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CENTRO UNIVERSITÁRIO MAURÍCIO DE NASSAU
BACHARELADO EM ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES
PROJETO DE RÁDIO FREQUÊNCIA APLICADO A REDES 3G(WCDMA) PARA
AS CIDADES DO RECIFE-PE E JABOATÃO DOS GUARARAPES-PE
OZEANE DIONIZIO DA SILVA
RECIFE
2012
1
PROJETO DE RÁDIO FREQUÊNCIA APLICADO A REDES 3G(WCDMA) PARA
AS CIDADES DO RECIFE-PE E JABOATÃO DOS GUARARAPES-PE
OZEANE DIONIZIO DA SILVA
Orientador: Profº Paulo Novaes de Souza Filho
Co-Orientador: Eng.José Edvaldo Silva Silveira
RECIFE
2012
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à
Faculdade Maurício de Nassau, como requisito
para obtenção de título de Bacharel em Engenharia
de Telecomunicações.
2
3
Dedico este trabalho a minha família, minha mãe
Severina Maria da Silva e ao meu esposo Eclezio
Mendes.
4
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao meu Deus, por tudo que ele tem feito na minha vida por ter me
dado capacidade para enfrentar os desafios da vida e por ser a minha rocha forte
em todos os momentos.
Agradeço a minha família por sempre me apoiar, a minha mãe Severina Maria
da Silva que sempre acreditou em mim. Ao meu pai José Dionizio da Silva, por
sempre me apoiar nas minhas decisões. Ao meu esposo Eclezio Mendes, por está
sempre está ao meu lado. Aos meus irmãos Oseas Dionizio e Débora Maria pelo
incentivo.
Agradeço aos professores da Faculdade, especialmente ao Professor Paulo
Novaes de Sousa Filho, meu orientador pela paciência e orientações para que este
trabalho viesse ser concluído. Agradeço ao meu Co-Orientador, José Edvaldo Silva
Silveira por todos os conselhos e apoio durante a elaboração desse trabalho.
Agradeço aos colegas de turma, pela boa convivência e aprendizado ao
decorrer desses cinco anos.
5
RESUMO
SILVA, Ozeane Dionizio. PROJETO DE RÁDIO FREQUÊNCIA APLICADO A
REDES 3G(WCDMA) PARA AS CIDADES DO RECIFE-PE E JABOATÃO DOS
GUARARAPES-PE. Monografia (Graduação em Engenharia de Telecomunicações)
Faculdade Maurício de Nassau. Recife, 2012.
O presente trabalho destina-se a realização de um projeto de rádio
frequência aplicados a redes móveis de terceira geração (3G) através do
sistema WCDMA (Wideband Code-Division Multiple Access) ou Múltiplos
Acessos por Divisão de Código em Banda Larga. Projeto este que será
implantado nas cidades do Recife-PE e Jaboatão-PE, O mesmo será
comparado com as redes 3G que já estão em operação nestas cidades,
verificando assim as possibilidades de melhoria de qualidade nas redes atuais
instaladas.A técnica aplicada neste projeto (WCDMA) desempenha um
importante papel na concretização das comunicações móveis multimídias,
porque tem quase o mesmo desempenho de transmissão das comunicações
com fio, para distribuir serviços de multimídia em banda largura, apresentando
desempenho bem superiores se comparados com os padrões de tecnologia
de 2ª geração. Apesar de hoje já se falar muito na tecnologia 4G, o LTE
(Long Term Evolution) ou Sistema de Evolução de Longo Prazo, as redes 3G
ainda são bastantes novas e continuam em expansão no Brasil e em vários
outros países, existindo assim a necessidade crescente de melhoria de
qualidade e desempenho das mesmas.
Palavras Chaves:
WCDMA; Banda Larga.
6
ABSTRACT
SILVA, Ozeane Dionizio. DESIGN OF A RADIO FREQUENCY APPLIED
NETWORK 3G(WCDMA) FOR CITIES AND THE RECIFE-PE E JABOATÃO OF
GUARARAPES-PE. TCC (Graduate School Engineering) Mauricio de Nassau
Faculty. Recife, 2012.
This paper intended to carry out a project of radio frequency applied to mobile
networks of third generation(3G) system WCDMA (Wideband Code-Division Multiple
Access). Project that will be deployed in the cities of Recife-PE and Jaboatão -PE,
the same will be compared to 3G networks that are already in operation in these
cities, thus verifying the potential for quality improvement in current installed
networks.
The technique applied in this project (WCDMA) plays an important role in
delivering mobile multimedia communications, because it has almost the same
transmission performance of wired communications, to deliver multimedia services
banda in width, with far superior performance compared to standards technology 2nd
generation.
Despite much talk today already in 4G technology, LTE (Long Term
Evolution), 3G networks are still quite new and still expanding in Brazil and in several
other countries, so there is a growing need for improved quality and performance of
same.
Key Words:
WCDMA; Broadband
7
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................11
1.1 Justificativa ................................................................................................................. 13
1.2 Objetivo Geral ............................................................................................................ 14
1.3 Objetivo Específico ..................................................................................................... 15
2. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS CELULARES .........................................................................16
2.1 Sistemas Celulares de Primeira Geração (1G) ........................................................... 16
2.2 Sistemas Celulares de Segunda Geração (2G) .......................................................... 17
2.2.1 Estrutura do Sistema Global de Comunicação Móvel .............................................. 18
2.2.2 TDMA - Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo ....................................................... 19
2.2.3 CDMA - Acesso Múltiplo por Divisão de Código ...................................................... 21
2.2.3.1 Códigos de Espalhamento .................................................................................... 22
2.3 Sistemas Celulares de Terceira Geração (WCDMA) .................................................. 23
2.4 Sistemas Celulares de Quarta Geração (4G) ............................................................. 24
3 SISTEMA WCDMA ....................................................................................................... 26
3.1 Sistema de Arquitetura da Rede WCDMA .................................................................. 28
3.2 Largura de Banda e Taxa de Chip .............................................................................. 31
3.3 Taxa de Dados e Fator de Espalhamento .................................................................. 31
3.4 Códigos de Correção Direta de Erro ........................................................................... 32
3.5 Tipos de Canais ......................................................................................................... 33
3.6 Enlace de subida ........................................................................................................ 34
3.7 Enlace de Descida ..................................................................................................... 35
3.8 Transmissão Multicódigo ............................................................................................ 36
4. O Canal Rádio Móvel ...............................................................................................................37
4.1 Canal de Rádio de Multipercurso................................................................................ 37
4.1.1 Propagações em Regiões de Diferentes Topologias ................................................39
4.2 Controle de Potência .................................................................................................. 40
4.3 Controle de Handovers ............................................................................................... 41
4.3.1 Modulação e Sincronização .........................................................................................41
4.3.1.1 Modelo de Hata (Okumura-Hata) ............................................................................43
4.3.1.2 Modelo estendido de Hata para PCS (COST-231) ...............................................44
5. PLANEJAMENTO DE REDE ...................................................................................................45
5.1 O Projeto .................................................................................................................... 46
8
5.1.1 Funcionamento dos blocos ..........................................................................................47
5.1.2 Dimensionamento das Macro-células .........................................................................48
5.1.3 Dimensionamento da Carga para Serviço de Voz .....................................................49
5.1.4 Determinação da potência mínima recebida para dados e voz para a carga do
projeto ......................................................................................................................................51
5.1.5 Determinação da atenuação no enlace de subida (Uplink) ......................................54
5.1.6 Determinação da atenuação no enlace de descida (Downlink)................................55
5.1.7 Cálculo do Raio da Célula para Áreas Urbanas Densas ..........................................59
5.1.8 Cálculo do Raio da Célula para Áreas Urbanas ........................................................61
5.1.9 Cálculo do Raio da Célula para Áreas Suburbanas ..................................................62
5.2 Cálculo da Área da Célula .......................................................................................... 63
5.2.1 Determinação da quantidade de células na cidade de Recife-PE ...........................65
5.2.2 Determinação da quantidade de células na cidade de Jaboatão-PE ......................66
6. CONCLUSÃO ............................................................................................................................70
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................................70
9
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABREVIATURA PORTUGUÊS INGLÊS
3GPP Parceria para Projeto de Sistema de Telefonia Móvel de Terceira Geração
3rdGeneration Partnership Project
ANATEL Agência Nacional de Telecomunicações
National Telecommunications Agency
AMPS Sistema de Telefonia Avançado Advanced Mobile Phone
BER Taxa de Erro de Bit Bit Error Rate
BSC Controlador de Estação Rádio Base
Base Station Controller
CDMA Acesso Múltiplo por Divisão de Código
Code Division Multiple Access
CN Núcleo da Rede Core Network
EDGE Aumento de taxa de Dados para Evolução do GSM
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
FDD Multiplexação por Divisão de Frequência
Frequency Division Duplex
GSM Global System for Mobile Communications
Sistema Global de Comunicações Móveis
GPRS Serviços Gerais de Pacotes General Packet Radio
HLR Registro de Localização do Usuário
Home Location Register
LTE Sistema de Evolução de Longo Prazo
Long Term Evolution
QoS Qualidade de Serviço Quality of Service
RF Frequência de Rádio Radio Frequency
RNC Controlador de Rede Rádio Radio Network Controller
TDD Multiplexador por divisão de tempo
Time Division Duplex
TDMA Acesso múltiplo por Divisão de Tempo
Time Division Multiple Access
ITU União Internacional de Telecomunicações
International Telecommunications System
UMTS Sistema Universal de Telecomunicações Móveis
Universal Mobile Telecommunications System
UE Equipamento do usuário User Equipment
UTRAN Rede Terrestre de Acesso Rádio UMTS
UMTS Terrestrial Radio Access Network
USIM Módulo de Identificação do Usuário do sistema UMTS
UMTS Subscriber Identity Module
WCDMA Acesso Múltiplo por Divisão de Código em Banda Larga
Wide Code Division multiple Access
FDMA Acesso múltiplo por Divisão de Frequência
Frequency Division Multiple Access
10
VLR Visitor Location Register Registrador de Localização de Visitantes
SGSN Serving GPRS Support Node Nó de Suporte de Serviço GPRS
GGSN Gateway GPRS Support Node Nó de Suporte de Gateway GPRS
PCS Personal Computer Computador Pessoal
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1. INTRODUÇÃO
Devido à expansão das telecomunicações no mundo, o mercado
consumidor destas tecnologias torna-se cada vez mais exigentes por
melhores qualidades de serviços, observa-se uma demanda cada vez maior
por serviços de alta velocidade (novos serviços de dados), o que impõe às
telecomunicações a busca constante por inovações e eficiência nos serviços
prestados. Daí as evoluções das gerações celulares, atualmente na fase de
transição da terceira geração (3G) para a quarta geração (4G). Observa-se o
crescimento no número de usuários dos sistemas celulares no Brasil e no
mundo ao decorrer dos anos, conforme a figuras 1.1 e 1.2.
Figura 1.1: Celulares no Mundo
(Fonte:<http:// www.teleco.com.br/ncel.asp>)
Dados da Anatel (Agência Brasileira de Telecomunicações) indicam
que o Brasil terminou Ago/12 com 257,9 milhões de celulares. A tabela 1.1
mostra o aumento de 49,6% ao ano para a demanda da tecnologia WCDMA,
o que mostra o interesse dos brasileiros por serviços de dados de alta
velocidade, download de vídeos e imagens de alta velocidade.
12
Figura 1.2 Crescimento das adições Líquidas Mensais devido aumento dos números de
aparelhos celulares no Brasil.
(Fonte:<http:// www.teleco.com.br/ncel.asp>)
Tabela 1.1- Celulares por tecnologias no Brasil
Tecnologia Dezembro Agosto de 2012
2011 Nº Celulares Cresc. mês
Cresc. ano
GSM 199.517.351 194.660.123 75,48% -0,40% -2,40%
WCDMA 33.240.409 49.739.224 19,29% 4,3% 49,6%
CDMA 1.599.747 837.303 0,32% -
10,20% -
47,70%
TDMA - - - - -
Term. Dados Banda larga - 6.340.146 2,46% 1,50% -
Term. Dados M2M - 6.324.577 2,45% 2,40% -
Total 242.231.503 257.901.373 100,00% 0,6% 6,50%
(Fonte:< http://www.teleco.com.br/ncel.asp>)
13
1.1 Justificativa
Devido ao tráfego de dados aumentarem vertiginosamente nos
sistemas celulares, como motivos, pode-se citar:
A evolução da microeletrônica, que possibilitou a massificação e
transformação dos aparelhos celulares em verdadeiros dispositivos
multimídia, integrando recursos de imagem, som e vídeo com suporte às
últimas novidades da informática, como fotografia digital, música em formatos
digitais estabelecido pelo Grupo de Especialista em Imagens com movimento
(MPEG- Moving Picture Experts Group), jogos e aplicativos de comunicação
em tempo real. O telefone celular deixou de ser unicamente uma necessidade
para tornar-se um ícone de consumo popular.
A difusão explosiva da Internet e suas novas aplicações e conteúdos
multimídia- música, vídeos, jogos, comunidades virtuais e interatividade, que
demandam acessos cada vez mais rápidos.
Para atender ao alto tráfego de dados, a ITU (International
Telecommunication Union ) ou União Internacional de Telecomunicações
estabeleceu o padrão IMT-2000 e, em seguida, começou um programa de
desenvolvimento da base para os sistemas móveis 3G.
O projeto I MT-2000 (International Mobile Telecommunications) padrão global
para a terceira geração (3G) de comunicação sem fio, definido pela ITU,
definiu os requisitos de um sistema celular 3G, tais como:
Altas taxas de dados: 144Kbps em qualquer ambiente e 2Mbps em
ambientes indoor;
Transmissão de dados assimétrica e simétrica;
Serviços baseados em comutação de circuitos e comunicação de pacotes;
Qualidade da voz comparável à rede fixa;
Melhor eficiência espectral;
Vários serviços simultâneos para usuários finais como serviços multimídia;
Uma família de padrões para todas as aplicações e todos países;
Incorporação suave dos sistemas celulares 2G;
14
Capacidade de um usuário de uma rede para obter conectividade em
áreas fora da localidade geográfica onde está registrado (Roaming) global;
Arquitetura aberta para a rápida introdução de novos serviços e
tecnologias.
O UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) é o temo adotado
para designar o padrão 3G estabelecido como evolução do GSM. Utilizando
como interface rádio o WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access),
ele se caracteriza pela realização de comutação de pacotes na transmissão
dos dados, permitindo altas taxas de dados e a possibilidade de serviços
multimídia.
1.2 Objetivo Geral
Os sistemas de comunicação celulares em operação ainda são
limitados em alguns aspectos. Assim há uma série de pesquisas para se
introduzir novas técnicas que aumentem as taxas de transmissão, para que
melhorem a capacidade de cobertura e aumentem a qualidade da recepção
com pequena relação sinal-ruído.
O projeto visa à alocação de recursos para melhor atender à demanda
de comunicação por parte dos usuários. Faz-se necessário a coleta de dados
referente às cidades em estudo, como valor do raio das células, topologia das
áreas, as condições de propagação, o espectro disponível, entre outros
fatores, pois estes elementos têm relação direta com os custos de
implantação e operação do sistema.
15
1.3 Objetivo Específico
Desenvolver um projeto de rede WCDMA, para as cidades de Recife-
PE, Jaboatão dos Guararapes-PE e fazer comparações com as redes 3G,
atualmente instaladas, verificando assim as modificações viáveis, para melhor
eficiência das redes atuais.
16
2. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS CELULARES
Desde a criação dos primeiros sistemas celulares, eles foram divididos
em gerações, para que haja um melhor entendimento das evoluções dos
sistemas em relação padrão anterior, como se pode observar pela figura 2.1:
Figura 2.1: Histórico do 1G, 2G, 3G, 4G
(Fonte: BATES, 2002)
2.1 Sistemas Celulares de Primeira Geração (1G)
A primeira Geração de sistemas celulares estava apenas concentrada na
comunicação de voz. No início, os sistemas analógicos AMPS (Advanced Mobile
Phone System) ou Serviço de Telefonia Móvel Avançado foram desenvolvidos nos
Laboratórios Bell entre os anos de 1964-1974, como afirma William C.Y. Lee (LEE,
2006).O AMPS utilizava modulação FM com uma largura de banda de 30kHz, canal
este usado tanto para sinalização quanto para voz.
17
O AMPS caracterizou-se basicamente por ser analógico e utilizar modulação
em frequência para voz FSK (Frequency Shift Keyin) ou modulação digital
Chaveamento por Deslocamento de Frequência para sinalização, além de utilizar a
técnica de Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência FDMA (Frequêncy Division
Multiple Acess) para acesso múltiplo e permitir a transferência automática de
ligações entre sistemas (roaming) entre os diferentes provedores de serem serviços
desde que adotem o mesmo sistema ,segundo José Umberto. Sverzut (SVERZUT,
2005).
2.2 Sistemas Celulares de Segunda Geração (2G)
Devido ao crescimento muito rápido do número de assinantes, a limitação do
Sistema AMPS tornou um problema. Havia também a necessidade de padronização
entre os sistemas, daí iniciou-se o desenvolvimento dos sistemas digitais.
Maior capacidade, técnicas de codificação de voz mais eficientes, maior
aproveitamento espectral, melhor qualidade de voz, facilidade para comunicação de
dados, eram entre outras vantagens dos sistemas digitais em relação aos sistemas
analógicos.
Com a necessidade de aumento de capacidade de transmissão, os
americanos propuseram três padrões: IS-54 (AMPS digital), IS-136 (TDMA digital) e
IS-95 (CDMA digital). Na Europa com a proposta de uniformização criou o GSM
(Global System for Mobile Communication) ou Sistema Global de Comunicação
Móvel. Essa união de esforços tornou o sistema GSM o principal representante
mundial na segunda geração. A integração permitiu o aumento da escala de
produção de equipamentos e atraiu os grandes fabricantes do mundo. A presença
de vários competidores no mercado fez o preço dos produtos GSM torna-se mais
competitivo (SVERZUT, 2005).
A proposta principal dos padrões de segunda geração era oferecer telefonia
para o usuário e, desta forma, os protocolos de transmissão de dados de segunda
geração abrangem apenas adaptações do canal de voz para transferência de bits de
dados. A consequência desse fato é que as taxas máximas de transmissão são
18
baixas, não permitindo a implantação de novos serviços, que necessitam de taxas
maiores (SVERZUT, 2005).
2.2.1 Estrutura do Sistema Global de Comunicação Móvel
A estrutura do GSM é composta de oito encaixes (slots) de 577µs, o que faz
com que a duração total do quadro seja igual a 4, 616 ms. O bit sinalizador (flag)
adjacente a cada rajada de dados de 57 bits é usado para identificar se os bits de
dados representam voz digitalizada ou outro sinal portador da informação. Os
últimos três bits (a cauda) que são todos de nível lógico zero são usados na
decodificação convolucional dos bits de dados codificados do canal. Os 26 bits da
sequência treinamento na metade do slot de tempo são usados para equalização do
canal. Finalmente o tempo de guarda, que ocupa 8,25 bits, está incluído no final de
cada slot para evitar que rajadas de dados recebidos na estação base a partir de
usuários móveis se sobreponham um com outro; isso é conseguindo não
transmitindo sinal durante o tempo de guarda, conforme mostra a figura 2.2.1 , por
Simon. Haykin (HAYKIN, 2008).
Figura 2.2.1: Estrutura de quadro de um sistema de comunicação GSM.
(Fonte: HAYKIN, 2008)
19
Onde:
TS: Slot de tempo;
T: Cauda (bits);
F: Flag (sinalizador);
Train: Intervalo de treinamento;
Guarda: Intervalo de tempo de guarda.
A eficiência de quadro de um sistema TDMA é definida como o número de
bits que representam os sinais portadores da informação (por exemplo, a voz
digitalizada), expresso como uma porcentagem do número total de bits incluindo o
processamento em excesso (overhead) que são transmitidos num quadro. Sendo
que cada slot é composto de 156,25 bits, dos quais 40,25 são de overhead
(desconsiderando os 2 bits de flag) a eficiência do quadro GSM é dada pela relação
dos bits de overhead e o total dos bits que compõem o slot :
.
Porém apesar das melhorias, em relação à primeira geração os sistemas de
segunda geração esbarraram em suas próprias limitações. Pois com o progresso de
globalização, houve a necessidade ainda maior que todos os sistemas celulares
estivessem integrados para prover mobilidade e funcionalidade. Outra limitação é
que o mercado cada vez mais em ascensão demandava por transmissão de dados
em atlas taxas para realização de novos serviços, entre eles, principalmente acesso
à internet (SVERZUT, 2005).
2.2.2 TDMA - Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo
Em termos conceituais o sistema FDMA opera particionando o espectro de
rádio pré-definido (definição feita por Agências Reguladoras para comunicações
wireless) entre os usuários. Portanto, o sistema FDMA pertence ao 'mundo'
20
analógico. Em contraste com O TDMA opera particionando intervalos de tempo pré-
definidos entre os usuários. Essa alternativa para o acesso múltiplo sobre a divisão
do tempo pertence ao mundo digital em expansão que continua melhorando com o
passar do tempo em termos de poder de computação e de custo de fabricação dos
equipamentos.
A finalidade de um sistema TDMA (Time Division multiple Access) ou acesso
múltiplo por divisão de tempo é permitir a um número de usuários, digamos K,
acessar um canal de comunicação sem fio (Wireless) de largura de banda W e
compartilhamento no tempo. As características imediatamente aparentes que
distinguem o sistema TDMA do FDMA, são duas:
Cada usuário tem acesso a toda a largura de banda W do canal, ao passo
que no sistema FDMA cada usuário está associado a uma parte da largura
de banda do canal, ou seja, W/K (HAYKIN, 2008).
Cada usuário acessa o canal por apenas uma parte do tempo ao longo de
um período e de forma ordenada, com taxa de transmissão sendo N vezes a
taxa necessária ao usuário. Diferentemente no sistema FDMA, cada usuário
acessa o canal durante um tempo contínuo (HAYKIN, 2008).
Essas duas características têm implicações significativas para a operação de
um sistema de comunicação wireless TDMA. Acessar toda a largura de banda do
canal significa que podemos lidar com transmissão em banda larga, o que torna o
sistema TDMA vulnerável a desvanecimento seletivo em frequência, em contraste, o
sistema FDMA lida com transmissão de banda estreita, o que significa que os canais
com desvanecimento são tipicamente planos em frequência. Para combater os
problemas de desvanecimento seletivo em frequência usam-se técnicas de
processamento de sinal sofisticadas (HAYKIN, 2008).
21
2.2.3 CDMA - Acesso Múltiplo por Divisão de Código
O CDMA se refere a uma técnica de acesso múltiplo na qual os terminais
individuais usam técnicas de espalhamento espectral (Spread Spectrum) ocupando
todo o espectro sempre que transmitem. A propriedade de atenuação de
interferência do espalhamento espectral é que permite múltiplos usuários ocuparem
o mesmo espectro ao mesmo tempo (HAYKIN, 2008).
Os sistemas de espalhamento espectral envolvem técnicas e, modulação nas
quais o sinal de interesse, com largura de informação Tn é espalhado de forma a
ocupar uma largura de banda de transmissão Tm muito maior. Em geral, os sistemas
de espalhamento espectral sistemas de comunicação digital; num sentido amplo a
técnica analógica comparável é a modulação em frequência (FM), embora essa não
seja considerada uma forma de espalhamento espectral (HAYKIN, 2008).
Fazendo uma comparação do sistema de espalhamento espectral com um
sistema analógico, considere um serviço para qual a largura de banda disponível é
W=Rn. Um sistema FDMA dividiria essa largura de banda em N canais de largura de
banda Rt=Rn/N , sendo que cada usuário seria alocado em um canal de largura de
banda Rt. Normalmente, Rt seria um valor próximo da largura de banda de mínima
requerida pelo usuário. Com o uso de técnicas de espalhamento espectral, o
espectro não seria dividido. Ao contrário, para cada usuário é permitido ocupar
qualquer fração do espectro, ou todo ele, na transmissão sendo permitido a mais de
um usuário transmitir simultaneamente (HAYKIN, 2008).
As primeiras aplicações das técnicas de espalhamento espectral foram para o
uso militar, porém interesses comerciais em tais técnicas têm crescido
recentemente, devido à tolerância a interferências (HAYKIN, 2008).
Existem duas técnicas básicas de espalhamento espectral: sequenciamento
direto (DS) e salto de frequência (FH). Existe também uma variedade de técnicas
híbrida que usam diferentes combinações dessas duas técnicas básicas. Com
espalhamento por sequência direta, o sinal original é multiplicado por um sinal
conhecido de largura de banda muito maior. Com espalhamento por salto de
22
frequência, a frequência central do sinal transmitido sofre uma variação sofre uma
variação pseudo-aleatória. (HAYKIN, 2008).
Vantagens Oferecidas pelas técnicas de espalhamento espectral:
Maior tolerância à interferência;
Baixa probabilidade de detecção ou intercepção;
Maior tolerância a mutipercursos;
Maior capacidade de alcance.
2.2.3.1 Códigos de Espalhamento
A divisão de código é uma estratégia de acesso múltiplo similar à divisão de
frequência, sendo que a seção anterior mostrou a vantagem da modulação DS em
termos da melhoria da tolerância à interferência. O objetivo de cada estratégia de
acesso múltiplo é permitir que múltiplos usuários acessem o recurso de rádio de
forma a maximizar o uso do recurso e minimizar a interferência entre usuários.
Esses usuários têm que ser, de certo modo, aproximadamente ortogonais, pois um
codificador convolucional gera bits redundantes diminuindo os erros de codificação.
No sistema TDMA os usuários são ortogonais no tempo; no sistema FDMA os
usuários são aproximadamente ortogonais na frequência (HAYKIN, 2008).
Figura 2.2.3.1: Comparação do uso do espectro dos sistemas CDMA e FDMA (Fonte:
HAYKIN, 2008)
23
2.3 Sistemas Celulares de Terceira Geração (WCDMA)
Os sistemas móveis de terceira geração são frequentemente denominados de
Sistemas de Telecomunicações Terrestres Móveis Universais. UMTSs (Universal
Mobile Terrestrial Telecommunication Systems). O termo UMTS inclui todos os
aspectos do sistema, incluindo serviços e aplicações, planejamentos e arquitetura de
rede, protocolos e camada física. O sistema UMTS pretende integrar todas as
formas de comunicação móveis, incluindo comunicações terrestres, via satélite e
dentro dos ambientes. Consequentemente o UMTS tem que suportar diversas
interfaces de rádio diferentes, ou seja, implementações da camada física. Uma das
principais interfaces de rádio para esse sistema é conhecida com CDMA de banda
larga (WCDMA).
A finalidade dos sistemas de terceira geração inclui prover ao usuário altas
taxas de dados e a integração de serviços de dados e voz de forma transparente.
Para alcançar esses objetivos, os dados são espalhados por um faixa de
frequências muito ampla. Conforme mostra a tabela 2.3. Comparamos algumas
propriedades da camada física do IS-95, um sistema de segunda geração, com as
do sistema WCDMA de terceira geração.
Os sistemas de segunda geração (2G) foram primeiramente implementados
nas faixas nas faixas de 800 e 900 MHz, porém algumas migrações para as faixas
PCS ocorreram conforme as faixas de frequências mais baixas forma ficando
congestionadas. Os sistemas de terceira geração estão sendo implementados nas
faixas de frequências de 1800 MHz a 2000 MHz, porém as faixas exatas de
frequências dependem da jurisdição em vigor (HAYKIN, 2008).
24
Tabela 2.3- Comparação entre os padrões de segunda e terceira gerações
IS-95 WCDMA
Largura de banda do canal 1,25 MHz 5 MHz
Taxa de chip 1,2288 MHz 3,28 MHz
Taxa de dados Acima de 9,6 kbps acima de 2Mbps
Tamanho de quadro 20 ms 10 ms
Modelamento de pulso Até FIR de 48
derivações
22% da raíz quadrada do
co-seno elevado
Fator de espalhamento 64 Acima de 512
Número de canais por
terminal
1 Variável
Compartilhamento de
enlaces de descida/ subida
FDD FDD/TDD
Modulação de enlace de
descida
QPSK/Piloto QPSK/Piloto
Modulação de enlace de
subida
OQPSK/Ortogonal
QPSK/Piloto
FEC de enlace de descida r= 1/2, K=9
Código
convolucional
r=1/2, 1/3
Convolucional ou turbo
FEC de enlace de subida r=1/2, K=9
Código
convolucional
r=1/2, 1/3
Convolucional ou turbo
(Fonte: HAYKIN, 2008)
Num nível mais alto, a implantação da camada física é um pouco
similar às implantações nos padrões de segunda e terceira gerações.
2.4 Sistemas Celulares de Quarta Geração (4G)
O tráfego de dados móveis está aumentando continuamente impulsionado
por novas funcionalidades inseridas nos terminais móveis, acompanhado do
crescente interesse por vídeos, jogos interativos, entre outros serviços oferecidos
25
pela internet. Diante deste cenário surge o LTE (Long Term Evolution) ou Evolução
de Longo Prazo é um padrão de redes de comunicação móveis que se encontra em
fase de adaptação por partes dos operadores que utilizam tecnologias GSM como
3G/WCDMA e HSPDA (High Speed Dowlink Packet Access) e também pelos
operadores de CDMA. Esta nova tecnologia de rádio permite velocidade de 100Mb/s
de dowlink e 50Mb/s de uplink, segundo Ajay R. MISHRA (MISHRA, 2007).
É esperado um impacto muito grande na capacidade das redes atuais, pois
exigirá muito processamento das mesmas. A infraestrutura será bem mais
distribuída que nos desenvolvimento atuais, facilitando a introdução de uma nova
fonte de tráfego local. Transmissão máquina a máquina que envolverá apenas dois
tipos básicos de equipamento: Sensores, que medirão parâmetros, etiquetas (tags)
que serão equipamentos de leitura, (MISHRA, 2007).
26
3. SISTEMA WCDMA
As interfaces de rádio dos sistemas WCDMA estão divididas em dois grupos:
redes síncronas e redes assíncronas. Nas redes síncronas todas as estações de
base estão sincronizadas. Isto resulta em uma interface de rádio mais eficiente,
porém requer hardware mais caro para as instalações das estações de base. Por
exemplo, poderia ser possível atingir a sincronização com o uso de um sistema de
Posicionamento Global (GPS), em todas as estações de base, embora isso não seja
tão simples quanto parece. Receptores de GPS não são muito úteis em centros
metropolitanos, que possuem prédios altos, muitos pontos cegos, ou dentro de casa,
sendo assim uma vantagem do WCDMA é a operação no modo assíncrono.
Outras características do sistema WCDMA incluem controle de força rápida
tanto no uplink e dowlink e a capacidade de variar a taxa de bits e os parâmetros de
serviços de maiores qualidade em relação aos de segunda geração (2003),
conforme Juha. KORHONEN (KORHONEN, 2003).
Itens que caracterizam o sistema WCDMA:
WCDMA é um sistema de banda larga (Wideband Direct-Sequence
Access Code Division Multiplle-DS-CDMA), isto é, os bits de
informação de usuário estão espalhados por uma ampla largura de
banda através da multiplicação dos dados do usuário com os bits
aleatórios (Chamados de chips) derivados de códigos CDMA
espalhados. Fornecendo taxas muito elevadas (até 2 Mbps), através
da utilização de um fator de difusão variável as ligações de códigos
múltiplos é suportada.Um exemplo desta configuração é mostrada na
figura 3.1.
A taxa de chip de 3,84 Mcps suporta a uma largura de banda de
aproximadamente 5MHz, suportando altas taxas de dados oferecendo
27
benefícios de desempenho como o aumento de diversidade de
caminhos múltiplos.
WCDMA suporta taxas de dados variáveis dos usuários, em outras
palavras, o conceito de obtenção de banda por demanda é suportado.
A taxa de dados do utilizador é mantida constante durante o intervalo e
10ms. No entanto, a capacidade de dados entre os utilizadores podem
variar quadro a quadro. A figura 3.1 mostra um exemplo deste rápido
recurso, a atribuição de capacidade de rádio será tipicamente
controlada pela rede para atingir uma ótima taxa de transferência nos
serviços de dados por pacotes.
WCDMA suporta dois modos básicos de operação: Divisão de
frequência duplex (Frequency Division Duplex -FDD) que significa que
o transmissor e o receptor operam em diferentes frequências
portadoras e Divisão de tempo duplex (Time division Duplex- TDD).
Que é a aplicação de divisão de tempo multipllexado para separar os
sinais de envio e recepção. No modo FDD, as portadoras de
frequências de 5MHz são usadas para no link de subida (uplink) e no
link de descida (downlink), respectivamente. O modo TDD baseia-se
fortemente em conceitos modo FDD e foi adicionado a fim de alavancar
o sistema WCDMA básico e também para as alocações de espectro
não pareados da UIT para os sistemas IMT-2000.
Figura 3.1: Alocação de Largura de banda em WCDMA no tempo-frequência-espaço
de código (Fonte:TOSKALA, 2007)
28
WCDMA utiliza detecção coerente no enlace de subida e no enlace de
descida com base na utilização de símbolos piloto ou piloto comum.
Embora já utilizado na ligação descendente em IS-95, o uso de
detecção coerente no uplink é uma nova aplicação para os sistemas
públicos CDMA e resultará num aumento global de cobertura e
capacidade no uplink.
WCDMA é projetado para ser implantado em conjunto com o GSM.
Portanto, handovers entre as redes GSM e WCDMA são suportados de
modo a ser capaz de aproveitar a cobertura GSM para introdução
WCDMA.
Maior eficiência de espectro.
3.1 Sistema de Arquitetura da Rede WCDMA
Os elementos de rede estão agrupados no UTRAN (UMTSTerrestrial
Radio Access Network), onde são realizadas todas as funcionalidade em
relação à rede de rádio, bem como o núcleo da rede (Core Network-CN), que
é responsável pela comutação e encaminhamento de chamadas. O sistema é
composto também do equipamento do usuário (user Equipment-UE) que faz
interface com a rede rádio. Os protocolos usados tanto no UE quanto na
UTRAN consistem de protocolos completamente novos, visto que estão
baseados na necessidade do WCDMA. Contudo, a definição do CN foi
adotada desde o GSM. O que resulta ao sistema WCDMA melhor
embasamento para continuidade da tecnologia.
29
A figura abaixo mostra os elementos que compõem a rede UMTS.
Figura 3.2: Arquitetura do sistema WCDMA.
(Fonte: LEE, 2008)
O UE consiste em duas partes:
Equipamento móvel (Mobile Equipamento-ME) ou equipamento móvel
responsável pela integração do assinante a rede.
O módulo de identificação do usuário UMTS (UMST Subscriber Identity
Module-USIM) é um cartão inteligente que armazena a identidade do
assinante e executa algoritmos de autenticação e criptografia.
A UTRAN também consiste de dois elementos:
O equipamento da estação da rádio base (Node B) que converte o
fluxo de dados entre a Iub e interfaces Uu. Participa também na gestão
de recursos de rádio.
O controlador da rede de rádio (RNC) possui e controla os recursos de
rádio em seu domínio, é o ponto de acesso aos serviços que a UTRAN
fornece ao CN, por exemplo, gestão de ligação a UE.
30
Núcleo da rede (Core Network-CN) é composto dos seguintes elementos:
VLR (Visitor Location Register) ou registrador de localização de
visitantes-responsável pela manutenção dos principais dados do perfil
do assinante armazenado no HLR, por exemplo:
Número da estação móvel visitante (Mobile Station Roaming
Number- MSRN);
Identidade da área de localização (Location Area Identy-LAI);
Identidade temporária do assinante móvel (Temporary Mobile
Subscriber Identity -TMSI).
HLR (Home Location Register) ou registrador de localização Local
responsável pela administração e controle da base de dados dos
assinantes locais. Administrando e controlando a base de dados dos
assinantes.
SGSN (Serving GPRS Support Node) Nó de suporte de serviço GPRS
mantém registro da localização de um MS (Mobile Station) ou estação
móvel e executa funções de segurança e controle de acesso.
GGSN (Gateway GPRS Support Node) Nó de suporte de Gateway
GPRS- apoia o encaminhamento da rede GPRS para as redes de
pacotes de dados externos, tem função de um roteador IP.
Funcionalidade de firewall e filtragem, também está associada com a
função de bilhetagem
Interfaces Especificadas:
Interface de rádio (Uu) é a interface de rádio WCDMA através da qual
o UE acessa a parte fixa do sistema e, por isso, é provavelmente, a
interface mais importante aberta no UMTS.
31
Interface CN-ULTRAN (Iu) esta interface conecta o UTRAN ao CN,
possibilita aos operadores UMTS adquirir UTRAN e CN a partir de
fabricantes diferentes.
3.2 Largura de Banda e Taxa de Chip
O WCDMA aumenta a taxa de chip por um fator maior que três, e a
largura de banda do canal por um fator quatro, em comparação com IS-95. A
taxa de chip mais rápida implica que o receptor WCDMA pode fornecer uma
maior resolução de multipercursos, e com um receptor RAKE (conjunto de
sub-rádios), receptor este que é bastante usado para sistemas CDMA,
operando em ambientes de multipercurso, sua função basicamente é
demodular todos os sinais do multipercurso composto, isso implica numa
maior diversidade de frequência. Consequentemente espera-se que o
desempenho seja mais robusto em canais sem fio (Wirelles) (HAYKIN, 2008).
3.3 Taxa de Dados e Fator de Espalhamento
O sistema de segunda geração tem um taxa de dados padrão que é
espelhada por um código de espalhamento fixo de comprimento 64kbits/s;
taxas de dados menores são fornecidas através da repetição de bits. O
WCDMA fornece uma faixa inteira de taxas de dados através de sua
habilidade de ajustar o fator de espalhamento. No enlace de descida, o fator
de espalhamento pode variar de 4 até 256Kb. Usuários diferentes são
combinados no enlace de descida, via código de fator de espalhamento de
variável ortogonal (OVSF). Essa combinação provê múltiplos de uma taxa de
dados enquanto minimiza a interferência intra-célula no enlace de descida,
permitindo assim taxa de bits até 384 kbps em conexões de circuitos
comutados e até 2Mbps em redes de pacotes comutados(KORHONEN,
2003).
32
No enlace de subida, o fator de espalhamento pode ser tão alto quanto
512. Uma maior taxa de espalhamento permite uma menor, porém mais
robusta taxa de dados. Canais de usuários individuais não são ortogonais no
enlace de subida porque eles são assíncronos. Cada terminal é capaz de
transmitir canais múltiplos no enlace de subida; os canais são mantidos
ortogonais usando os códigos de espalhamento de variável ortogonal (OVSF).
3.4 Códigos de Correção Direta de Erro
Os sistemas IS-95 e WCDMA usam códigos convolucionais para
realizarem o FEC, a codificação de correção de erros (Forward Error
Correction). Entretanto, existem três diferenças:
1. O padrão IS-95 provê um pequeno número de taxas de dados que são
implementadas através da repetição de símbolos de dados ou perfurando os
bits de código por meio de um padrão mais simples.
2. O padrão WCDMA permite um grande variedade de taxas de dados
através da permissão de padrões de perfuração de variáveis baseado em
códigos convolucionais de taxas 1/2 e 1/3 de comprimento de restrição 9.
3. O padrão WCDMA inclui a opção para a aplicação dos códigos turbo mais
úteis e desenvolvidos recentemente para correção direta de erros. A versão
de oito estados e taxa de 1/3 de códigos turbo é empregada nesses sistemas.
A camada física do WCDMA é necessária para suportar canais de
transporte de taxa de bit variável, para oferecer serviços de largura de banda
sob demanda e ser capaz de multiplexar diversos serviços numa conexão.
Com esses fluxos múltiplos de dados, a correção direta de erro é aplicada
independentemente em cada fluxo de dados, não em conjunto. O raciocínio
por trás dessa diferenciação é que diversos fluxos de dados, podem
necessitar de diferentes qualidades de serviço. Por exemplo, se um canal de
voz e canal de vídeo é transmitido simultaneamente, o canal de voz pode
33
geralmente tolerar uma maior taxa de erro que o canal de vídeo;
consequentemente, ele usaria um código FEC menos poderoso,de menor
taxa, (HAYKIN, 2008).
O WCDMA permite duas camadas de intercalação, a primeira 10
milissegundos acima e a segunda, quando a restrição de atraso permite,20,40
ou 80 milissegundos acima. Essas duas camadas de intercalação estão
presentes nos enlaces de subida e descida.
3.5 Tipos de Canais
Os padrões de segunda geração têm diversos tipos diferentes de
canais-exemplo, canais de paginação e tráfego, porém existe uma
correspondência direta entre o canal físico e a sua função lógica. Um terminal
móvel de segunda geração é capaz de transmitir apenas um canal de cada
vez. O mesmo geralmente é verdadeiro do lado da recepção se o canal piloto
for excluído.
O WCDMA usa conceito de canais de transporte. Geralmente, canais
de transporte diferentes têm funções lógicas diferentes ou aplicações de
serviços diferentes. Vários desses canais de transporte podem ser
multiplexados numa única transmissão. Os canais de transportes diferentes
podem ter diferentes taxas de dados, usarem codificações diferentes, etc. e
qualquer um, ou todos, podem variar quadro a quadro. Para gerenciar essa
associação de canais de transporte e suas propriedades com um canal físico,
cada quadro tem um indicador de combinação de formato de transporte
(TFCI), que é transmitido pelo canal de controle físico para informar ao
receptor sobre quais canais de transporte estão ativos no quadro atual.
Existem dois tipos de canais de transporte: canais dedicados e canais
comuns. Um canal comum- usado por funções tais como transmissão,
(paging) ou paginação e acesso aleatório- são compartilhados entre todos os
usuários ou um grupo de usuários na célula. Um canal dedicado é para
apenas um usuário (HAYKIN, 2008).
34
3.6 Enlace de subida
No enlace de subida, a informação de controle da camada física é
transportada pelo canal de controle físico dedicado (DPCCH), como um fator
de espalhamento fixo de 256. A informação de camada mais alta, incluído os
dados do usuário, é transportada em canais de dados físicos dedicados
(DPDCHs) possivelmente com variação de fatores de espalhamento.
Uma transmissão de enlace de subida consiste de um canal DPCCH e
um ou mais canais DPDCH, conforme ilustrado na figura 3. A combinação de
canal físico de controle e um ou mais físicos de dados é chamado de canal de
transporte composto codificado (CCTRCH). A estrutura do DPCCH que divide
cada quadro de 10ms e 15 slots é repetida a cada slot. Em cada slot, o
DPCCH transmite:
Quatro bits piloto que são usados para sincronização e rastreamento;
Bits (TFCI) (Indicador de combinação de Formato de transporte), que
define o formato dos canais DPDCH;
Bits (TCP) Controle de Potência de Transmissão, que transportam a
função de controle de potência para o enlace de descida;
Bits (FBI) Informação de Realimentação, que são empregados quando
a diversidade de transmissão de malha fechada for usada no enlace de
descida.
A estrutura de slot permite o tempo resposta rápido necessário para
algumas funções de controle. Todos os canais de dados DPDCH são
enviados com o mesmo nível de potência, o que significa que demandas por
diferentes qualidades de serviço têm que ser comunicadas pela codificação e
taxa de informação.
35
Figura 3.3: Estrutura do enlace de subida de canais dedicados.
(Fonte: LEE, 2006).
3.7 Enlace de Descida
O enlace de descida também tem componentes comuns e dedicados,
porém nesse caso, os dois tipos de canais são multiplexados como mostra a
figura abaixo, com informação do usuário alternando com informações de
controle. Os símbolos piloto são incluídos aqui, assim como canal piloto
separado. Esses bits piloto têm um padrão específico, diferindo em cada slot,
porém se repetindo a cada quadro e podem ser usados para sincronização de
quadro.
Figura 3.4: Estrutura do enlace de descida de canais dedicados.
(Fonte: LEE, 2006).
2560 Chips
PILOTO
0 1 2 3 1
4
TFCI FBI TPC
DADOS
10 milissegundos
DPCCH
Enlace de
subida DHC
DPDCH
36
3.8 Transmissão Multicódigo
A transmissão simultânea de dois ou mais canais CDMA pelo mesmo
terminal é denominada de transmissão multicódigo. Essa forma de
transmissão tende aumentar a relação pico-valor-médio (PAR) da forma de
onda transmitida, afetando assim a eficiência do amplificador de potência do
terminal do usuário. A eficiência do amplificador de potência é uma questão
séria para o terminal móvel, para o qual o tamanho e o peso da bateria são
críticos. Se apenas dois canais forem transmitidos- o canal I e o canal Q-
então, com o uso de um código de embaralhamento complexo especial, a
relação pico-valor-médio do sinal WCDMA é mantida pequena, mesmo se os
dois canais são transmitidos em diferentes níveis de potência.
Quando mais de dois canais são transmitidos, o par se torna ainda
maior. O PAR é uma preocupação adicional na direção do enlace de subida;
na direção do enlace de descida, o transmissor geralmente não conta com a
potência da bateria (HAYKIN, 2008).
37
4. O Canal Rádio Móvel
O canal de radiopropagação, pela sua natureza aleatória e dependente da
faixa de frequência utilizada, não é de fácil modelagem, exigindo estudos teóricos e
dados estatísticos para sua caracterização.
Para esta caracterização devem ser considerados os mecanismos de
propagação, que responde pelo valor mediano do sinal recebido a uma determinada
distância do transmissor, e os efeitos de propagação, responsáveis pelas variações
aleatórias do nível de sinal em relação a este valor mediano. Os mecanismos de
propagação predominantes na faixa de freqüência usada para sistemas celulares
são Visibilidade, reflexão e Difração. O efeito de propagação mais importante é o
multipercurso, pois o sinal resultante recebido é devido à composição de inúmeras
versões do sinal original transmitido, que percorrem diferentes percursos
determinados, em grande parte, pelas reflexões e difrações múltiplas que sofrem até
chegar ao receptor. Outro efeito de propagação é o que se manifesta através da
flutuação do nível de sinal com a distância devido a obstruções geradas pelo relevo
ou criadas pelo homem. Esse efeito é conhecido por sombreamento.
As flutuações que reduzem o nível do sinal recebido abaixo do seu valor
mediano para determinada distância do transmissor, são o que se denomina
Desvanecimento e podem ser de pequena escala, usualmente chamados
Desvanecimento rápidos, ou de larga escala, usualmente chamados de
Desvanecimentos lentos. O correto entendimento dos mecanismos e efeitos de
propagação é básico para a estimativa do desempenho do sistema e cálculo de
cobertura das células.
4.1 Canal de Rádio de Multipercurso
A propagação de rádio no canal móvel terrestre é caracterizada por múltiplas
reflexões, difrações e atenuações na energia do sinal. Estas causadas por
obstáculos naturais tais como edifícios, colinas e assim por diante, resultando na
38
chamada propagação de multipercurso. Existem dois efeitos resultantes da
propagação de multipercursos, são eles:
A energia do sinal (relativos, por exemplo, para um único chip de uma forma
de onda CDMA) pode chegar ao receptor através de instantes de tempo
claramente distinguíveis. Porém a energia pode chegar 'manchada' devido
aos atrasos de multipercursos. A figura abaixo, mostra a possibilidade de
multipersursos que o sinal pode percorrer.
Figura 4.1: Propagação em Multipercurso
(Fonte: TOSKALA, 2007).
O perfil de atraso prolonga-se tipicamente de 1 a 2ms, em áreas urbanas e
suburbanas, embora em algumas regiões, principalmente em áreas
montanhosas os atrasos podem chegar a 20ms ou mais. A duração de chip
em 3,84Mcps é de 0,26ms. Se a diferença de tempo de multipercurso é de
pelo menos 0,26ms, o receptor pode separar as componentes de
multipercursos e combiná-las de forma coerente para obter diversidade de
39
multipercurso. O atraso pode ser obtido se a diferença de comprimentos de
caminhos é de pelo menos 78m (= Velocidade da luz/taxa de chip=
/3,84Mcps). Com a taxa de chip a cerca de 1Mcps, a diferença nos
comprimentos de trajetos dos componentes multipercursos deve ser cerca de
300m, o que não pode ser obtido em pequenas células. Portanto, é fácil
verificar que o WCDMA com a banda de 5MHz pode proporcionar diversidade
de caminhos em células menores, o que não é possível com o IS-95, segundo
Harri. HOLMA e Antti. Toskala (HOLMA e TOSKALA, 2007).
Além disso, para certa posição de temporização existem muitos caminhos
normalmente quase iguais em comprimento ao longo dos quais os sinais
viajam. Por exemplo, os caminhos com um diferença de comprimento de
metade de um comprimento de onda (a 2GHz esta é de aproximadamente
7cm) chega a praticamente no mesmo instante quando comparado com a
duração de um só chip, que é de 78m em 3,84Mcps.Como resultado acontece
o cancelamento do sinal pois o receptor se move mesmo a curtas distâncias.
O cancelamento do sinal é mais bem compreendido como uma soma
ponderada de vários fasores que descrevem o desvio de fase (comprimento
de onda de rádio) e a atenuação ao longo de um determinado caminho em
um intervalo de tempo (HOLMA e TOSKALA, 2007).
4.1.1 Propagações em Regiões de Diferentes Topologias
O terreno sobre o qual se dá a propagação apresenta topografia variada,
vegetação e construções distribuídas de forma aleatória. Embora o cálculo da perda
de propagação possa ser realizado, ainda que com precisão limitada, utilizando
métodos numéricos, como traçado de raios, ou soluções para aproximações da
equação de onda igualmente a equação parabólica, os métodos mais utilizados para
cálculo de cobertura são empíricos ou semi-empíricos. Esses métodos fornecem o
valor mediano da perda de propagação, distância entre transmissor e receptor,
características do relevo e grau de urbanização. Alguns métodos semi-empíricos
consideram uma descrição mais detalhada do ambiente urbano incluído largura de
40
ruas, sua orientação relativa ao enlace entre transmissor e receptor e altura média
dos prédios.
4.2 Controle de Potência
O controle de potência firme e rápido é talvez o aspecto mais importante no
WCDMA, em particular no enlace de subida. Já que uma estação móvel, localizada
perto da estação rádio base e transmitido com potência excessiva, pode bloquear
um célula inteira. A figura abaixo descreve o problema e a solução sob a forma de
circuito fechado do controle de potência de transmissão.
Figura 4.2: Controle de potência em circuito fechado
(Fonte: HOLMA e TOSKALA, 2007).
As estações móveis MS1 e MS2 operam dentro da mesma frequência e estão
separadas na estação rádio base pelos respectivos códigos de espalhamento. Como
exemplo, a EM1 localizada na borda da célula sofre uma perda de percurso de 70dB
a mais que EM2 que está perto da estação rádio base. Se não houver nenhum modo
para fazer com que, através de uma diminuição de potência, os níveis de sinais
Mantém níveis de
potência recebida P1 e
P2 (iguais)
Comando de controle
de potência para os
móveis
41
recebidos da EM1 e da EM2 tenham o mesmo nível na estação rádio base, a EM2
poderia facilmente sobrepor a EM1 e, assim bloquear uma grande parte da célula,
dando origem à interferência perto- longe do CDMA. A estratégia no sentindo de
maximizar a capacidade é igualar a potência recebida por bit de todas as estações
móveis em todos os momentos. A capacidade do sistema em relação a quantidades
de códigos requeridos para cada conexão é realizada no enlace de descida, por isso
se faz necessário manter a potência de transmissão, com um nível mínimo, até
estabelecesse a qualidade de sinal necessária no receptor(HOLMA e TOSKALA,
2007).
4.3 Controle de Handovers
Durante o handover suave, a estação móvel está na área de sobreposição de
duas células de cobertura de setores adjacentes de uma estação de rádio base. As
comunicações entre a estação móvel e a estação de rádio base ocorrem
simultaneamente através de dois canais de interface aérea, um para cada setor
separadamente. Faz-se necessário então a utilização de dois códigos distintos na
direção descendente, de modo que a unidade de estação móvel possa distinguir os
sinais. Os dois sinais são recebidos na estação móvel por meio de processamento
de receptores Rake, operação similar a recepção de multipercurso exceto por que os
receptores geram os respectivos códigos, para cada setor para a operação de
espalhamento inverso do espectro apropriado ( HOLMA e TOSKALA, 2007).
4.3.1 Modulação e Sincronização
O Sistema IS-95 usa um canal piloto na direção do enlace de descida para
prover sincronização, rastreamento de canal e funções de (handoff) que é a
transição de uma unidade móvel (UM) de uma célula para outra de forma
transparente para o utilizador, conforme está demonstrado na figura 2.3. Na direção
do enlace de subida, a modulação ortogonal é empregada, o que permite a mais
robusta demodulação não coerente a ser usada. O WCDMA emprega detecção
42
coerente nos enlaces de subida e descida; ele é capaz de fazer isso porque um
canal piloto está incluído nas duas direções. Na direção do enlace de subida, cada
ERB (Estação Rádio Base) transmite um canal piloto, bem com multiplexa símbolos
piloto com os canais de dados. No enlace de subida, cada terminal multiplexa
símbolos piloto com seus dados (HAYKIN, 2008).
Figura 4.3: Handoff em WCDMA
(Fonte: WILTON e CHARITY, 2008)
Os modelos empíricos são obtidos a partir de campanhas de medidas em
uma ou mais regiões, o modelamento dos resultados obtidos e apresentação do
resultado final (modelo) através de ábacos ou expressões que fornecem o valor
mediano da atenuação. Modelos dessa categoria, em especial os modelos dados
por uma expressão final analítica, apresentam a vantagem de serem, em geral, de
fácil aplicação e implementação computacional.
Por outro lado, sendo baseados em medições realizadas em locais
específicos, modelos empíricos tendem a não fornecer resultados muitos confiáveis
quando aplicados a regiões que difiram significativamente da região original das
medidas. A precisão destes modelos pode, deve ser refinada, através de ajuste de
seus parâmetros com base em medidas nas regiões em que serão aplicados.
43
4.3.1.1 Modelo de Hata (Okumura-Hata)
O modelo de Hata é uma formulação empírica do modelo gráfico de Okumura.
A atenuação em áreas urbanas pode ser calculada na equação de Okumura-Hata
para a perda de propagação (disponível em <http://www.teleco.com.br>), utilizando a
expressão abaixo:
, (4.1)
onde:
= Atenuação em dB;
= frequência em MHz- 150≤f≤1500 MHz;
= distância em Km -1 Km≤ d≤ 20Km;
= altura do transmissor em metros -30m ≤ht≤ 200m;
=fator de correção em dB;
= altura do receptor em metros-1m≤ht≤10m.
O fator de correção depende do tipo de área em o sinal se propaga, têm-se então as
seguintes expressões:
Fator de correção para cidades pequenas e médias:
Fator de correção para cidades grandes:
(4.2)
(4.3)
44
4.3.1.2 Modelo Estendido de Hata para PCS (COST-231)
Este modelo é a extensão do modelo de Hata para faixas de Sistemas
Pessoal de Comunicação (Personal Communication System),desenvolvido pelo
programa COST, de colaboração da comunidade européia nas áreas de ciência e
tecnologia. A atenuação pode ser calculada por:
,
onde:
: atenuação em dB;
: frequência em MHz- ;
: distância em Km- ;
: fator de correção em dB;
: altura do receptor em metros- ;
: fator de correção (sendo CM= 3dB para centros metropolitanos).
Onde a expressão do fator de correção para cidades grandes é dada por:
.
(4.4)
(4.5)
(4.6)
45
5. PLANEJAMENTO DE REDE
Para o Planejamento de uma rede WCDMA, faz-se necessário algumas
etapas: planejamento inicial, planejamento secundário, verificação da operação do
sistema e análise geral da rede para otimizações futuras. No planejamento inicial se
faz necessário as primeiras avaliações em relação ao custo da rede, a operação dos
equipamentos para que possa atender determinada região. É nesta fase que são
realizados os cálculos para determinação das quantidades de No de B e os demais
sistemas para que os mesmos atendam os requisitos de qualidade, para que haja
um bom funcionamento do sistema.
No planejamento pós-inicial, a análise será mais minuciosa em relação à
região de propagação, onde serão necessárias ferramentas mais precisas para
cálculos de diferentes tipos de áreas dependendo de fatores como demografia e
topologia. Com a conclusão do projeto as demais verificações poderão ser
realizadas.
Principais fatores de dimensionamento para uma rede WCDMA:
Cobertura
Região de cobertura;
Tipo de informação que a célula será atendida;
Condições de propagação.
Capacidade
Avaliação do espectro;
Previsão de crescimento nos números de assinantes;
Densidade de tráfego.
Qualidade de Serviço:
Probabilidade de cobertura;
46
Probabilidade de bloqueio;
Taxas de transferência de usuário.
As atividades de dimensionamento incluem um link de orçamento (Link
Budgets), analise de cobertura, capacidade de tráfego e as estimativas sobre as
quantidades dos elementos que compõe a rede WCDMA ( HOLMA e TOSKALA,
2007).
5.1 O Projeto
Neste trabalho será apresentada a topologia de rede, proposta para o sistema
WCDMA, onde será descrita a funcionalidade de cada componente. A topologia
inicial irá conter apenas um elemento de cada componente de rede WCDMA, e no
final do projeto será apresentada toda a rede projetada para o atendimento 3G. Os
critérios de Qualidade de Serviço (QoS) adotados serão três, atendendo as serviços
de voz e dados.
O objetivo do projeto é atender os seguintes pontos:
Arquitetura de rede, com descrição de seus componentes;
Determinação da quantidade de Nó de B, para que se tenha uma rede de
qualidade, nas cidades estudadas; Dimensionamento da cobertura da
interface aérea e do segmento de rede fixa.
No Brasil, a faixa definida pela ANATEL (Agência Nacional de
Telecomunicações) para o WCDMA é de 1900 MHz a 2100 MHz (disponível em <
http://www.teleco.com.br/3g_freq.asp>).
47
Os Dados das cidades atendidas pelo projeto são apresentados na tabela abaixo:
Tabela 5.1 - Área de Cobertura
Região Atendida Área ( ) População (2011)
Densidade
Demográfica
)
Recife 217 1.546.516 7126
Jaboatão 257,32 650.000 2526
(Fonte: <http://pt.wikipedia.org/wiki>)
5.1.1 Funcionamento dos Blocos
Critérios de QoS
Os critérios de QoS ( Quality of Service) ou qualidade de serviço definidos para o
projeto são:
Tráfego de voz: Fator de bloqueio GoS=2% e tráfego de
20mErlang/Assinante;
Taxa de erro (tanto para voz, quanto para dado): BER= ;
Cobertura de 98% da célula e disponibilidade de 99,9% do tempo;
Velocidade de comunicação de dados, ambiente outdoor:
Taxa de 384 Kbit/s (acesso internet, w-Lan, correio eletrônico, partilha
de dados) - tráfego comutado por pacote (PS);
Taxa de 128Kbit/s (vídeo telefonia, vídeo conferência, tele-trabalho)-
tráfego comutado por pacote (PS);
Taxa de 256Kbit/s (jogos interativos, banco eletrônico)- tráfego
comutado por pacotes (PS).
48
5.1.2 Dimensionamento das Macro-células
Nas macro-células serão ofertadas as seguintes classes de serviços, com as
respectivas taxas de erro:
Tabela 5.2 - Classes de Serviço em Macro-células
CLASSE TAXA BER SERVIÇOS
1 384
kbit/s
Acesso a internet,W-LAN, correio eletrônico, partilha de
dados (PS).
2 256
kbit/s Vídeo telefonia, vídeo conferência, tele-trabalho (CS).
3 128
kbit/s Jogos interativos, banco eletrônico.
(Fonte:<http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialwcdm>)
No sistema W-CDMA, o link de subida (uplink) opera com a técnica de
modulação BIT/SK e com QPSK, no link de descida (dowlink), utilizando uma
codificação de canal turbo, permitindo taxas de 1/2, 1/3, etc. Será determinada a
relação energia de bit sobre s densidade de ruído espectral (Eb/No) em função da
BER= . A figura 5.1 abaixo mostra esta relação:
49
Figura 5.1: Comportamento de {(Eb/No)*BER] (Fonte:
<http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialwcdma3g>)
5.1.3 Dimensionamento da Carga para Serviço de Voz
Em um sistema WCDMA a carga que será oferecida ao usuário é dimensionada da
seguinte forma:
,
onde:
Classe de serviço oferecida aos usuários, que nesse projeto
assumirá o valor k=3
: Relação EB/No;
: fator de interferência para macro-célula adotamos =0,65;
Taxa de chips/s que, no caso do WCDMA, assume o valor de 3,84 Mcps(
chips/s)
: par comunicação de dados: vk=1 e para voz vk=0,5.
(5.1)
50
Calcula-se então a carga dos sistemas, para os serviços ofertados:
;
Substituindo os valores acima na expressão 5.1, obtêm-se
ou seja,
.
.
Carga para serviço de voz serão considerados e a carga total igual do
serviço de dados, ou seja:
.
Então a potência recebida será a mesma que no sistema de dados. Em
função do codificador turbo: , então (Eb/No)= 4dB, determina-se então a
quantidade de canais de voz da portadora, através da expressão abaixo:
);
onde:
=0,65;
=12,2 Kbit/s;
= 3,84 Mcps;
(5.2)
51
=4dB;
=0,5;
A Quantidade de canais por portadora é dado pela expressão abaixo:
= k
=
,
segue então:
;
;
logo:
K= 139,7 usuário/portadora.
5.1.4 Determinação da Potência Mínima Recebida para Dados e Voz para a
Carga do Projeto
Calcula-se a potência mínima recebida para dados e voz através da expressão 5.4:
;
(5.3)
(5.4)
52
Onde:
é o fator de ruído do sistema do receptor da BS.
Nesse projeto será adotado, um fator de ruído de 3dB ou seja =2.
K→20ºC; W=3,84 Mcps; K=1,39 .
Substituindo as constantes acima, temos que:
3,84. 1,39. =3,1278 W;
logo, a potência mínima para a carga desse projeto resulta em :
94,078bBm;
Esta é a potência mínima para a carga projetada, em função das classes de
serviços. Pode-se determinar a relação sinal ruído S/N instantânea no momento de
carga máxima, através da equação 5.6.
Logo a relação sinal ruído instantânea na carga será de:
(5.6)
(5.5)
53
Esse projeto tem como meta uma taxa de e uma disponibilidade
de 99,9%. Será adotado um canal modelado tipo Rice, que mais se aproxima das
características do canal, e será utilizado um fator K=30.
Determinação da relação sinal ruído média:
(db)
Figura 5.1: Curvas de relação Sinal/Ruído médio
(Fonte: <http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialwcdma3g>)
;
(5.7)
54
Com a relação sinal ruído média, determina-se através da equação 5.8, qual a
potência média que será trabalhada nesse projeto:
=
;
;
Esta é a potência necessária para que seja mantida uma disponibilidade de 99,9% e
uma taxa de erro BER= .
5.1.5 Determinação da Atenuação no Enlace de Subida (Uplink)
A atenuação no enlace de subida é calculada através da equação 5.9:
Para uma carga de
ERB (dbi)-(PR(dBm)+M);
onde:
M: Margem de erro do projeto. Adotaremos uma margem de 3,5dB;
(MS): para celulares 3G, representa a potência transmitida que é de
28dBm;
(5.8)
(5.9)
55
(MS): Ganho da antena do celular, seu valor é igual a zero, por ser
omnidirecional;
ERB: Ganho da antena da BS, valor comercial e deste projeto: 15dB.
Sendo :
,
temos então a atenuação no enlace de subida:
dbm-(-92,08+3,5db);
5.1.6 Determinação da Atenuação no Enlace de Descida (Downlink)
A atenuação de dowlink é dada pela expressão abaixo:
MS (dBi)-LCC-
(PR(dBm)+M);
onde:
é a potência transmitida pela ERB (No B). Será adotada
em nossos rádios a potência comercial de 20W ou 43dbm (valores de
mercado).
LCC(dB) =L cabo (dB)+ LConector(dB).
As torres neste projeto assumem altura média de hb= 35m, e para o telefone
móvel utiliza-se a altura hm=1,5m.
(5.10)
56
O cabo que será utilizado é o RG50 com atenuação de LCabo (dB/m)= 0,17dB/m, e
o conector LConector= 2dB.Sendo assim a soma das perdas nos cabos e
reconectores é dada pela a expressão 5.11.
LCC(dB)= 0,17db/m*h0+ LConector(db)=0,17*35+2=7,95dB
Será considerada que a potência necessária para o móvel funcionar, a uma taxa de
transmissão de 384Kbit/s e com taxa de erro BER= , é igual a:
;
Logo se pode determinar a atenuação de dowlink neste projeto:
MS (dBi)-Loutras-
(PR(dBm)+M)=
- ;
.
O dimensionamento do raio da célula será em função do link que apresentar
menor atenuação, ou seja, o upilink. A atenuação que é considera para o cálculo da
célula é de 131,58dB do enlace de subida. Na atenuação total do sistema deve ser
considerado o desvanecimento, conforme segue a expressão 5.12:
,
onde:
Path Loss;
(5.12)
(5.11)
57
: perda por desvanecimento.
: perda de corpo.
: perdas indoor.
Para a carga dimensionada nesse projeto temos que a atenuação total deve ser:
.
Agora é determinada a variabilidade do meio σL, que contribui com a parcela do
desvanecimento lento, conforme a equação 5.13.
(dB)=0,65 ;
onde:
Usa-se A=7,2 para o meio urbano denso, o que será o primeiro meio a ser analisado
neste projeto.
A Anatel (Agência Nacional de Telecomunicações),segundo consulta número 724,
reserva 120MHz para serviços de 3G, com dois blocos de 55MHz+55MHz e
frequência de 1,9 GHz (uplink) a 2,1 GHz (dowlink) (disponível em <
http://www.teleco.com.br>).
(5.13)
)
(5.14)
58
Substituindo na equação 5.13, tem-se:
(dB)=0,65 ;
O coeficiente de propagação neste projeto adota o coeficiente de terra plana g=4. A
cobertura projetada é de 98% da célula atendida pela BS. Assim, pode-se
determinar a componente do desvanecimento Ls.
Desta forma encontra-se a cobertura da fronteira da célula, conforme gráfico
apresentado na figura abaixo:
Figura 5.3: Curva de Cobertura na Borda
(Fonte: <http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialwcdma3g>)
59
Pelo gráfico acima se observa uma cobertura de borda da célula de 90%, logo pode-
se calcular através da função 5.14.
Do gráfico da função Q determina-se:
;
.
Calcula-se então o desvanecimento para áreas urbanas densas:
, então o desvanecimento em áreas urbanas é 111,58dB.
Os valores para as perdas internas variam de 8 a 20dB, neste projeto a perda
indoor para áreas urbanas densas é de 10dB;
O valor de perda de corpo (body loss) é de 0 dB.
5.1.7 Cálculo do Raio da Célula para Áreas Urbanas Densas
O raio será calculado pelo o modelo estendido de Hata para PCS (COST-231),
conforme a expressão 5.15:
,
onde:
(5.14)
(5.15)
60
: atenuação em dB;
: frequência em MHz- ;
: distância em Km- ;
: fator de correção em dB;
: altura do receptor em metros- ;
: fator de correção (sendo CM= 3dB para centros metropolitanos).
O fator de correção para cidades para cidades grandes é calculado através da
expressão 5.16.
Sendo assim temos:
-
- 25,29
.
Para efeitos práticos fazemos uma aproximação do raio urbano denso para 200m.
(5.16)
61
5.1.8 Cálculo do Raio da Célula para Áreas Urbanas
O raio será calculado pelo o modelo de Hata (Okumura-Hata), método usado para
cálculos das perdas em áreas urbanas através da expressão 5.17:
Calcula-se então a perda nas áreas urbanas:
.
Os valores para as perdas internas variam de 8 a 20dB, neste projeto a perda
indoor para áreas urbanas é de 8dB;
O valor de perda de corpo (body loss) é de 0 dB.
Sendo assim calcula-se o raio para áreas urbanas através da expressão 5.17.
21,33-3+34,78*log d
34,78*log d
.
Para efeitos práticos será feita uma aproximação do raio urbano para 350m.
(5.17)
62
5.1.9 Cálculo do Raio da Célula para Áreas Suburbanas
Será calculado o raio das áreas suburbanas pelo o modelo de Hata (Okumura-Hata),
variando apenas o fator de correção, que será calculado para médias e pequenas
cidades, através da expressão 5.18 abaixo:
;
Sendo assim, temos que o total das perdas em áreas suburbanas:
;
.
Logo, calcula-se o raio da célula:
.
Para efeitos práticos será feita aproximação do raio suburbano para 650m.
(5.18)
))
63
5.2 Cálculo da Área da Célula
Serão calculadas as áreas de coberturas para as regiões urbanas, urbanas
densas e suburbanas das cidades de Jaboatão-PE e Recife-Pe. Para o cálculo das
respectivas regiões utilizou-se o MapInfo Professional que é uma ferramenta de
mapeamento abrangente, que permite realizar várias análises geográficas, neste
projeto o software foi utilizado para particionar as regiões das cidade em áreas
densas, urbanas e suburbanas, facilitando assim o somatório das áreas
analisadas.utilizou-se também o google Earth para auxiliar nas identificações das
regiões.
Mapa da cidade do Recife-PE
Figura 5.4: Mapa da cidade de Recife-PE
(Fonte: MapInfo Professional-2008)
Regiões:
Urbanas
Suburbanas
Urbanas densas
Mapa de Recife
64
Mapa da cidade de Jaboatão-PE
Figura 5.5: Mapa da cidade de Jaboatão-PE
(Fonte: MapInfo Professional-2008)
A área da célula é dada pela equação abaixo:
Onde S é a área de cobertura, r é o raio máximo da célula e K é uma
constante que está relacionada aos setores de cobertura, onde este irá depender da
configuração do site. Deve-se levar em consideração que um site com seis setores
não exatamente é um hexágono. À medida que se aumenta a quantidade de setores
deve-se ter uma observância maior em relação ao processamento em excesso
Mapa de Jaboatão
Regiões:
Urbanas
Suburbanas
Urbanas densas
(5.19)
65
(overhead) e a transferência macia (soft handover) refere-se a uma característica
utilizada pelo CDMA e W-CDMA, em que um telefone celular está simultaneamente
ligado a dois ou mais células (ou sectores de célula) durante uma chamada, para
garantir uma estimativa precisa (Toskala2007).
Neste projeto serão utilizados três setores. Logo o fator K=1,95.
5.2.1 Determinação da Quantidade de Células na Cidade de Recife-PE
A Agência Nacional de Telecomunicações (Anatel) obriga as operadoras a
cobrir 80% do território de um município. Para verificação da qualidade e alcance do
sinal a Anatel utiliza dois métodos: A predição e os drives testes. O primeiro é feito a
partir de softwares que levam em consideração onde estão as torres e calculam o
alcance do sinal. Os drives testes, por sua vez são medidas de campo, realizadas
com um carro em circulação. (disponível em <http://www.estadao.com.br/noticias/>).
Neste projeto serão consideradas 80% das áreas das regiões para o cálculo
das Node Bs, devido às limitações físicas e geográficas que contribuem para a
existência das áreas de sombras, onde a qualidade do sinal é muito baixa ou
inexistente.
Total de células nas regiões urbanas densas:
=1,95*
;
(5.20)
66
Total de células nas regiões urbanas:
:
=1,95*
;
Total de células nas regiões suburbanas:
=1,95*
;
5.2.2 Determinação da Quantidade de Células na Cidade de Jaboatão-PE
Total de células nas regiões urbanas densas:
;
=1,95* ;
;
Total de células nas regiões urbanas:
:
67
=1,95*
;
Total de células nas regiões suburbanas:
=1,95*
;
Dimensionamento de Macro-Células:
Na tabela abaixo estão as totalidade de Node B calculadas para todas as áreas das
cidades de Recife-PE e Jaboatão-PE.
Tabela 5.3 - Total de Nó de B
Região Total de Células Total de Node B (BS)
Recife 203,39 203
Jaboatão 61,96 62
Total 265,35 265
68
Dados de operadoras que atendem as cidades do projeto:
Tabela 5.4: - Total de Nó de B da operadora A
Operadora A Total de Nó de B (BS) )
% de Melhoria
Recife-PE 92 111 54%
Jaboatão-PE 27 35 56%
(Fonte: Anatel, 2012)
Tabela 5.5 - Total de Nó de B da operadora B
Operadora B Total de Nó de B (BS) )
% de Melhoria
Recife-PE 148 55 27%
Jaboatão-PE 36 26 41%
(Fonte: Anatel, 2012)
Tabela 5.6 - Total de Nó de B da operadora C
Operadora C Total de Nó de B (BS) )
% de Melhoria
Recife-PE 126 77 37%
Jaboatão-PE 33 26 42%
(Fonte: Anatel, 2012)
Tabela 5.7 - Total de Nó de B da operadora D
Operadora D Total de Nó de B (BS)
)
% de Melhoria
Recife-PE 132 71 34%
Jaboatão-PE 32 30 48%
(Fonte: Anatel 2012)
Percebemos nos resultados das tabelas acima, que as operadoras precisam
aumentar a quantidade de Nó de B, tanto na cidade de Jaboatão-PE quanto na
69
cidade do Recife-PE. Contanto, Os cálculos desse projeto foram realizados para as
faixas de frequências concedidas atualmente pela ANATEL para as redes 3G( 1900
MHz a 2100MHz),sendo que ainda existem operadoras que usam a faixa de
frequência de 850MHZ, alcançando assim um raio maior por célula que implica na
quantidade menor de No de B para a mesma região, o que pode representar um
porcentagem menor de melhoria em relação aos cálculos do projeto.
70
6. CONCLUSÃO
Este trabalho teve por objetivo o estudo do sistema WCDMA, conforme
descritos nos tópicos iniciais do mesmo. E dimensionamento de rádio frequência
aplicados a redes 3G através do sistema de terceira geração para as cidades de
Recife e Jaboatão. Os cálculos do dimensionamento foram realizados através de
fórmulas empíricas e aplicados às subdivisões das cidades estudadas, conforme a
densidade demográfica das mesmas.
Com os resultados obtidos verificou-se que se faz necessário o aumento na
quantidade de Nó de B, nas duas cidades estudadas, para que se tenha uma maior
cobertura das regiões. Um aumento de cerca de 30% na cidade do recife e 40% na
cidade de Jaboatão na quantidade de estações de rádio base, verificaríamos um
melhor atendimento a população em relação ao alcance e qualidade do sinal.
Espera-se que os resultados apresentados neste trabalho possam ser úteis
como orientações na implantação de redes WCDMA. Porém se faz necessário a
análise com maior detalhe de inúmeros fatores, como otimização dos sites, novos
softwares que melhoram a qualidade de serviço, interoperabilidade com outras redes
como 2G e agora o 4G, entre outros fatores que podem melhorar a qualidade para
que a rede 3G seja aplicada de forma eficiente.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
71
LIVROS
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Convergence Technologies for 3G Networks IP, UMTS, EGPRS and ATM. 1ª ed.,
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ed.; USA: McGranw-Hill, 2002.
(CASTRO, 2001) CASTRO, Jonathan P. The UMTS Network and Radio Access
Technology. 1ª ed., New York: Wiley, 2001.
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COMUNICAÇÕES WIRELESS. 1ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2008.
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HSPA Evolution and LTE. 4ª ed., Inglaterra: Wiley, 2007.
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Communication. 2ª ed., Boston: Artech House, 2003.
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Optimissation 2G/2.5G/3G... Evolution to 4G. 1ª ed.,Inglaterra: Wiley, 2007.
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WIRELESS NETWORKS. 1ª ed,, New York: Cambridge, 2008.
Internet
72
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Planejamento de rádio frequência e capacidade em sistemas UMTS/WDMA.
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Acesso em 20 Abr. 2012.
Monografias, dissertações e teses.
(CORREA, 2008) CORRÊA, Miguel Ângelo. Tecnologias 3G: Uma visão prática,
2008. Dissertação (Especialização em Tecnologias, Gerência e Segurança de
Redes de Computadores)- Instituto de Informática, Universidade Federal do Rio
Grande do Sul.
(MOREIRA, 2010) MOREIRA, Carla Matheus. Interferência no sistema WCDMA,
2010. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Telecomunicações)- Escola de
Engenharia, Universidade Federal Fluminense.
