O EFEITO MULTIPERCURSO. ESTE EFEITO É CONTROLADO A CUSTA DE UM EQUALIZADOR QUE UTILIZA MUITOS BITS ADICIONAIS AOS DE INFORMAÇÃO. ISTO FAZ AUMENTAR O OVERHEAD DA TRANSMISSÃO. A PALAVRA DE TREINAMENTO POSSUI BITS. 8 10 7 6 5 10 10 10 10 10 10 10 10 4 4 23 23 23 23 23 23 9 4 4 7 9 9 4

12 DESVANTAGENS DO GSM (continuação )
PARA A MESMA FAIXA ESPECTRAL OCUPADA, ELE POSSUI DUAS VEZES E MEIA MENOS CANAIS QUE O TDMA AMERICANO. ISTO FICA PARCIALMENTE COMPENSADO PELA UTILIZAÇÃO DE CLUSTER DE 4 CÉLULAS, QUE ACARRETA MAIS CANAIS POR CÉLULA. NÃO HÁ MELHORIA DE TRÁFEGO OFERECIDO, EM UM SISTEMA MISTO AMPS - GSM, NA FAIXA UHF DO CELULAR. ISTO SE DEVE À NECESSIDADE DE SE MANTER CLUSTERS DE 7 PARA SE TER COMPATIBILIDADE COM AS INSTALAÇÕES DO SISTEMA AMPS.

13 VANTAGENS DO GSM SE FOREM ALOCADOS TODOS OS “TIME SLOTS” PARA UM MESMO
USUÁRIO ELE TERÁ, À SUA DISPOSIÇÃO, A TAXA DE kbit/s PARA DADOS OU MESMO RDSI. SUAS INTERFACES SÃO ABERTAS. EXISTE COMPATIBILIDADE TOTAL ENTRE EQUIPAMENTOS E SOFTWARES PROVENIENTES DE DIFERENTES FORNECEDORES. COM FREQUENCY HOPPING ELE FICA BASTANTE ROBUSTO CONTRA INTERFERÊNCIAS. DESTA MANEIRA SEUS CANAIS PODEM SER DISTRIBUIDOS EM CLUSTERS DE ISTO AUMENTA A QUANTIDADE DE CANAIS POR CÉLULA. ATUALMENTE É O SISTEMA CELULAR DIGITAL, BEM SUCEDIDO, MAIS AMADURECIDO. 7 9 6 5 4 9 9 9 9 9 9 9 9 3 3 22 22 22 22 22 22 8 3 3 6 8 8 3

14 PADRÃO TDMA IS-136

15 TIPOS DE CANAIS DE INFORMAÇÕES

16 DA MESMA FORMA QUE O AMPS,
O TDMA IS-136 POSSUI DOIS TIPOS DE CANAIS DE INFORMAÇÃO: - CANAL DE CONTROLE: “DIGITAL CONTROL CHANNEL” - CANAL DE TRÁFEGO: “DIGITAL TRAFIC CHANNEL” ELES TÊM A MESMA FUNÇÃO DOS CANAIS DE CONTROLE E DE TRÁFEGO DO SISTEMA ANALÓGICO AMPS.

17 SEQÜÊNCIA DOS CANAIS DE VOZ
TDMA - IS-136 OU IS-54 SEQÜÊNCIA DOS CANAIS DE VOZ EM CADA PORTADORA QUADRO DO TDMA TIME SLOTS voz voz voz voz voz voz f1 voz voz voz voz voz voz f2 Time Slot - TS tempo

18 ( BURSTS ) DA TRANSMISSÃO
FUNÇÕES DOS CAMPOS QUE COMPÕEM OS SURTOS ( BURSTS ) DA TRANSMISSÃO DIRETA (FORWARD ) DO CANAL DIGITAL DE TRÁFEGO - DTCH

19 CONTEÚDO DOS SURTOS DO CANAL DE TRÁFEGO DA TRANSMISSÃO DIRETA
324 bits SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL

20 SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL SYNC = Palavra de sincronismo. Indica o início do surto. Também serve como palavra de treinamento para a equalização do espalhamento causado pelo multipercurso.

21 SACCH - ( Slow Associate Control Channel )
SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL SACCH - ( Slow Associate Control Channel ) Sua taxa digital média resulta em 600 bps. É usado para transmitir algumas informações lentas de controle.

22 DATA - Dados do usuário (voz) :
SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL DATA - Dados do usuário (voz) : Transmite bits em cada surto, ou seja, 520 bits em cada quadro TDMA. Resulta a taxa média de 13 kbps. Os bits do time slot incluem os bits de redundância para a correção de erros. RSVD - Reservado

23 Fast Associated Control Channel
SYNC SACCH FACCH CDVCC FACCH RSVD CDL Fast Associated Control Channel O FACCH toma o lugar dos blocos de dados do usuário sempre que o sistema julgar necessário Utilizado para mensagens urgentes como no handoff Portanto, sua sinalização é do tipo “blank and burst” similar a utilizada no canal de voz do AMPS

24 CDVCC: Coded Digital Verification Color Code
SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL CDVCC: Coded Digital Verification Color Code CDVCC tem função equivalente ao SAT no sistema analógico A EM sempre transpõe o CDVCC recebido no enlace direto para o enlace reverso.

25 SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL
Evita a recepção cocanal de clusters vizinhos frequência f CDVCC 2 frequência f CDVCC 1 frequência f CDVCC 3

26 Coded Digital Control Channel Locator
SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL Coded Digital Control Channel Locator Provê informações que podem ser usadas pela EM para localizar a posição do Canal de Controle Digital (DCCH) utilizado naquele setor. Durante a inicialização, o receptor da EM se sintoniza em qualquer canal de tráfego forte. O campo CDL informa a localização do DCCH alocado para o setor correspondente. setor.

27 DA TRANSMISSÃO REVERSA
FUNÇÕES DOS CAMPOS QUE COMPÕEM OS SURTOS DA TRANSMISSÃO REVERSA

28 CONTEÚDO DOS SURTOS DO CANAL DE TRÁFEGO DA TRANSMISSÃO REVERSA
324 bits G R DATA SYNC DATA SACCH CDVCC DATA

29 GUARD TIME - G É um intervalo em que não se transmite sinal digital.
G R DATA SYNC DATA SACCH CDVCC DATA É um intervalo em que não se transmite sinal digital. Quando há atrasos, no percurso, o “guard time” evita a superposição do início do surto com o final do surto anterior. Sua duração é eqüivalente a 6 bits.

30 RAMP TIME - R G R DATA SYNC DATA SACCH CDVCC DATA É um intervalo onde, também, não se transmite sinal digital. O transmissor é ligado no início desse intervalo. Entretanto ele leva algum tempo para adquirir a plena potência de saída. Por isto é necessário o intervalo R para assegurar que o sinal de informação será transmitido com plena potência. Sua duração é eqüivalente, também, a 6 bits.

31 DEMAIS CAMPOS DO SURTO REVERSO
G R DATA SYNC DATA SACCH CDVCC DATA G R FACCH SYNC FACCH SACCH CDVCC FACCH Os campos restantes seguem as mesmas análises realizadas para a transmissão direta. No caso da transmissão direta, o transmissor está sempre ligado por isto não necessita G e R. Na realidade, a transmissão direta é classificada como sendo um TDM ( Time Division Multiplex )

32 CONTROLE DE POSIÇÃO DOS SURTOS

33 Alinhamento temporal Surto do Time slot 0 Surto do Time slot 1
Duração do surto Surto do Time slot 2 Duração do Time Slot =

34 Alinhamento temporal (continuação )
A parte crítica do TDMA está no uplink. As EM transmitem surtos de sinal que não devem se sobrepor mesmo que parcialmente. As EM situadas a distâncias diferentes da ERB apresentam atrasos de propagação proporcionais à distância Se não houver um controle dos instantes de transmissão das EM, pode ocorrer, na ERB, sobreposição de surtos vindos de diferentes EM

35 Sobreposição ou folga entre surtos
Time slot 0 Surto do Time slot 0 Time slot 1 Surto do Time slot 1 Time slot 2 Surto do Time slot 2 FOLGA SOBREPOSIÇÃO

36 ALINHAMENTO DO SURTO DIGITAL
NO TIME SLOT ASSIM QUE A ESTAÇÃO MÓVEL (EM) RECEBE A ORDEM PARA SE ALOCAR EM UM CANAL DE TRÁFEGO, ELA SE SINTONIZA NA FREQÜÊNCIA DESSE CANAL E PASSA A ENVIAR SURTOS DE INFORMAÇÃO NO TIME SLOT (TS) DESIGNADO. ENTRETANTO, OS SURTOS INICIAIS SÃO MAIS CURTOS. ELES POSSUEM 44 BITS A MENOS QUE UM SURTO NORMAL. POR ISTO, ESTE TIPO DE SURTO, É CHAMADO “SHORTENED BURST”. SURTO NORMAL SHORTENED BURST

37 ALINHAMENTO DO SURTO DIGITAL NO TIME SLOT ( continuação )
ESSE SURTO, ENCURTADO, É TRANSMITIDO DE MANEIRA A CAIR NA REGIÃO CENTRAL DO TIME-SLOT DESIGNADO. QUANDO A ERB RECEBE ESSE SURTO CURTO ELA PASSA A COMANDAR ADIANTAMENTOS DE TAL FORMA QUE ELE ACABA SE ALINHANDO NO COMEÇO DO TIME SLOT. QUANDO ESTE ALINHAMENTO É COMPLETADO, A ERB ENVIA A PERMISSÃO PARA QUE A EM PASSE A ENVIAR O SURTO DE COMPRIMENTO NORMAL. DURANTE A CONVERSAÇÃO, O CONTROLE DE POSIÇÃO CONTINUA ACONTECENDO PARA QUE O ALINHAMENTO SEJA MANTIDO. 1a. fase 2a. fase 3a. fase

38 ( Digital Control Channel - DCCH )
IS - 136 CANAL DE CONTROLE ( Digital Control Channel - DCCH )

39 DIGITAL CONTROL CHANNEL DCCH
Nos canais de controle, as informações principais que trafegam são: ERB  EM: informações de sistema e paging EM  ERB: informações do acesso coordenado

40 DCCH O DCCH é definido por um par de TS, em cada quadro, numa frequência que também contém canais de tráfego nos outros quatro TS do quadro. Os DCCHs não estão restritos à posição dos 21 canais de controle analógicos, mas podem se situar em qualquer lugar da banda utilizada 1 2 3 4 5 6 TS

41 Exemplo de alocação de canais num setor
DCCH DTCH DTCH DCCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH AVCH ACCH 1 par de TS - por quadro: TS-1 e TS-4 t

42 Conteúdo do Surto do DCCH Direto
sync: sincronismo e temporização SCF: Shared Channel Feedback CSFP: Coded Superframe Phase RSVD: reservado SYNC SCF DATA CSFP DATA SCF RSVD

43 Canal digital Voz Voz Decodificação Codificação da Voz da Voz 8 kbits
Convolucional Decodificação Convolucional 13 kbits Decifragem Cifragem 13 kbits De-Interleaving Interleaving 13 kbits Multiplex and Burst Building De-Multiplex 46,8 kbits Delay Equalization Modulação /4 DQPSK Demodulação BW=30 kHz

44 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO ACESSO CDMA

45 O CODED DIVISION MULTIPLE
ACCESS - CDMA, É UM PROCESSO DE COMUNICAÇÃO EM QUE TODOS OS CANAIS SÃO TRANSMITIDOS NA MESMA PORTADORA E AO MESMO TEMPO.

46 TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO CDMA POR SEQÜÊNCIA DIRETA
DIAGRAMAS BÁSICOS DA TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO CDMA POR SEQÜÊNCIA DIRETA

47 12 2 6 6 12 12 12 12 12 12 6 6 25 25 25 25 25 11 9 11 11 25

48 13 3 7 7 13 13 13 13 13 7 7 26 26 26 26 26 12 10 12 12 26

49 8 11 8 8 4 8 13 13 27 27 27 27 13 27 27

50 ESPALHAMENTO ESPECTRAL
DESESPALHAMENTO SELETIVO

51

52 COMUNICAÇÃO “SPREAD SPECTRUM”

53 29 2 29 29 29 29 29

54 AQUISIÇÃO DE SINCRONISMO

55 3 3 3 3 5 7 5 2 6 30 30 30 30 3 30 30

56 TRANSCEPTOR CDMA

57 TRANSCEPTOR CDMA 4 4 4 4 6 6 3 4 31 31 31 31 31 31 7

58 DETERMINAÇÃO DA QUANTIDADE MÁXIMA DE CANAIS DE INFORMAÇÃO

59 CÁLCULO DO NÚMERO DE USUÁRIOS
SIMULTÂNEOS

60 CÁLCULO DO NÚMERO DE USUÁRIOS SIMULTÂNEOS ( continuação )

61 CÁLCULO DO NÚMERO DE USUÁRIOS SIMULTÂNEOS ( continuação )
PARA O CASO DO PADRÃO IS-95, ONDE SE TEM: RESULTA:

62 SISTEMA CELULAR CDMA, PADRÃO IS - 95

63 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

64 ESTE TIPO DE CDMA FOI CONCEBIDO POR UMA
EMPRESA AMERICANA DENOMINADA “QUALCOMM” O NOME IS-95 FOI DADO PELA “CELLULAR TELECOM. INDUSTRIES ASSOCIATION - CTIA”. NESSE SISTEMA, TODAS AS CÉLULAS OPERAM NA MESMA FREQÜÊNCIA. PORTANTO SE DIZ QUE O FATOR DE REUSO É IGUAL A UM.

65 CDMA AMERICANO - PADRÃO IS-95
LARGURA DE FAIXA DO SINAL ESPALHADO: Bw = 1,23 MHz TAXA DE VOZ: R = 9,6 kbit/s QUANTIDADE DE CANAIS POR SETOR: M = 18 RESULTA 9 VEZES MAIS CANAIS POR SETOR DO QUE PROPICIARIA O AMPS, SUPONDO UMA FAIXA DE 1,23 MHz. NA FAIXA DE 12,5 MHz PODEM SER ALOCADAS, PELO MENOS, 8 PORTADORAS CDMA, CADA UMA FORNECENDO 18 CANAIS DE VOZ PARA CADA SETOR.

66 CONTROLE DE POTÊNCIA

67 NECESSIDADE DA IGUALDADE DAS POTÊNCIAS RECEBIDAS EM CDMA
A MAIOR QUANTIDADE DE USUÁRIOS ACONTECE QUANDO CHEGAM POTÊNCIAS IGUAIS NO RECEPTOR DA ERB. ISTO SE CONSEGUE UTILIZANDO UM CONTROLE AUTOMÁTICO DAS POTÊNCIAS TRANSMITIDAS PELOS TERMINAIS MÓVEIS P 1 P 2 P P 3 P P

68 RAKE RECEIVER

69 RECEPTOR RAKE RAKE: PALAVRA DA LINGUA INGLESA QUE SIGNIFICA ANCINHO.
NOS PAÍSES DE CLIMA TEMPERADO, NO OUTONO, AS FOLHAS SE DESPRENDEM DAS ÁRVORES E SE ESPARRAMAM NO SOLO. O ANCINHO É USADO PARA AJUNTAR ESSAS FOLHAS FORMANDO UM ÚNICO MONTE. O RECEPTOR RAKE AJUNTA OS DIVERSOS PULSOS DE DADOS QUE CHEGAM EM TEMPOS DIFERENTES ATRAVÉS DOS MULTIPERCURSOS. COM ISTO, TEM SE UM ÚNICO PULSO COM MAIOR INTENSIDADE.

70 RECEPTOR RAKE: DIAGRAMA BÁSICO

71 SOFT HAND OFF

72 SOFT HANDOFF

73 SOFT HAND OFF - TRANSMISSÃO FORWARD
(continuação) VAMOS SUPOR QUE O MÓVEL ESTÁ RECEBENDO UM CANAL DE TRÁFEGO PROVENIENTE DO SETOR P1, DA CÉLULA P. PARA ISTO ELE UTILIZA OS TRÊS “FINGERS” DO RAKE RECEIVER. O QUARTO FINGER, DENOMINADO SEARCHER (PROCURADOR), FICA VARRENDO OS CANAIS DOS SETORES DAS CÉLULAS VIZINHAS E MEDINDO SUAS INTENSIDADES. QUANDO A INTENSIDADE, DE UM DESSES CANAIS, ESTÁ ACIMA DE UM DETERMINADO LIMIAR, O MÓVEL TRANSMITE, PARA SUA ERB P, ESTA INFORMAÇÃO. PARA ISTO ELE USA O PRÓPRIO CANAL REVERSO DE TRÁFEGO, ONDE SE PROCESSA SUA CONVERSAÇÃO. A ERB P RETRANSMITE, ESSA INFORMAÇÃO, PARA A CCC. SEJA Q2, O SETOR DA CÉLULA VIZINHA Q ONDE, O SEARCHER, ENCONTROU O CANAL DE SINAL FORTE.

74 SOFT HAND OFF - TRANSMISSÃO FORWARD
(continuação) A CCC VERIFICA SE HÁ CANAL VAGO NO SETOR Q2 DA CÉLULA Q. CASO A RESPOSTA SEJA AFIRMATIVA, O TERMINAL MÓVEL RECEBE UM COMANDO, ATRAVEZ DE SEU CANAL FORWARD DE TRÁFEGO. ESTE COMANDO INFORMA QUAL A SEQÜÊNCIA, PSEUDO-ALEATÓRIA, QUE ELE DEVE USAR PARA RECEBER, TAMBÉM, A MESMA CONVERSAÇÃO, ATRAVEZ DO SETOR Q2. AO MESMO TEMPO A CCC ENCAMINHA, PARALELAMENTE, A CONVERSAÇÃO, DO ASSINANTE FIXO, PARA O SETOR Q2 DA ERB Q. NO TERMINAL MÓVEL, UM DOS TRÊS FINGERS DO RAKE RECEIVER ADQUIRE A SEQÜÊNCIA DO SETOR Q2, E PASSA A RECEBER A CONVERSAÇÃO VIA ESTE SETOR Q2. OS DEMAIS FINGERS CONTINUAM RECEBENDO A CONVERSAÇÃO VIA P1. APÓS A DEMODULAÇÃO, OS SINAIS SÃO SOMADOS, DE TAL MODO QUE É PRODUZIDO UM NÍVEL REFORÇADO.

75 TÉRMINO DO SOFT HAND OFF
QUANDO, FINALMENTE, O SEARCHER VERIFICA QUE O NIVEL DO CANAL DO SETOR ORIGINAL P1 CAIU ABAIXO DE UM OUTRO DETERMINADO LIMIAR, A CCC COMANDA A ERB P PARA CESSAR A TRANSMISSÃO NAQUELE CANAL. NESTA SITUAÇÃO, OS DEMAIS FINGERS DO RAKE RECEIVER PASSAM A RECEBER SINAL ATRAVEZ DO NOVO SETOR Q2.

76 SINCRONISMO DAS ERB’S

77 SINCRONISMO DAS ERBS POR MEIO DO GPS
O CDMA IS-95 NECESSITA QUE AS ERB’S ESTEJAM SINCRONIZADAS. ISTO SE CONSEGUE POR MEIO DOS SATÉLITES DO GPS.

78 GPS - GLOBAL POSITIONING SYSTEM.
SISTEMA “NAVISTAR” É UMA CONSTELAÇÃO DE 24 SATÉLITES DE ÓRBITAS CIRCULARES. SITUADOS A km DE ALTURA PERÍODO DAS ÓRBITAS: 12 horas EM QUALQUER REGIÃO TERRESTRE, PELO MENOS 4 SATÉLITES PODEM SER VISTOS SIMULTANEAMENTE.

79 CARACTERÍSTICAS DO GPS
O GPS TRABALHA NAS FREQÜÊNCIAS 1.227,6 E ,42 MHz ELE FORNECE PARA A ERB UMA FREQÜÊNCIA PADRÃO ULTRA ESTÁVEL: 19,6608 MhZ A ANTENA RECEPTORA DEVE ESTAR, O MAIS POSSÍVEL, DESOBSTRUIDA. QUALQUER OBSTÁCULO BLOQUEANDO A VISÃO DO HEMISFÉRIO, ( POR EXEMPLO EDIFÍCIOS ALTOS ), PODE PREJUDICAR O BOM FUNCIONAMENTO DO SISTEMA. O GPS TAMBÉM TRABALHA EM ESPECTRO ESPALHADO POR SEQÜÊNCIA DIRETA, POSSUINDO UMA CERTA ROBUSTEZ CONTRA AS INTERFERÊNCIAS PROVOCADAS PELOS SINAIS TERRESTRES.