Comunicações Móveis - tecnologia celular, Provas de Engenharia Elétrica

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Introdução aos Sistemas

Celulares & WLL

Prof. Dayani Adionel Guimarães

[email protected]

Instituto Nacional de Telecomunicações

Conteúdo

Componentes de um sistema celular,

Princípios básicos de telefonia celular,

Overview dos principais padrões para sistemas

de comunicações móveis. Introdução ao WLL.

Instituto Nacional de Telecomunicações

Sistema Celular - Conceitos

Componentes básicos:

Central de Comutação e Controle

Estação Rádio Base

Terminal Móvel

Instituto Nacional de Telecomunicações Sistema Celular - Conceitos

Sistema Celular - Conceitos

Sistemas antigos - grande área de cobertura com estações rádio

base de alta potência; hoje - cobertura por células menores.

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Reuso de freqüências

• Um dos principais conceitos em sistemas celulares.
• Usuários em diferentes áreas geográficas podem

simultaneamente utilizar as mesmas freqüências.

• Aumenta de forma considerável a eficiência

espectral do sistema e, por conseqüência, a sua

capacidade (nº de usuários).

• Causa interferência co-canal (compromisso de

qualidade do link x capacidade de usuários).

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• Células adjacentes utilizam diferentes

conjuntos de freqüências.

Cluster x Reuso de freqüências

• Cluster : conjunto das N

células que utilizam um

conjunto de freqüências

disponíveis. No desenho

N = 7.

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Interferências

• O reuso de freqüências faz com que em uma dada área de

cobertura existam várias células que utilizam o mesmo

conjunto de freqüências. Estas células são chamadas de co-

células e a interferência entre sinais dessas células é

denominada de Interferência Co-canal.

• A interferência resultante de sinais adjacentes em

freqüência ao sinal desejado é chamada Interferência de

Canal Adjacente.

• Ambas limitam a capacidade do sistema.

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Reuso de freqüências

• Parâmetro D / R - Cochannel Reuse Ratio (CRR) ou

Cochannel Inteference Reduction Factor (CIRF). D é

distância centro a centro entre células cocanais e R é o

raio das células em um padrão de reuso qualquer

• D / R é determinado em função do limite de

interferência permitido para uma dada qualidade do

serviço. Por exemplo, no sistema AMPS e padrão de

reuso = 7 , D / R = 4.6 para uma C / I > 18dB em 90% da

área de cobertura

• D / R = (3 N )

1/

, onde N é o número de células por cluster

Reuso de freqüências

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• Exemplo de alocação fixa para o sistema AMPS: Cada conjunto de

395 canais de voz é dividido em 21 subconjuntos com 19 canais

cada.

• Num cluster de 7 células, cada célula utiliza 3 subconjuntos de

forma que a separação mínima entre canais seja de 7 bandas de

um canal - redução de interferência de canal adjacente.

• Como mostrado na tabela a seguir, cada célula utiliza canais dos

subconjuntos iA, iB e iC, i = 1, 2, ..., 7.

• O número máximo de canais de voz por célula é de 57 (podem

existir mais, mas nessa situação pode haver aumento excessivo de

interferência de canal adjacente, pois a regra de distribuição acima

mencionada será quebrada.

• Cada célula terá de 1 a 3 canais de controle. -.

Instituto Nacional de Telecomunicações Estratégias de Alocação de Canal

Estratégias de Alocação de Canal

Exemplo de alocação fixa para o sistema AMPS, banda A.

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1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 - - - 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333

• • • • • • • • • • - - - - - - - - 667 668 669 670 671 672 673 674 675 676 677 678 679 680 681 682 683 684 685 686 687 688 689 690 691 692 693 694 695 696 697 698 699 700 701 702 703 704 705 706 707 708 709 710 711 712 713 714 715 716 - - - - 991 992 993 994 995 996 997 998 999 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022 1023

Sistema macro-celular: 1 - 30Km

Sistema micro-celular: 200 - 2000m

Sistema pico-celular: 4 - 200m

O efeito de decrescer o tamanho das células:

• Aumento da capacidade de usuários;
• Aumento do número de handoffs por chamada;
• Menor consumo de potência no terminal móvel (maior

tempo de conversação, operação mais segura);

O tamanho das células diminui com o

crescimento do sistema

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O efeito de decrescer o tamanho das células:

• Diferentes ambientes de propagação e menores

espalhamentos temporais;

• Diferentes lay-outs das células: Menor expoente

de perdas no percurso, maiores interferências;

células tendem a seguir o perfil dos quarteirões;

sistema mais difícil de planejar.

O tamanho das células diminui com o

crescimento do sistema

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Estratégias de Handoff

Deve-se especificar um nível ótimo de sinal a partir do qual se inicia o

processo de handoff. Esse limiar de handoff^ é definido como um valor

ligeiramente superior ao nível de sinal suficiente a uma qualidade de voz

aceitável na estação rádio base (normalmente entre –90dBm e –100dBm). A

diferença, dada por ∆ = Prhandoff -^ Pr mínima , não pode ser nem muito grande e

nem muito pequena. Se ∆ for muito grande, handoffs desnecessários podem

ocorrer; se muito pequeno, pode não haver tempo suficiente para que o

processo se complete antes que a chamada seja perdida por causa de uma

baixa intensidade do sinal. Nos sistemas celulares de primeira geração o

intervalo típico de tempo para se ter o handoff concluído, tendo o nível do

sinal caído abaixo do limiar de handoff, é de aproximadamente 10 segundos.

Isto requer que o valor de ∆ seja da ordem de 6 a 12dB. Nos novos sistemas

digitais, como o GSM, por exemplo, além do processo ser precedido por uma

decisão de sua necessidade, tendo-se iniciado, leva em torno de 1 a 2

segundos. Consequentemente ∆ possui valores típicos entre 0 e 6dB. O valor

de ∆ pode ser programado na CCC (ou remotamente) para todas as ERBs.

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Estratégias de Handoff

Nos sistemas celulares analógicos da primeira geração, as medidas de

intensidade do sinal são feitas pelas Estações Rádio Base e supervisionadas

pela CCC. Cada Estação Rádio Base monitora constantemente a intensidade

do sinal em todos os canais reversos de voz de forma a determinar a posição

relativa de cada usuário móvel em relação à torre da Estação Rádio Base.

Além dessa medida, um receptor à parte em cada Estação Rádio Base,

denominado receptor localizador , é utilizado para monitorar a intensidade do

sinal dos usuários móveis que estiverem em células vizinhas. O receptor

localizador é controlado pela CCC à qual a informação de intensidade do sinal

é enviada com o objetivo de se decidir se um processo de handoff será ou não

necessário.

Nos sistemas digitais de segunda geração com tecnologia TDMA, as decisões

de handoff são assistidas pelos terminais móveis. No Handoff Assistido pelo

Móvel cada terminal de usuário mede a potência recebida pelas ERBs vizinhas

e a taxa de erro de bit média e reporta essas medias à ERB servidora. A CCC

se utiliza dessas informações para o processamento de handoff.

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