Primeira Geração de Sistemas Móveis
A partir de sua primeira geração o serviço celular passou a funcionar através da divisão de uma cidade ou região em pequenas áreas geográficas denominadas células, sendo cada uma delas servida pelo seu próprio conjunto de rádios transmissores e receptores de baixa potência. Quando a chamada de um celular alcança uma torre de transmissão e recepção, a mesma é transferida para o sistema de telefonia fixa regular. Cada célula possui diversos canais com o objetivo de prover serviços para muitos usuários simultaneamente. À medida em que um usuário se movimenta na cidade, o sinal do seu telefone celular passa automaticamente de uma célula para outra, sem sofrer interrupção.
Os Laboratórios Bell, da AT&T, desenvolveram o conceito do celular em 1947, sendo que em 1970 a própria AT&T propôs a construção do primeiro sistema telefônico celular de alta capacidade que ficou conhecido pela sigla AMPS, ou seja, Advanced Mobile Phone Service. Em 13 de Outubro de 1983, o primeiro sistema celular nos EUA entrava em operação comercial em Chicago. No entanto, a NTT (Nippon Telephone & Telegraph) havia se antecipado colocando um sistema semelhante ao AMPS em operação em 1979 na cidade de Tóquio, no Japão.
Na Europa a primeira geração de sistemas celulares era composta de diversos sistemas. O NMT (Nordic Mobile Telecommunications), adotado por diversos outros países além dos nórdicos, o TACS (Total Access Communications System), no Reino Unido, Itália, Áustria, Espanha e Irlanda, o C-450 na Alemanha e Portugal, o Radiocom 2000 na França e o RTMS na Itália. Todos esses sistemas eram bastante parecidos entre si, sendo que as principais diferenças concentravam-se no uso do espectro de freqüência e no espaçamento entre canais. O AMPS, por exemplo, opera na faixa de 869-894 MHz para recepção e 824-849 MHz para transmissão; o NMT-450 opera na faixa de 463-468 MHz para recepção e 453-458 MHz para transmissão enquanto que o NMT-900 utiliza a faixa de 935-960 MHz para recepção e 890-915 MHz para transmissão, etc. Com relação ao espaçamento entre os canais pode-se citar, por exemplo, o AMPS que adota 30 kHz, o TACS e vários outros que adotam 25 kHz, etc.
Essa primeira geração de sistemas celulares caracterizava-se basicamente por ser analógica, utilizando modulação em freqüência para voz e modulação digital FSK (Frequency Shift Keying) para sinalização. O acesso à canalização é obtido através do FDMA (Frequency Division Multiple Access). O tamanho das células situa-se na faixa de 500 metros a 10 quilômetros, sendo permitido o "handoff" ou "handover" (permite a transferência automática de ligações de uma célula para outra). Possibilita igualmente o "roaming" (transferência automática de ligações entre sistemas) entre os diferentes provedores de serviço, desde que adotem o mesmo sistema.
Segunda Geração de Sistemas Móveis
Em função da pressão de demanda, particularmente nos EUA, onde o sistema analógico havia atingido o limite de sua capacidade nas maiores áreas metropolitanas, e pela necessidade de se ter um sistema Pan Europeu na Europa, foi necessário dar início ao desenvolvimento de sistemas digitais que em princípio, além da maior capacidade, ofereciam as seguintes vantagens sobre os analógicos: técnicas de codificação digital de voz mais poderosas, maior eficiência espectral, melhor qualidade de voz, trabalham com bastante facilidade a comunicação de dados e facilitam significativamente a criptografia da informação transmitida.
Como resultado desse esforço, surgiram os sistemas GSM (Groupe Speciale Mobile/Global System for Mobile Communications) na Europa, o TDMA (Time Division Multiple Access), o CDMA (Code Division Multiple Access) nos EUA e o PDC (Japanese Personal Digital Cellular) no Japão.
O TDMA opera dividindo o tempo de um canal, que opera em uma determinada freqüência, em um certo número de partes e designando cada uma das diversas conversações telefônicas para cada uma dessas partes.
O CDMA, um forte concorrente do TDMA, é um sistema proprietário desenvolvido pela empresa QUALCOMM, baseada em San Diego, nos EUA. O sistema utiliza a técnica de espalhamento espectral e foi originalmente utilizado pelos militares para espalhar o sinal em uma faixa de espectro bastante larga, tornando as transmissões difíceis de interceptar ou mesmo interferir.
Existe também o CDMA de banda larga (Broadband CDMA ou B-CDMA), estando as patentes em poder da empresa InterDigital. Essencialmente, o B-CDMA opera partilhando o espectro de freqüência com as demais tecnologias celulares existentes.
O GSM foi adotado como padrão Europeu em meados dos anos 80 e introduzido comercialmente em 1992, operando na faixa de freqüência 935-960 MHz para recepção e 890-915 MHz para transmissão. O GSM possui uma arquitetura aberta, o que permite a combinação de equipamentos de diferentes fabricantes, possibilitando assim a manutenção de preços baixos. A seu favor, contabiliza-se ainda uma larga infra-estrutura já implantada de mais de US$ 50 bilhões de dólares, com mais de 150 redes celulares do tipo GSM-900, DCS-1800 e PCS-1900 com mais de 57 milhões de assinantes distribuídos em 98 países; mais de 45 milhões de assinantes se concentram somente na Europa Ocidental (23 países). O GSM é hoje, indiscutivelmente, o padrão mais popular implementado mundialmente.
Em resumo, os serviços de comunicações de segunda geração são baseados em sistemas de alto desempenho, alguns com capacidade, no mínimo, três vezes superior à dos sistemas de primeira geração. Caracterizam-se, em geral, pela utilização de tecnologia digital para transmissão tanto de voz quanto de sinalização.
Além dos sistemas celulares vistos até aqui, existe ainda uma outra linha de desenvolvimento, conhecida como "cordless systems" ou "cordless telephones", ou seja, sistemas sem fio ou telefones sem fio, ou ainda CT. Esses sistemas têm experimentado diferentes níveis de sucesso ao longo do tempo e encontram-se em uso em milhões de residências ao redor do mundo.
Estima-se que nos EUA existam mais de 60 milhões de telefones sem fio, dos mais diferentes tipos e/ou modelos. O seu uso era considerado ilegal na Europa nos anos 80, embora certamente um considerável número de aparelhos operasse em milhares de residências. Surgiu então um padrão europeu, o CT1 (Cordless Telephone 1), com 80 canais, operando nas faixas 914-915 MHz (móvel para base) e 959-960 MHz (base para móvel).
Vários novos padrões se sucederam ao CT1 e foram considerados digitais na medida em que digitalizavam o tráfego de voz para transmissão sobre a interface aérea. Uma das suas principais atrações é a qualidade do sinal, que é enviada a uma taxa de 32 kbit/s - os sistemas celulares digitais convencionais adotam geralmente taxas de até 13 kbit/s. Dentre esses padrões convém ressaltar o CT2 (Cordless Telephone 2), o DECT (Digital European Cordless Telephone), o PHS (Personal Handyphone System) desenvolvido no Japão e o PACS (Personal Access Communications Services ) proposto pelo Bellcore nos EUA.
O CT2 foi projetado para uso em ambientes domésticos e empresariais e pode ser usado como teleponto, ou seja, oferece ao usuário a possibilidade, quando este estiver próximo de cabinas ou postes devidamente equipados, de ingressar na rede de telefonia pública comum. O DECT oferece uma estrutura de comunicações sem fio para alta densidade de tráfego, telecomunicações de curta distância e cobre uma ampla gama de aplicações e ambientes. O PACS suporta serviços de voz, dados e imagens de vídeo para uso em interiores e microcélulas.
Como resposta à má qualidade de serviço oferecida por sistemas analógicos, à sua inabilidade de adequar capacidade à demanda e à elitização de seus serviços dada a exorbitância dos preços, surgiu, na Inglaterra, em 1989, o conceito PCN (Personal Communications Network). O "Department of Trade and Industry" (DTI), órgão governamental responsável pelo setor de telecomunicações do Reino Unido, disparou um processo de consulta sobre o desenvolvimento de um sistema rádio que fornecesse serviços bidirecionais de telecomunicações de alta qualidade, para ambientes fixos e móveis, a um custo acessível. A meta era o mercado de massa, constituído potencialmente por milhões de usuários, promovendo, desta forma, uma competição com o sistema celular. A arquitetura do sistema seria suportada por uma ampla estrutura microcelular para possibilitar o uso de terminais de baixa potência e, conseqüentemente, leves para serem transportados no bolso (pocket-size). A faixa de freqüência mais adequada estaria entre 1,7 e 2,3 GHz, por
estar menos congestionada que a faixa do celular convencional, em torno dos 900 MHz, e a atenuação adicional da nova faixa seria compensada pela menor dimensão das células. Nos EUA, esse serviço, que pretende ser cada vez mais o meio de comunicações entre pessoas e não entre lugares ficou, conhecido como PCS (Personal Communications Service). O termo PERSONAL ou PESSOAIS é visto como ponto-chave em termos mercadológicos porque captura a imaginação e inspira liberdade, individualidade e algo feito sob medida. As operadoras vêem nessa solução uma forma de melhorar os serviços já oferecidos onde se incluem atualmente os celulares, os "pagers" e a própria rede fixa de telefonia convencional.
Na Europa, as primeiras aplicações de PCS surgiram no final de 1993 com o sistema DCS-1800, uma variante do GSM operando com potências menores e em uma faixa de freqüência mais alta. Em janeiro de 1998, apenas na Alemanha, França e Inglaterra, existiam cerca de 3,7 milhões de assinantes nessa tecnologia.
Terceira Geração de Sistemas Móveis
Mesmo não estando ainda os sistemas de segunda geração totalmente amadurecidos e firmemente estabelecidos, já se trabalha intensamente no desenvolvimento da terceira geração. Este trabalho está sendo liderado mais uma vez pela Europa e patrocinado pelo ITUR (International Telecommunications Union - Radiocommunications sector) e ETSI (European Telecommunications Standard Institute). O objetivo é criar um sistema móvel de terceira geração por volta do ano 2000. Esse sistema está sendo denominado UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).
Progressos significativos já foram obtidos, como por exemplo a reserva de 230 MHz de espectro, com a aprovação de 127 países, na "World Administrative Radio Conference" (WARC) em 1992.
A topologia provável desse novo sistema será baseada em uma forma de arquitetura mista de células; células de tamanho variável serão implementadas com dimensionamento adequado para áreas geográficas específicas e em função das diferentes demandas de tráfego. Células diminutas, ou seja, picocélulas, instaladas em interiores, serão versões melhoradas das atuais tecnologias "cordless", com "handsets", isto é, aparelhos de assinante, bastante pequenos e leves; células maiores, ou seja, microcélulas e macrocélulas, poderão operar segundo características evoluídas a partir do GSM. "Handsets" diferentes precisarão reconhecer e operar indistintamente em pico, micro e macrocélulas. Ou seja, o objetivo é criar uma plataforma de rede SEM FIO, oferecendo aos usuários a possibilidade de acesso, através de ondas de rádio, como extensão do sistema telefônico do escritório quando se encontram no trabalho ou como telefone móvel convencional quando se encontram ausentes ou ainda como telefone principal de suas residências quan
do estão em casa.
A evolução em direção aos serviços de telecomunicações móveis universais, UMTS, muito provavelmente, deverá ter como base a estrutura do GSM. Econômica e tecnicamente falando, a criação de um padrão independente para o UMTS seria injustificável dado o enorme investimento para a viabilização das redes celulares digitais já em uso.
O objetivo do UMTS é prover um padrão universal para as comunicações pessoais com o apelo do mercado de massa e com a qualidade de serviços eqüivalente à rede fixa. Na visão UMTS, um sistema de comunicações deverá suportar diversas facilidades: (1) portadoras realocáveis, banda atribuível sob demanda (por exemplo, 2 Mbps para comunicações em ambientes internos e pelo menos 144 kbps para ambientes externos); (2) variedade de tipos de tráfego compartilhando o mesmo meio; (3) tarifação adequada para aplicações multimídia; (4) serviços personalizados; (5) facilidade de implementação de novos serviços (por exemplo, utilizando ferramentas de rede inteligente); (6) WLL (Wireless Local Loop) de banda larga, etc. O WLL de banda estreita tem sido utilizado em substituição aos fios/cabos de cobre para conectar telefones e outros dispositivos de comunicação com a rede de telefonia comutada pública, ou PSTN (Public Switched Telephone Network).
O GSM já atende a alguns destes requisitos, a uma taxa de adesão da ordem de 50 mil assinaturas por dia e prevêem-se algumas centenas de milhões de usuários por volta de 2002, época prevista para a entrada em operação do UMTS. Sem dúvida, o emprego em larga escala da tecnologia não pode ser o único fator a ser ponderado na adoção de padrões. Especificamente em relação ao UMTS, três quesitos são de primordial importância: (1) rádio acesso de banda larga; (2) "roaming" inteligente; e (3) alta capacidade. O GSM, em sua evolução natural, tem plenas condições de atender também a esses quesitos.
Os delegados do ETSI reunidos em Paris em 29/01/98 concordaram com a adoção de um padrão de interface aérea para a terceira geração que incorpora elementos de duas tecnologias: W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) e TDMA/CDMA (híbrido de "Time Division Multiple Access/Code Division Multiple Access"). A versão detalhada da solução européia será apresentada à ITU (International Telecommunications Union) em junho de 1998. A rede básica do sistema deverá ter como base o GSM.
O projeto de um produto pessoal como o terminal de assinante para o celular ou PCS vem também se tornando num desafio crescente para a indústria. Os terminais têm se tornado cada vez menores, mais leves, as baterias têm durado mais e os novos modelos que surgem apresentam sempre uma série de novas características e funcionalidades.
A Hewlett-Packard Co. e outros estão tentando concentrar todas as funções de um telefone em um cartão de crédito comum. Os laboratórios de pesquisa da British Telecom, Reino Unido, estão desenvolvendo um comunicador pessoal como peça de vestuário e que combine vídeo, telefonia, comunicação de dados e um assistente digital pessoal, conhecido como PDA (Personal Digital Assistant). A Sony vem trabalhando há anos num sistema que efetua traduções em tempo real, de forma que pessoas de países diferentes possam estabelecer uma conversação normal em línguas diferentes. Adicionalmente, todo esse poder de processamento deverá estar concentrado em um único "chip".
A AT&T, divisão de "Wireless Services", está introduzindo um equipamento que permite aos usuários enviar e receber dados em uma rede celular e que recebe "e-mails" no próprio terminal equipado com uma tela de cristal líquido, LCD (Liquid Crystal Display), com capacidade para três linhas. A Nortel já introduziu um terminal GSM que combina voz digital e serviço de dados e serve também como um organizador eletrônico pessoal. O novo "Nokia 9000 Communicator" pode enviar e receber "faxes", "e-mails" e mensagens curtas, ter acesso a serviços da Internet e bases de dados, públicas ou de corporações, funcionar como calendário, livro de endereços, bloco de rascunho e calculadora. A Alcatel e a Sharp Electronics desenvolveram terminais GSM equipados com telas com capacidade gráfica onde são apresentados ícones e teclados que permitem acesso a funções com apenas um toque.
A integração da tecnologia de computação com a de comunicações e a eletrônica de estado sólido deve se constituir na base para sistemas multimídia com fantásticos poderes de processamento. Virtualmente, dentro de algum tempo, qualquer indivíduo poderá ter acesso às comunicações sem fio e estará enviando ou recebendo "e-mails", "faxes", vídeo e, na maioria dos casos, utilizando dispositivos portáteis.
Mais detalhes sobre o assunto podem ser encontrados, por exemplo, nas seguintes publicações:
Hélio Waldman e Michel Daoud Yacoub: Telecomunicações - Princípios e Tendências, Editora Érica, 1997.
Ron Schneiderman: Future talk - The changing wireless game, IEEE Press, 1997.
Uyless Black: Emerging communications technologies, 2nd edition, Prentice Hall series in advanced communications technologies, 1997.
DIFERENÇAS DE PADRÕES ENTRE TDMA E CDMA
O Padrão TDMA (IS-54)
Tendo como requisito a compatibilidade com o sistema existente, foi aprovado pela TIA um padrãoTDMA com 30 kHz por freqüência portadora, designado originalmente por IS-54 (Interim Standard). Posteriormente passou a ser conhecido por D-AMPS digital. Esse padrão utiliza um TDMA com três usuários por portadora. O quadro tem a duração de 20 ms, correspondendo cada janela a 6,67 ms.
A taxa de transmissão na saída do codificador (VSELP - Vector Sum Excited Linear Predictive Coding) e de 7,95 kbit/s. O circuito corretor de erro (código convolucional de taxa 1/2) contribui com 5,05 kbit/s. Tem-se ainda mais 3,2 kbit/s do canal de controle e dos bits do sincronismo. Dessa forma, a taxa por usuário é de 16,2 kbit/s, o que leva a uma taxa de transmissão total de 48,6 kbit/s. A essa taxa, o uso de equalizadores poderia ser opcional, sendo recomendável apenas nas situações em que o retardo fosse superior a 2us. Entretanto, o emprego de equalização é previsto no padrão D-AMPS.
Na modulação Pi/4-QPSK, a transição de fase da portadora, é limitada a +Pi/4 e +Pi/4. Uma vez que não há transições de +Pi como no modulardor QPSK convencional, a flutuação da envoltória é substancialmente reduzida, permitindo o uso de amplificadoresde potência não lineares. É utilizada codificação diferencial filtro de roll-off igual a 0,35.
O processo de handoff é similar ao descrito no caso do GSM. A diferença é que no D-AMPS as medidas são feitas em um máximo de 12 ERBs, sendo a média das medidas feita em um período de 1 s. O resultado de todas as medidas é encaminhado para a ERB em uso.
Em relação à capacidade do sistema TDMA, é possível obter um ganho de 3,5 a 6 vezes a capacidade do AMPS analógico, dependendo da utilização de um plano otimista (conjunto de 4 células) ou pessimista (3 células) (Raith and Uddenfeldt, 1991). Em termos práticos, no entanto, admite-se para o TDMA um fator de ganho entre 3 e 4.
O emprego da ténica de alocação dinâmica dos canis poderá elevar essa capacidade por um fator entre 2 e 3. Para aumentar a capacidade, há também uma proposta denominada E-TDMA (Extended TDMA) que utiliza um canal de voz de 4 KHz (metade da taxa mostrada na Tabela 9.3) e que incorpora um multiplex estatístico para aproveitar as pausas na conversação. Teoricamente, pode-se chegar a um ganho da ordem de duas vezes o obtido com a tecnologia atual, que não deve ultrapassar um fator de 8. A título de infromação, os sistemas GSM apresenta, um ganho de capacidade em relação ao AMPS analógico na faixa de 2,5 a 3,5 (conjuntos de 3 a 4 células).
O Padrão CDMA (IS-95)
A tecnologia de espalhamento do espectro manteve-se durante muito tempo restrita a aplicações militares, aproveitando suas características de privacidade (dificuldade da interceptação) e resistência a sinais interferentes (intencionais ou não). Apenas na década de 80, o potencial dessa tecnologia passou a ser explorado também em aplicações comerciais.
No caso dos sistemas móveis celulares, o emprego como técnica de acesso na versão CDMA tem base na alta rejeição a sinais interferentes, tanto no que diz respeito às interferências inerentes ao próprio sistema (co-canal e canal adjacente)como para interferências externas. Nesse contexto, o uso de códigos ortogoncos e um cuidadoso controle do nível da potência transmitida das ERBs são procedimentos fundamentais. Como decorrência dessa propriedade, as seguintes características podem ser destacadas (Lee, 1991):
1. Reuso de todas as freqüências disponíveis - uma vez que todas as células compartilham o mesmo canal de RF, a coordenação de freqüências é desnecessário. Ainda de acordo com essa característica, vale ressaltar que apenas um único equipamento rádio é utilizado em cada ERB;
2. Aproveitamento de forma construtiva da interferência multipercurso, não sendo necessário o emprego de equalizadores de canal - no receptor multicanal (denominado RAKE) usado no sistema CDMA, a demodulação dos sinais que chegam por trajetos diferentes (multipercursos) é feita separadamente, obtendo-se um eficiente efeito de diversidade;
3.Procedimento de handoff suave (soft handoff) - os diversos canais do receptor RAKE substituem gradativamente o código da ERB em operação para o correspondente código da nova ERB. Assim, o handoff não se processa de forma brusca como nos sistemas que utilizam as técnicas FDMA e TDMA;
4.Permite utilizar naturalmente o fator da atividade vocal para aumentar a capacidade do sistema - considerando que, em média, em uma conversação o canal é ativado em apenas 35% do tempo, tendo em vista que a ausência de atividade vocal implica na inexistência de sinal no sistema. Essa característica é aproveitada na ampliação da capacidade do sistema;
5.Facilidade de compartilhamento de freqüência com outros sistemas - quando interferido, conforme comentado anteriormente, o sistema CDMA oferece alta rejeição a sinais interferentes. Como fonte de interferência, dentro de certos limites, a perturbação introduzida pelo CDMA pode ser controlada, uma vez que o espalhamento do espectro produz uma densidade de potência relativamente baixa na faixa ocupada.
Entretanto, além da tecnologia mais complexa, existem dois pontos usualmente criticados pelos opositores do sistema CDMA:
Interferência perto-distante (near-far-interference) - como todos os terminais móveis compartilham o mesmo canal, o sinal forte de um usuário próximo da ERB pode mascarar o sinal fraco de um usuário distante. Há necessidade de um efetivo controle do nível de potência do terminal móvel. Na prática, esse controle cobre uma faixa de 100 dB;
Necessidade de sincronismo - uma falha no sincronismo pode prejudicar todo o sistema. De forma a evitar tal situação, as ERBs são sincronizadas por meio de sinais provenientes de satélite GPS (Global Positioning System), enquanto os terminais móveis recebem sincronismo das próprias ERBs.
Em termos de capacidade, estudos teóricos mostram que o fator de ganho relativamente aos sistemas analógicos é da ordem de 20 (Lee, 1991) (Gilhousen et al., 1991). Entretanto, com base nas experiências realizadas em San Diego, Califórnia (Gilhousen et al., 1991) pode-se dizer que, no momentos, esses fator situa-se entre 8 e 10 (Cox, 1992).
As qualidades do sistema CDMA foram reconhecidas pela TIA em julho de 1992, ao qual foi atribuída a designação IS-95, passando a constituir o segundo padrão digital americano.
Salientamos que os padrões utilizados no Brasil o TDMA se diferem em alguns padrões como IS-136 e o Vôcoder.
Objetivo
O objetivo deste papel está para presente o Desenvolvimento Do CDMA Group's (CDG) vê em tópicos chaves com respeito para geração terceira (3G) e endereça alguma dos mais aspectos técnicos dos cdma2000 3G proposta. O papel também documentos as atividades contínuas dentro o CDG e corpos de padrões que estão tomando lugar ao cdma One ™ evolução e 3G padrões.
Experiência
Cdma One tem claramente demonstrado sua superioridade na segunda geração mercado sem fios. Em Setembro 1998, unicamente três anos depois o primeiro desenvolvimento comercial, havia 16 milhões assinantes em sistemas do cdma One globais. Acima De 35 países têm comercial um ou outro ou atividade de experiência contínua. O CDG tem acima de 100 membros de quens 40% são companhias baseadas exterior de América Do Norte, testemunho ao verdadeiramente internacional alcança de CDMA.
O CDG estabelecido a Iniciativa De Sistemas Avançada para fornecer um caminho de crescimento ao cdma One para próximos sistemas de geração. Metas Primárias da iniciativa inclue desenvolvimento de um padrão global que reuniões IMT-2000 requerimentos e outros serviços identificados como critical aos membros do operador, e evolução do graceful para próximos sistemas do cdma One de geração. A Iniciativa De Sistemas Avançada é uns meios aos membros do CDG para definir os requerimentos e prioridades ao cdma One e para colaborar com organizações de padrões internacionais e regionais para encontrar objetivos de indústria. Membros do CDG têm sido envolvidos com IMT-2000 desde seu inception.
Além Do trabalho da Iniciativa De Sistemas Avançada, a liderança do CDG é ativamente empenhada em indústria vastos esforços em 3G. O CDG está assegurando a evolução ligeira de Cdma One e o desenvolvimento de Cdma 2000 para encontrar as necessidades de operadores globais, habilitando a disponibilidade de 3G produtos e serviços começam em 1999.
Evolução de cdma One e Desenvolvimento de cdma2000
O caminho para 3G
Um grande acordo de atenção tem sido enfocada em 3G harmonization e convergence. Enquanto as crenças do CDG nas ITU' visão do s de um padrão global, nós estamos rapidamente construindo na fundação técnica de Cdma One para entregar muitos serviços avançados nos se aproximar futuro em um caminho que permite operadores a flexibilidade para oferecer esses serviços como as demandas de mercado. Os esforços do CDG são enfocados cerca uma estratégia de evolução de modo que capacidades podem ser introduzidas em fases durante os próximos anos poucos, baseados em e conduzindo às capacidades completas de cdma2000. A linha funda: O CDG está trabalhando agressivamente para habilitar rápido-trilha desenvolvimento do cdma2000 padrão.
cdma One é o unicamente tecnologia com uma evolução clara para 3G porque isto constrói no projeto e estrutura de today' sistema do s cdma One. Olhando 3G de um operator' perspectiva dos, preservação de investimentos feitos no infra-estrutura e espectro são edições significantes em definir requerimentos para migração de tecnologia. Serviços designados como "3G"vontade está disponível com o cdma One em existir assim como novas bandas de espectro. Este ponto é importante em considerando que a posição de estabelecida operadores que, ou são capazes de, para obter novo espectro. Este ponto está também vitalmente importante em desenvolver em regiões considerando que o allocation de espectro de PCS para 2G. Com O cdmaOne, operadores e assinantes nestas regiões podem ser os benefícios de tecnologia digital avançada enquanto assegurada seus investimentos são protegidos.
Evolução de tecnologias tal como GSM ao WCDMA, entretanto, requererá mudança significante de equipamento e atualizações dispendiosas.
Capacidades de evolução do cdmaOne tem já sido definida em padrões. IS-95B fornece ISDN vale até 64 kbps. A próxima fase de cdmaOne é um padrão sabe como 1XRTT e habilita 144 dados de pacote do kbps em um ambiente móvel. Outros recursos disponíveis quando o padrão é publicado em 1Q99 são um dois-dobra aumento em ambos tempo do standby e capacidade de voz. Não Menos Do Que essas vontade de capacidades está disponível em um cdmaOne existente 1.25 canal do MHz.
A próxima fase de evolução do cdmaOne incorporará as capacidades de 1XRTT, tamanhos todos de canal de apoio (5 MHz, 10 MHz, etc.), fornece circuito e dados de pacote vale até 2 Mbps, incorpora capacidades multimeias avançadas, e incluem uma estrutura para avançada 3G serviços de voz e vocoders, incluindo voz acima de pacote e dados de circuito. Esta fase da vontade padronizada seja completada por 4Q99.
Além Das capacidades da interface de ar do cdmaOne, evolução da ANSI-41 rede de núcleo habilitará assinantes para continuar beneficiar de serviços avançados oferecidos pela plataforma do cdmaOne. Investimento no infra estructure dispendioso e atualizações de rede estão não necessárias.
Os mitos e os fatos sobre valor de chip
O debate sobre cdma2000 e WCDMA convergence tem sido baseado no fato que essas CDMA-BASEADAS propostas têm definições de parâmetro certas que presente uma oportunidade para compromisso. A maior parte discutida e debatida parâmetro é a valor de chip de sistema. WCDMA usa um chip vale valor de 4.096 Mbps. cdma200 usa 3.6864 Mbps. WCDMA proponents compara a mais alta valor para mais força do cavalo e reclama o abaixado cdma2000 valor degrada performance. Este falsity requer clarification.
Forma de ondas de varias Bandas
Primeiro, WCDMA proponents reclama que a valor de chip do WCDMA fornece como muita como uma 10% melhora de capacidade acima de que de cdma2000. Isto deveria seria examinar sob um esboço do filme do realistic de como a vontade de tecnologia seja desdobrada, e deve incluir todos fatores performance de sistema emocionante. Enquanto alguns operadores desdobrarão 3G em como pequenos como 5 MHz de espectro muitas vontade usa allocations de 10, 15, ou 20 MHz. Isto é importante desde isto é o espectro usável, em conjunção com valor de chip, que afeta capacidade. Figuras 1-3 ilustram os esboços do filme do deployment para cdma2000 e WCDMA em 10, 15, e 20 MHz une respectivamente. Até Mesmo com o vigia requerido une como verificado em today' sistemas do s operational cdmaOne, mais grande capacidade global é alcançada com uma mistura de cdma2000 1X e 3X canais como comparados com usar canais do WCDMA. Com aquela configuração isto pode ser mostrado que até 13% melhora de capacidade é realizável em uma 20 MHz desenvolvimen
to ( 1 ).
Figura 1 Forma de ondas para cdma2000 e WCDMA em um 2x 10 operação em MHz
Figura 2. Forma de ondas para cdma2000 e WCDMA em um 2x 15 operação em MHz
Figura 3. Forma de ondas para cdma2000 e WCDMA em um 2x 20 operação em MHz
Examinando chip vale em contexto com outras características
Segundo, chip vale só não determina capacidade de sistema global. Para construir na analogia de automóvel mais antecipada referenciada, assumindo valor de chip é a unicamente fator capacidade emocionante é como assumindo pressão de pneu é a unicamente coisa distância de gasolina emocionante. Um Dos principais parâmetros em determinar a capacidade de um sistema do CDMA é a razão de energia por informação mordeu para densidade de espectro de força de barulho (Eb/Não) requerido alcançar o QoS certo (Qualidade de Serviço) requerimentos tal como formam ou morderam valor de erro. O Eb requerido/Nenhum valor conta com estrutura de moldura, coding e características de modulação, técnicas de diversidade e modelo de canal. A pequena diferença em chip vale entre 3.6864 Mcps e 4.096 Mcps tem impacto do negligible no Eb/Nenhum requerimento. Em Vez De, outro sistema projeta tal como estrutura de canal (incluindo estrutura do piloto), força controla mecanismos, técnicas de diversidade, eficiência do handoff, e baseia synchr
onization de estação tem um muito mais grande impacto em capacidade de sistema. O impacto de sistema projeta em capacidade é ilustrada em Tabela 1, onde a eficiência de espectro normalizada no Erlangs/MHz/célula para serviços de voz em um ambiente do veicular é mostrado, tomado do cdma2000 e o UTRA (WCDMA) RTT ( 2 ). Tabela 1 também contem a simulação resulta do relatório do RTT evaluation submetido pelo Chinês grupo do evaluation. Nós podemos ver que uma valor de chip mais grande NÃO traduz- dentro mais alta eficiência de espectro.
Tabela 1. Eficiência de Espectro para voz em um ambiente do vehicular: cdma2000 & WCDMA
Sistema Valor De Chip (Mcps) Eficiência De Espectro para Elo Adiantado/ Elo Inverter *
(Erlangs/MHz/ célula do Omni)
Evolução de Pessoa Evolução Chinesa
Cdma2000 3.6864 36.7/29 26.4/27.2
UTRA WCDMA 4.096 17.8/22.4 18.4/22
*Higher Erlangs/MHz/ Célula Do Omni iguala para mais grande eficiência
Consideração de emissão de força
Finalmente, que proponents do chip do WCDMA são os efeitos negativos em espectro usa e emissions de força por usar a mais alta valor de chip de valor. O sinal de interface de ar do CDMA de IMT-2000 necessita encaixar dentro um 5 espectro do MHz ao comply com freqüência diferente planeja ao redor do mundo. Por Exemplo, se desdobrado em um 5 espectro do MHz tal como no D, E, F Norte-americano blocos de PCS, o sistema do WCDMA como o FCC fora de banda requerimentos do emission. Todas tecnologias sem fios maiores usam vigia une ao spectra seu de sinal separado daqueles de serviços em bandas adjacentes. Isto é irracional para assumir aquele WCDMA pode operar sem tal vigia une proteção. Por Exemplo, o vigia une acostumado para separar IS-95 CDMA do TDMA/AMPS está 270 KHz em cada lado; o vigia une acostumado ao DECT separado de bandas de serviço adjacentes está 2.396 MHz à banda abaixada, e 1.052 MHz à banda superiora. Esta edição está particularmente significante aos sistemas do PDC no Japão, assim como em qualquer
parte há outro serviço operando na banda adjacente à IMT-2000 banda.
Advogados do WCDMA propõem usando mais filtrares complexos para endereçar este. Enquanto em teoria tal uma aproximação pode ser concebida, o filtrar requerido é duro para compreender dentro um 5 MHz bandwidth ( 3 ). Essencialmente, o purported 10% ganho de capacidade está não realizable no deployments prático que em muitos mercados necessitam considerar interferência de canal adjacente ou requerimentos do emission de força do FCC - não uma solução do realistic aos operadores.
Em resumo, valor de chip está não uma edição simples com uma causa direta e efetua relacionamento. Mais estado não necessariamente melhor. cdma2000 habilita 3G serviços sem o deployment arrisca e custo de WCDMA.
Convergence e Harmonization
O CDG tem estado ativamente tentando alcançar o ITU' meta do s de um padrão global para IMT-2000. Para aquela extensão, o CDG e seus membros têm estado ativos em cdma2000/WCDMA harmonization em corpos de padrões regionais (ARIB, ETSI, TIA, TTA, T1P1), discussões com os operadores globais, e encontrando com entidades de governo. Convergence pode habilitar um número de benefícios para consumidores, operadores, e fabricantes. ARIB (Japão) reconhecido este cedo em e tem estado instrumental em reduzir o número de diferenças entre cdma2000 e WCDMA para um punhado. Entretanto, algum WCDMA proponents não tem estado receptivo para esses esforços. As crenças do CDG nos benefícios de convergence, mas vontade não é capaz de alcançar isto só. Em qualquer caso, evolução do cdmaOne continua em uma trilha rápida, assegurando aqueles operadores podem entregar 3G serviços como as demandas de mercado.
Conclusão
O crescimento de tecnologia do cdmaOne é certa. Seja novas capacidades são rotuladas 3G ou não está não de importância substancial desde o desafio real está tendo serviços avançados prontos para mercado quando clientes exigem eles, e entregando esses custo de serviços efetivamente. Resultados Qualquer Coisa dos 3G processo de padrões, vontade dos operadores do cdmaOne tem soluções padronizadas que habilitam 3G serviços com um caminho de crescimento claro de today' sistemas do s.
A melhora assume aquela capacidade está diretamente proporcional para valor de chip, ignorando outras diferenças em sistema projeta entre cdma2000 e WCDMA.
Para melhores Detalhes podem ser encontrados no site de WEB DO ITU: http://www.itu.int/imt/2-radio-dev/index.html.
Isto tem sido mostrado em "IMT-2000 Chip Do CDMA Vale Seleção," T1P1 Hoc De Anúncio Do Harmonization, 98-024, Agosto 19, 1998, Portland, OU, que até mesmo com um difícil para compreendido, filtrar complexo, o 4.096 Mcps vale sinal não encontra o FCC de requerimento do emission de banda para um 5 MHz deployment. Um 129-tap filtrar do FIR foi assumido ao sinal do WCDMA. O cdma2000 sinal pode encontrar os requerimentos do FCC por usar uns 48-tap filtrar.
Princípios de CDMA
A META DE ESPALHA ESPECTRO é um aumento substancial no bandwidth de um informação paciência sinal, longe além de que necessitado para comunicação básica. O aumento do bandwidth, enquanto não necessário para comunicação, pode mitigate os efeitos nocivos de interferência, deliberate um ou outro, gosta de um jammer militar, ou usuários co-canal iguais, inadvertidos. O mitigation de interferência é uma certa sabida propriedade de todo espalha sistemas de espectro. Entretanto o uso cooperativo destas técnicas em um comercial, não militar, ambiente, para eficiência do optimize spectral foi um avanço do conceptual maior.
ESPALHE sistemas de ESPECTRO geralmente caem dentro um de duas categorias: hopping de freqüência (FH) ou seqüência direta (DS). Em ambos synchronization de casos de transmissor e receptor é requerido. Ambos formulários podem ser considerados como usando um pseudo-aleatório carregador, mas eles cria aquele carregador em caminhos diferentes.
HOPPING DE FREQUÊNCIA está tipicamente efetuando por ligeiro mudando de rápido-colocado synthesizers de freqüência em um pseudo-aleatório modelo. As referências podem ser consultadas para discussões adicionais de FH, que está não uma parte de CDMA comercial.
CDMA usa um formulário de seqüência direta. Seqüência Direta está, em essência, multiplicação de um mais waveform de comunicação convencional por um pseudonoise (PN) ±1 seqüência binária no transmissor.
Nós estamos tomando algumas liberdades com os detalhes. Em realidade espalhando toma prior de lugar para qualquer modulação, inteiramente no domínio binário, e os sinais transmitidos estão cuidadosamente bandlimited.
Uma segunda multiplicação por uma réplica da mesma ±1 seqüência no receptor recupera o sinal original.
O barulho e interferência, sendo uncorrelated com a seqüência do PN, torna-se barulho igual e aumenta no bandwidth quando eles alcança o detector. A sinal-para-barulho razão pode ser acentuada por narrowband filtro que rejeita a maior parte da força de interferência. Isto é freqüentemente dito, com alguma licença poética, que o SNR é acentuado pelo assim chamado processando W De ganho/R, onde W é o bandwidth espalhado e R é a valor de dados. Isto é uma verdade parcial. Uma análise cuidadosa é necessitada para com exatidamente determina a performance. Em IS-95A CDMA W/R = 10 registro(1.2288 MHz/9600Hz) = 21 dB ao 9600 bps vale conjunto.
Seqüência Direta Espalha Espectro
Nesta página nós mostramos como espectro de seqüência direto espalhando altera a estatística do detection de um sistema de comunicação. O resultado maior é a propriedade do averaging de interferência que nós estimativas de capacidade de sistema. A intenção aqui está fazer a matemática corretamente, ou em a mínima para delinear os passos da análise.
O CDMA comercial espalhando é quadrature em ambos transmitido e canais inverteres. Como um prelude para análise daquele sistema nós primeiro BPSK considerado espalhando. Extensão para caso do QPSK é fácil uma vez nós temos os resultados do BPSK.
Pseudo-aleatório Espalhando Seqüências
Nesta seção nós aproximamos o PN binário real espalhando seqüências por um Bernoulli ideal (moeda-arremessado) seqüência com resultados do equiprobable. Que é Pr[0] = Pr[1] = 1/2, com todo independente de experiências. Mapping o (0, 1) seqüência para uma (+1, -1) seqüência de modulação do discrete {umn}, o autocorrelation do último é uma função do Kronecker delta, que está
As seqüências reais têm desligado-tempo correlations do pedido de 1/N, onde N é o comprimento da seqüência. Esta aproximação é certa justificada em prática porque as fases do RF relativas aleatórias do interferers tende remover o pequeno viés que a aproximação.
Representações Alternativas
Em transmissores o maior caminho conveniente para impor espalhando em dados está usualmente modulo-duas adição (exclusiva OU) em lógica binária-estimada convencional. No mundo do analog aqueles valores binários são representados por sinais do bipolar. A modulo-duas adição binária é equivalente para multiplicação do analog por ±1, fornecido binário 1 mapas ao bipolar -1 e binário 0 mapas para +1.
Nós também referiremos ao modulators de impulso. O modulator de impulso aceita uma binária-estimada entrada, mas produz- uma saída de impulso do bipolar.
Essas representações alternativas não deveriam causar qualquer confusão. Eles sube freqüentemente bastante que nós vamos não especificamente chamamos atenção para eles.
Synchronization
Aos propósitos desta análise nós assumimos aquele tempo e synchronization de freqüência tem sido alcançado por meios nós fazer não preocupamos sobre por agora.
Uma Nota nas Diferenças entre os modelos analisados aqui e a coisa real ...
Canal Do CDMA Adiantado
O QPSK modela que nós parecidos ao Canal Do CDMA Adiantado exceto nós negligenciamos o orthogonal channelization. Nós assumimos aqui que as seqüências espalhadas estão completamente uncorrelated entre os usuários. Há duas consequências desta suposição. Primeiro, isto meios que os usuários ativos nos vários canais de um estação de base interfere com um outro somente como se eles pode se eles veio de estações diferentes. Segundo, isto meios que as expectativas das amplitudes do detection de chip dependem unicamente na existência do usuário endereçada, e tem nenhumas contribuições dos outros usuários.
Nenhum destes é verdadeiro no Canal Do CDMA Adiantado real. Primeiro, não unicamente é as seqüências espalhadas correlacionadas, eles são especificamente projetadas estar rigorosamente orthogonal acima do span de 64 chips, que é o span de um símbolo de código do FEC. Este meios que os termos de interferência mútuos são correlacionados em tal um caminho que quando as amplitudes são summed para fazer um símbolo de código macio, eles os outros-canal termos de interferência rigorosamente cancelam. Segundo, o há uma contribuição à amplitude do detection de meio de todo os canais de código. Isto está precisamente aquela propriedade que deixada nós separo os canais de código no receptor por seletivamente de-coberto com o canal de código desejado.
O efeito do orthogonal channelization está reduzir a interferência mútua entre os usuários. Enquanto o cancellation está não perfeito em um sistema real devido ao multipath inevitável, isto ajuda, e contribue algo à capacidade adiantada.
Canal Do CDMA Inverter
O QPSK modela que nós muitos parecidos ao Canal Do CDMA Inverter exceto à modulação de offset. Isto não afeta a conclusão primária sobre averaging de interferência em qualquer caminho significante.
Estatística
Os cálculos nós estão fazendo aqui pertencendo unicamente aos segundos perdido (i.e., meio e variação) de um chip único do DSSS demodulator. A performance de sistema global conta com o coding que toma exterior de lugar o domínio das espalhadas-despreading operações. O elo adiantado, para propósitos de calcular símbolo energia-para-barulho razões, está essencialmente coded de repetição. Que está, cada símbolo de código do FEC é repetido 64 tempos. O SNR de seu dado estatístico do detection está aproximadamente 64 tempos (18 dB mais grande que) o por-chip SNR porque o 64 coherently de soma de chips, enquanto a moda do rms de soma de variações. Subseqüente ao dado estatístico do detection de decisão macio, um deve considerar a performance do Viterbi decoder para indagar o SNR global (Eb/N0 performance. Veja, por exemplo, livro do CDMA DO Viterbi.
O elo inverter está algo mais difícil porque o receptor deve formar 64 metrics de decisão de 256 chips, e as contribuições de barulho para aquelas 64 metrics são correlacionadas. Uma análise desta situação pode ser encontrada (até nós obtemos cerca para escrever isto aqui) no Proakis, pp. 807-810.
Nosso propósito aqui está mostrar como os efeitos de interferência de acesso múltipla e jamming possível e interferência pode ser prestada contas em nossos cálculos de capacidade e ligam orçamentos por um cálculo simples de uma densidade do spectral de força de barulho efetiva. Os sinais indesejados podem ser modelados, até o elo de comunicação é interessado, barulho termal igual. dentro o bandwidth espalhado.
Se você deseja ver todo os detalhes ...
. . Continue para Estatística De Receptor Do BPSK
... ou se você somente deseja o principal ponto, isto é a propriedade do averaging de interferência.
O resultado primário de todo o gore matemático é que o efeito de interferência mútua e jamming está, para maiores propósitos, os mesmos como um barulho total efetivo nivela de
onde N0 o barulho termal está nivelando do receptor, e P interf é o em-banda total (dentro a banda espalhada de W De largura = 1.25 MHz) força de interferência.
Esta propriedade do averaging de interferência é o benefício direto primário do uso de CDMA.
QPSK Espalhando - Estatística De Receptor
A versão do QPSK do modulator duplica a estrutura do BPSK, mas com um carregador do quadrature RF aplicado (Figura 9).
Figura 9 QPSK modulator de seqüência direto.
O modelo de canal é o mesmo como o caso do BPSK (Figura 10).
Figura 10. Modelo de Canal.
O demodulator também duplica o BPSK demodulator com um quadrature oscillator local (Figura 11). O sinal muda no canal do quadrature pode ser pensado de como conjugando o carregador complexo e espalhando amplitudes de seqüência.
Figura 11. QPSK demodulator de seqüência direto.
Nós podemos a maior parte do shortcut da matemática aqui por noting que cada dos canais do QPSK, Eu e Q, está exatamente gostando do modelo do BPSK, exceto aquela metade a energia de sinal aparece em cada canal, assim nós repor com /2. O barulho e interferência, na utra mão é a mesma em cada canal, de modo que expressões são inalteradas. Os meios de amplitude do detection e variações estão agora
A mensagem aqui é que a sinal-para-barulho razão
é inalterado. A razão ao quadratura espalhando está realmente para certificar-se que a interferência mútua entre os usuários e entre estações é uniformemente distribuida em fase. Isto de outro modo contribue nada para performance.
Te recomiendo que visites las siguientes direcciones de Internet:
