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5. Capacidade versus Cobertura

Na equação de capacidade do CDMA, observa-se o fato de que a potência requerida para transmissão pelas estações móveis tende ao infinito quando se aproxima ao pólo de capacidade. 
Como a potência requerida aumenta, os assinantes nas bordas de cobertura começam a ficar sem potência de transmissor, ou seja, eles serão solicitados a transmitir mais que a sua capacidade permite. 
A conseqüência prática desta característica é que a carga do sistema deve realmente ser controlada de tal forma que a área planejada de serviço nunca tenha falhas de cobertura por causa deste fenômeno. 

Não se pode atingir máxima capacidade e máxima cobertura simultaneamente. 
É um compromisso de troca entre ambas variáveis. 

5.1. Compromisso entre Capacidade e Cobertura no Link Reverso

Simples modelos de capacidade no link reverso mostram que a potência RF aumenta com a carga. 
Há um limite teórico, ou um pólo de capacidade, que é atingido quando todos os usuários estão transmitindo à potência infinita. 
A partir da capacidade do pólo, nenhuma estação móvel alcança sua SNR, independente da potência de transmissão. 

Sistema reais devem operar abaixo da capacidade do pólo, porque estações de assinante reais tem um limite superior para a sua potência de transmissão. 
Quando os usuários na fronteira de cobertura estão transmitindo à máxima potência, não se pode permitir o aumento da carga do sistema. 
Ou por outro lado, se o carregamento do sistema for liberado para crescer, então os usuários na fronteira não conseguirão mais manter o laço de controle de potência, e suas SNRs cairão abaixo do limite estabelecido. 
De fato, isto mostra porque a cobertura da célula diminui com seu carregamento. 

Este fenômeno associa cobertura e capacidade. 
A capacidade do pólo de uma célula depende somente da SNR média desejada, do ganho de processamento, e do fator de atividade de voz. 
A área de cobertura de uma célula, quer dizer, a área na qual os usuários obtêm a SNR desejada, depende da carga referente à capacidade do pólo. 
Esta relação entre capacidade e área de cobertura é um fator fundamental na escolha de localizações das células. 
Para obter custo mínimo, deseja-se utilizar o número mínimo de sites. 
Células escassamente dispersas podem ser apropriadas para um sistema novo, ou uma localização com baixa densidade de assinantes. 
Porém, à medida que a densidade de carga aumenta, a densidade de células também deve ser aumentada. 
O espaçamento de células deve ser alto o bastante para que todos os usuários possam ser servidos dentro dos limites de projeto para a potência de transmissão. 
Na realidade, o carregamento da célula é uma variável aleatória, medida em densidade de Erlang. 
O Grau de Serviço (Grade of Service) só pode ser medido com um sentido estatístico. 
O projeto do sistema, assim como em sistemas telefônicos com fio, se torna um compromisso entre requerimentos competitivos de baixo custo e bom grau de serviço. 

A análise detalhada da interação entre cobertura e capacidade de Erlang é uma pergunta complexa, envolvendo controle de potência, mudança suave de células (soft handoff), desvanecimento, mobilidade de assinantes, e outros fatores, como também as diferenças entre os links direto e reverso. 

É conveniente reescrever a equação de capacidade em termos de um parâmetro de carga adimensional. Começando da equação de capacidade do link reverso.  

           (5.1)

onde:

A capacidade do pólo é a carga dada pela solução da equação (5.2), quando a potência da estação de usuário tende ao infinito.

         (5.2)

A capacidade do pólo para E_b/N₀ = 6 dB e o conjunto de taxas de 9.6 kbps é aproximadamente
N_pole = 40.  

A relação entre capacidade e potência toma uma forma particularmente simples com as substituições: 

Potência adimensional

     (5.3)

Carga adimensional

               (5.4)

A equação de capacidade em termos destes parâmetros adimensionais se torna: 

       (5.5)

Há duas observações importantes destas equações:

1.       A capacidade do pólo só depende da E_b/N₀ desejada, do ganho de processamento, do fator de atividade de voz e do fator de reuso de freqüência efetivo F. Não depende da figura de ruído do receptor. 

2.       A figura de ruído configura a sensibilidade do receptor, e conseqüentemente a escala espacial do sistema. Não afeta a capacidade. 

Esta análise negligencia os efeitos de controle de potência imperfeito e da dinâmica do sistema. 
Não seria prudente rodar um sistema muito próximo à capacidade do pólo, porque as flutuações de carga crescem em amplitude à medida que se aproxima do pólo. 
Excursões de carga afetarão adversamente o serviço dado aos assinantes marginais (na fronteira da célula) e, possivelmente, causarão falhas intermitentes no estabelecimento do laço (loop) de controle de potência e eliminação de quadros excessiva. 
Cargas de 50% a 75% (Z = 3 a 6 dB) representam um compromisso apropriado entre capacidade e cobertura.