ACESSO MÚLTIPLO POR DIVISÃO DE TEMPO - TDMA

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

16 2 2 16 16 16 16 16

CARACTERÍSTICAS DOS PADRÕES AMERICANO E EUROPEU

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

IS-136 - TRANSMISSÕES FORWARD E REVERSA

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

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.

6 6 6 20 20 20 20 20 20

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 200 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

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.

VANTAGENS DO GSM SE FOREM ALOCADOS TODOS OS “TIME SLOTS” PARA UM MESMO USUÁRIO ELE TERÁ, À SUA DISPOSIÇÃO, A TAXA DE 270 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 4. 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

PADRÃO TDMA IS-136

TIPOS DE CANAIS DE INFORMAÇÕES

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.

SEQÜÊNCIA DOS CANAIS DE VOZ TDMA - IS-136 OU IS-54 SEQÜÊNCIA DOS CANAIS DE VOZ EM CADA PORTADORA QUADRO DO TDMA - 6 TIME SLOTS voz voz voz voz voz voz 1 2 3 1 2 3 f1 voz voz voz voz voz voz 4 5 6 4 5 6 f2 Time Slot - TS tempo

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

CONTEÚDO DOS SURTOS DO CANAL DE TRÁFEGO DA TRANSMISSÃO DIRETA 324 bits SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL 28 12 130 12 130 1 11

28 12 130 12 130 1 11 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.

SACCH - ( Slow Associate Control Channel ) 28 12 130 12 130 1 11 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.

DATA - Dados do usuário (voz) : 28 12 130 12 130 1 11 SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL DATA - Dados do usuário (voz) : Transmite 260 bits em cada surto, ou seja, 520 bits em cada quadro TDMA. Resulta a taxa média de 13 kbps. Os 260 bits do time slot incluem os bits de redundância para a correção de erros. RSVD - Reservado

Fast Associated Control Channel 28 12 130 12 130 1 11 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

CDVCC: Coded Digital Verification Color Code 28 12 130 12 130 1 11 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.

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

Coded Digital Control Channel Locator 28 12 130 12 130 1 11 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.

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

CONTEÚDO DOS SURTOS DO CANAL DE TRÁFEGO DA TRANSMISSÃO REVERSA 324 bits G R DATA SYNC DATA SACCH CDVCC DATA 6 6 16 28 122 12 12 122

GUARD TIME - G É um intervalo em que não se transmite sinal digital. 6 6 16 28 122 12 12 122 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.

RAMP TIME - R 6 6 16 28 122 12 12 122 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.

DEMAIS CAMPOS DO SURTO REVERSO 6 6 16 28 122 12 12 122 G R DATA SYNC DATA SACCH CDVCC DATA 6 6 16 28 122 12 12 122 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 )

CONTROLE DE POSIÇÃO DOS SURTOS

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 28 12 130 12 130 10 2

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

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO ACESSO CDMA

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.

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

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

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

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

ESPALHAMENTO ESPECTRAL DESESPALHAMENTO SELETIVO

COMUNICAÇÃO “SPREAD SPECTRUM”

29 2 29 29 29 29 29

AQUISIÇÃO DE SINCRONISMO

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

TRANSCEPTOR CDMA

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

DETERMINAÇÃO DA QUANTIDADE MÁXIMA DE CANAIS DE INFORMAÇÃO

CÁLCULO DO NÚMERO DE USUÁRIOS SIMULTÂNEOS

CÁLCULO DO NÚMERO DE USUÁRIOS SIMULTÂNEOS ( continuação )

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

SISTEMA CELULAR CDMA, PADRÃO IS - 95

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

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.

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.

CONTROLE DE POTÊNCIA

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

RAKE RECEIVER

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.

RECEPTOR RAKE: DIAGRAMA BÁSICO

SOFT HAND OFF

SOFT HANDOFF

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.

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.

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.

SINCRONISMO DAS ERB’S

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.

GPS - GLOBAL POSITIONING SYSTEM. SISTEMA “NAVISTAR” É UMA CONSTELAÇÃO DE 24 SATÉLITES DE ÓRBITAS CIRCULARES. SITUADOS A 20.200 km DE ALTURA PERÍODO DAS ÓRBITAS: 12 horas EM QUALQUER REGIÃO TERRESTRE, PELO MENOS 4 SATÉLITES PODEM SER VISTOS SIMULTANEAMENTE.

CARACTERÍSTICAS DO GPS O GPS TRABALHA NAS FREQÜÊNCIAS 1.227,6 E 1.575,42 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.