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iv.4. sistemas celulares digitais de segunda geração 

Dentre os sistemas de comunicação móvel celular digitais pode-se destacar os padrões: GSM, DCS-1800, PCS-1900, IS-54 D-AMPS e CDMA IS-95. 

O sistema GSM foi desenvolvido com o objetivo de solucionar o problema da fragmentação existente nos primeiros sistemas celulares na Europa e de proporcionar uma série de serviços através da utilização de uma Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI). Sua introdução na Europa foi em 1991 e desde então vários países da América do Sul, Ásia e Austrália têm adotado o GSM e sistemas equivalentes, tal como o DCS-1800. 

Dentre os principais serviços suportados pelo padrão GSM pode-se destacar: 

-       Serviços de telefonia, incluindo fax, videotexto e telex.

-       Serviços de dados com possibilidade de comunicação de dados por pacotes a taxas de até 9600bps.

-       Serviços de RDSI suplementares tais como desvio de chamada, identificação de assinante chamador e serviço de mensagem. Esse último, chamado SMS (Short Message Service) permite a recepção de mensagens alfanuméricas mesmo durante uma conversação e ainda permite transmitir repetitivamente mensagens ASCII para todos os assinantes, serviço esse muitas vezes utilizado para fins de segurança e de aviso. 

Module) que contém a identificação completa do usuário, chaves de código de privacidade e outras informações específicas sobre o usuário. O SIM pode apresenta-se sob a forma de um cartão de crédito ou de um plug-in que é conectado ao terminal GSM. Sem o SIM o terminal fica inoperante. 

A privacidade é outra característica marcante no padrão GSM. Isto é possível através da criptografia (embaralhamento) da seqüência de bits do usuário através de uma “chave” (regra de embaralhamento) que se altera freqüentemente. 

Sumário das principais características técnicas do sistema GSM: 

-       Acesso FDMA/TDMA com canais de 200KHz e 8 slots temporais por canal (8 usuários por canal).

-      Codificação de voz LPC-RPE (13Kbps).

-      Equalização adaptativa de canal.

-      Taxa de transmissão no canal: 270Kbps.

-      Taxa de transmissão por usuário (incluindo bits de codificação de canal): 22.8Kbps.

-      Modulação GMSK com BT = 0.3.

-      Máximo tamanho das células (limitado pelo tempo de guarda): 30Km.

-      Potência de transmissão: equipamento de mão – máx. 2W; equipamento portátil – máx. 8W.

-      Sinalização fora da faixa útil. 

Os padrões DCS-1800 e PCS-1900 são baseados na arquitetura de rede do sistema GSM, sendo que o PCS-1900 é o equivalente nos Estados Unidos do padrão GSM. 

O padrão IS-54, conhecido como D-AMPS (Digital AMPS) é o equivalente digital do sistema analógico AMPS. No sistema D-AMPS cada canal de 30KHz é compartilhado por três usuários em slots de tempo distintos. A capacidade é triplicada em relação ao AMPS. A principal motivação para o desenvolvimento desse sistema foi a possibilidade de transição suave da tecnologia analógica para a digital, ocupando a mesma faixa de freqüências. Uma recente variação do padrão IS-54, o IS-136 (anteriormente IS-54 Rev.C), tem as mesmas características do IS-54, diferenciando no tipo de modulação utilizada nos canais de controle (p/4 DQPSK) de forma a elevar a taxa de transmissão nesses canais e prover serviços adicionais tais como paging e envio de mensagens curtas entre usuários em grupos privados. 

Uma outra evolução do padrão D-AMPS e que se encontra em fase de normalização é o E-AMPS (Extended AMPS). Nesse padrão é utilizada alocação dinâmica de canais baseada na atividade da voz, utilizando a técnica DSI (Digital Speech Interpolation). Essa técnica pode elevar a capacidade em 15 vezes em relação ao sistema analógico AMPS (ver Acesso Múltiplo PRMA, item III.8.). 

Sumário das principais características técnicas do padrão IS-54 (D-AMPS):

-      Método de acesso FDMA/TDMA, com canais de 30KHz e 3 slots de tempo por canal (3 usuários por canal).

-      Taxa de transmissão no canal: 48.6Kbps.

-      Codificação de voz VSELP (13Kbps).

-      Triplica a capacidade do sistema analógico AMPS.

-      Modulação p/4 DQPSK.

-      Eficiência de largura de faixa: 1.62bps/Hz.

-      Complexo processo de gerenciamento temporal. 

O padrão IS-95, baseado em tecnologia com espalhamento espectral (acesso múltiplo CDMA), foi desenvolvido também com o objetivo de possibilitar a transição suave da tecnologia analógica para a digital. No padrão IS-95 todos usuários utilizam a mesma faixa de freqüências, mesmo aqueles usuários em células adjacentes, sendo que cada canal IS-95 ocupa 1.25MHz (cerca de 10% da banda disponível para o padrão AMPS). Na prática as portadoras do sistema AMPS devem prover uma faixa de guarda de 270KHz (9 canais) em cada lado da faixa dedicada ao IS-95. 

Os primeiros terminais dual-mode (IS-95/AMPS) foram disponibilizados pela Qualcomm em 1994. 

No padrão IS-95 a taxa de transmissão no canal é variável em função dos requerimentos do terminal e do ciclo de atividade da voz. São possíveis 4 taxas de transmissão: 9600bps, 4800bps, 2400bps e 1200bps, sendo que a transmissão acontece sempre em rajadas de 9600bps em cada quadro (frame). A cada vez que a taxa é reduzida em função da atividade da voz são gerados intervalos durante os quais a potência de transmissão do terminal móvel é reduzida de no mínimo 20dB em relação ao período prévio de atividade. Esse procedimento reduz significativamente a quantidade de interferência no sistema, proporcionando um correspondente aumento da capacidade em termos do número médio de usuários ativos. 

Sumário das principais características técnicas do padrão IS-95 (CDMA): 

-      Taxa de chip de 1.2288Mchips/s = 128 vezes 9600bps.

-      No link direto (base para terminal móvel): Utilização de 64 códigos Walsh-Hadamard combinados – para ortogonalidade entre os usuários; utilização de uma seqüência PN do tipo m [12] – para um espalhamento efetivo e robustez contra os efeitos dos multipercursos.

-      No link reverso (terminal móvel para base): Utilização de seqüências PN tipo m – melhores propriedades para sincronismo.

-      Largura de faixa de transmissão: 1.25MHz.

-      Codificação de canal convolucional com taxa 1/2 no link direto e taxa 1/3 no link reverso.

-      Uso de portadora piloto para sincronismo e detecção coerente nos terminais móveis.

-      Soft hadoff (mesma portadora para todo o sistema).

-      Degradação suave na qualidade do link reverso quando há sobrecarga de usuários no sistema (soft capacity).

-      Controle de potência do terminal móvel atualizado a cada 1ms (ou conforme variação do desvanecimento) –imperfeito devido a desvanecimentos muito profundos e /ou muito rápidos.

-      Utilização do receptor RAKE [13], [14], [17] ao invés de equalizador de canal. 

iv.5. sistemas cordless digitais de segunda geração
 

Os sistemas de telefonia sem fio digitais tem como principais padrões: CT2, CT2+, DECT, PHS e PACS. Essas padronizações surgiram como resposta ao mercado não padronizado e ilegal que começou a tomar força em todo o mundo. A primeira normalização nesse sentido teve o nome de CT1. Nela cada assinante de uma rede de telefonia fixa convencional poderia comprar sua própria “estação rádio base” e um terminal portátil. A cobertura do sistema CT1 abrange somente as imediações da base. 

Os sistemas CT2 têm as principais características: 

-      Utiliza método de acesso FDMA.

-       A separação entre as freqüências das portadoras é de 100KHz.

-      Utiliza duplexação TDD com uma duração de quadro de 2ms.

-       A taxa de transmissão por canal é de 72Kbps.

-       Utiliza modulação FSK binária.

-       Utiliza codificador de voz do tipo ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) a 32Kbps [6].

-       Apresenta eficiência espectral de 0.72bps/Hz.

-       Possibilita acesso à rede de telefonia pública fixa.

-       Não pode receber chamadas, mas pode prover serviços de paging.

-       Pode prover serviços de fax.

-       Pode ser utilizado como modem de dados – oficialmente anunciado para trabalhar a 2400bps, mas pode apresentar taxas superiores.

-       Com antenas para interiores o sistema CT2 tem um alcance aproximado de 100m. Com antenas exteriores esse alcance pode subir para cerca de 500m. 

Outro importante padrão para sistemas cordless, talvez um dos mais importantes, é o padrão DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone). Inicialmente este padrão foi desenvolvido para atender somente ao sistema europeu também sob o nome DECT - Digital European Cordless Telephone. Posteriormente ele foi otimizado para uso profissional, mas recentemente equipamentos com padrão DECT tem sido encontrados comercialmente para uso doméstico. Suas características o tornam viável também para comunicação de dados. Uma versão para esse fim está sendo desenvolvida nos Estados Unidos com um nome de PWT (dados de 1997 [10]). 

São características básicas do padrão DECT: 

-       Utiliza acesso TDMA em um sistema com 10 portadoras, cada uma transportando 12 canais de voz.

-       Utiliza duplexação TDD e alocação dinâmica de canais.

-       Suporta serviços de transmissão de dados com taxas de até 1Mbps por usuário.

-       A taxa de transmissão no canal é de 1.152Mbps.

-       De forma a manter o consumo de potência do terminal portátil o menor possível, o padrão DECT não utiliza equalização, operando com espalhamentos por multipercurso rms de até 90ns, ou seja, apresenta melhor funcionamento em ambientes internos (micro-celulares).

-       Ainda objetivando baixo consumo de potência e alta qualidade de voz, o padrão DECT não prevê o uso de sofisticados codificadores de voz, mas um simples ADPCM de 32Kbps.

-       A modulação utilizada é a GMSK.