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Este artigo foi publicado originalmente na Revista INATEL Telecomunicações, Vol 01. No.01, agosto de 1998. Encontra-se também disponível para download em formatod pdf no site do autor (http://www.inatel.br/docentes/dayani/). 

Resumo

 Este tutorial aborda conceitos básicos relacionados às comunicações móveis. Os fundamentos relacionados à transmissão de informação nos canais de rádio móveis via satélite e terrestre, os fenômenos observados nesses canais e os métodos para viabilização da comunicação nesses ambientes são descritos. Várias técnicas de acesso em sistemas de comunicação móvel são também apresentadas. São apresentadas ainda as principais características de alguns dos sistemas de comunicação móvel existentes e emergentes em todo o mundo. 

Abstract 

This tutorial presents basic concepts related to mobile communications. It is concerned with the fundamentals of the transmission of information over satellite and terrestrial mobile radio channels, with the observed phenomena in these channels and with the methods for turning the communication feasible in these environments. Several access techniques for mobile communication systems are also presented. The work also presents the main characteristics of some today’s and emerging mobile communication systems around the world.

I. Introdução 

Vivemos uma época na qual é percebido um avanço tecnológico ímpar nas telecomunicações. São inúmeros os diferentes sistemas existentes e a cada dia parece nos ser apresentado um novo. Mas qual é a tecnologia adequada? – perguntam, confusos, os profissionais de telecomunicações. Cada fabricante defende de forma ferrenha sua idéia e ainda diz que a do concorrente é a menos indicada, embora, muitas vezes, seja a adequada. Se não se conhece a tecnologia, corre-se o risco de deixá-la ditar as decisões importantes nas organizações, decisões estas muitas vezes regadas de um modismo inerente a um lançamento tecnológico de impacto. É importante conhecer a tecnologia para bem poder utilizá-la. Conhecendo-a e tomando as ações em função do mercado, as organizações deixam de simplesmente “empurrar” essa ou aquela tecnologia para o cliente. A ele deve ser oferecido aquilo que lhe é necessário, que realmente possa se adequar às suas necessidades.

mercado: ½.2.3 = P + L, que significa que metade das pessoas chave nas organizações vêm sendo pagas duas vezes mais que antes, tendo que produzir três vezes mais e ainda manter (ou até superar) a produtividade e o lucro anteriores [2]. Para atender a esses requisitos é preciso acesso à informação e a capacitação para utilizá-la. De um lado as organizações precisam se antecipar às necessidades dos clientes, estar próximo deles. De outro é preciso velocidade na tomada das decisões internas. E é nesse cenário é que surgem as comunicações móveis. A cada dia há maior necessidade dos profissionais se deslocarem para fora de seus escritórios, para perto do cliente e da tecnologia e apresentarem um desempenho no mínimo igual àquele que seria alcançado se estivessem dentro da organização. As informações precisam ser consultadas e atualizadas quase que em tempo real, sejam estas informações de caráter tecnológico ou relacionadas ao cliente. A variedade de serviços oferecidos a cada dia pelos sistemas de comunicação móvel é o reflexo de toda essa necessidade de acesso e utilização da informação como fator determinante do sucesso das organizações. 

Em 1947 a AT&T Bell Laboratories introduziu o conceito de telefonia celular com um sistema de comunicação móvel que utilizava modulação AM. O baixo desempenho desse sistema levou a AT&T Bell Laboratories, em 1962, a implementar um sistema com modulação em FM na faixa de VHF e com canais de 30KHz. Esse sistema teve sua primeira utilização comercial em 1979, tendo o nome de sistema AMPS (Advanced Mobile Phone System). Hoje, através da elaboração de normas mundiais, tem-se buscado constantemente a interoperabilidade dos sistemas de comunicação móvel e a possibilidade de comunicação global que permita a transmissão de voz, dados e aplicações multimídia.. Devido principalmente à possibilidade de implementação de novos serviços e também pela segurança na comunicação, os sistemas digitais têm se mostrado, cada vez mais, candidatos a serem a base definitiva dos futuros sistemas, principalmente com o avanço da micro-eletrônica e com o desenvolvimento das ferramentas de software. 

Esse tutorial apresenta-se organizado da seguinte forma: a seção II aborda os principais fundamentos teóricos necessários ao entendimento dos sistemas de comunicação móvel. A seção III é dedicada às técnicas que permitem a um número elevado de usuários o compartilhamento dos recursos desses sistemas. Na seção IV são então resumidamente descritos alguns dos principais sistemas de comunicação móvel e os padrões por eles atendidos. 

II. A Comunicação Móvel – conceitos fundamentais  

II.1. Caracterização do canal de comunicação 

Pode-se definir como comunicação móvel aquela onde existe a possibilidade de movimento relativo entre partes ou as partes sistêmicas envolvidas. Como exemplo tem-se a comunicação entre aeronaves, entre aeronaves e uma base terrena, entre veículos, a telefonia celular, a computação móvel, algumas classes de sistemas de telemetria, etc.. Uma comunicação fixa (por exemplo um link de microondas entre uma estação rádio base e uma central de comutação e controle de um sistema de telefonia celular) não caracteriza uma comunicação móvel, mas pode fazer parte de um sistema de comunicação móvel. Vários exemplos dessa natureza podem ser encontrados na prática. 

Os canais associados a sistemas de comunicação móvel podem ser agrupados em dois tipos: um pode ser chamado de canal via satélite e o outro de canal terrestre. 

O canal de comunicação via satélite é um canal AWGN (Additive White Gaussian Noise) onde predominam fortes atenuações e muitas vezes grandes atrasos de propagação do sinal. O termo AWGN é utilizado em modelamentos matemáticos para caracterizar aqueles canais onde o tipo de ruído responsável por degradar a comunicação é um ruído branco adicionado ao sinal. Este tipo de ruído é um dos mais “bem comportados” e a teoria acerca do desenvolvimento de receptores ótimos (1) para utilização em canais AWGN já se tornou clássica [8]. O ruído branco é um sinal aleatório e tem um modelamento matemático que o considera como possuindo largura de faixa infinita, média nula e correlação nula entre suas amplitudes tomadas a instantes de tempo distintos, ou seja, o valor da amplitude do ruído em um determinado instante independe daquele observado em outro instante de tempo qualquer. O termo gaussiano se deve ao fato desse tipo de ruído possuir uma função densidade de probabilidade gaussiana com média nula, com desvio padrão igual à sua tensão rms (root-mean-square) e variância igual à potência dissipada em um resistor de 1W. [11].

Tabela 1 – Características das órbitas para satélites 

O canal de comunicação terrestre tem como características principais a propagação por multipercursos e o efeito Doppler. O sinal recebido pelo terminal móvel é composto pela soma (vetorial) dos vários sinais oriundos de diferentes caminhos entre o transmissor e o receptor. Esses multipercursos são formados pela reflexão e/ou difração e/ou espalhamento do sinal transmitido em estruturas próximas ao receptor, tais como edifícios, árvores, postes, morros, etc.. A soma vetorial dos vários sinais dos multipercursos pode resultar em uma interferência construtiva ou destrutiva no sinal recebido. Com o movimento, as estruturas em torno do receptor vão se modificando e, por conseqüência, as interferências passam constantemente da situação construtiva para a destrutiva, fazendo com que a intensidade do sinal recebido varie rapidamente. Quanto maior a velocidade de movimentação, mais rápidas serão as variações no sinal recebido. Esse fenômeno de alteração na intensidade do sinal recebido é denominado desvanecimento por multipercursos. 

O efeito Doppler é a percepção de uma freqüência diferente daquela que está sendo transmitida por uma determinada fonte. Esse efeito acontece devido ao movimento relativo entre a fonte e o receptor. Quanto maior a velocidade de deslocamento do receptor em relação à direção de propagação da onda de rádio, maior o desvio de freqüência percebido. Pode-se deduzir o valor do desvio Doppler em função da velocidade de movimento através de uma abordagem relativística [19] ou por simples geometria [14]. Ambos os resultados levam à expressão: 

onde fD é o desvio Doppler, v é a velocidade do móvel e q é o ângulo entre a direção do movimento e a direção de propagação da onda eletromagnética. 

(*) O autor, Dayani Adionel Guimarães nasceu em Carrancas, MG, em março de 1969. Em 1987, 1994, e 1998 obteve, respectivamente, os títulos de Técnico em Eletrônica pela Escola Técnica de Eletrônica – ETE “FMC” de Santa Rita do Sapucaí, MG, Engenheiro Eletricista pelo Instituto Nacional de Telecomunicações – INATEL de Santa Rita do Sapucaí, MG e Mestre em Engenharia Elétrica nas áreas de Eletrônica e Comunicações pela Universidade Estadual de Campinas, SP – UNICAMP. Possui também curso de especialização em Administração com ênfase em Gerência de RH pela Faculdade de Administração e Informática – FAI de Santa Rita do Sapucaí, MG. Possui experiência de 5 anos em projetos de sensores e equipamentos para instrumentação industrial e controle e, de 1 ano, como Supervisor de Produção e Supervisor de Engenharia de Produtos na SENSE Sensores e Instrumentos. Tendo sido admitido em janeiro de 1995, hoje é Professor Assistente do INATEL, onde também é responsável pela estrutura que dá suporte às atividades de ensino prático dos departamentos de telecomunicações e eletrônica. Se encontra em fase de elaboração de tese de Doutorado na UNICAMP. Suas pesquisas incluem aspectos gerais das comunicações móveis, especificamente sistemas CDMA Multiportadoras e esquemas de codificação para canais com desvanecimento. 

Endereço para contato: INATEL - Av. João de Camargo, 510, 37540-000, Santa Rita do Sapucaí, MG. Tel. (035)471-9214, e-mail: dayani@inatel.br.