A Grande Família CDMA

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A GRANDE FAMÍLIA CDMA
Autora: Maria Luiza Melo

Nota do Coordenador do WirelessBR:
Esta matéria é uma mensagem veiculada no Grupo WirelessBR e está transcrita a nosso pedido, numa cortesia especial da autora.
O conteúdo é um precioso resumo da tecnologia CDMA.
Foi escrita de modo informal, sem maiores pretensões a não ser a de compartilhar conhecimentos.
A autora, como está registrado no próprio texto, aceita comentários e sugestões.
Obrigado, Maria!
Helio Rosa

----- Original Message -----

From: Maria Melo

To: wirelessbr@yahoogrupos.com.br

Sent: Wednesday, February 05, 2003 6:52 PM

Subject: Re: [wireless.br] "Grande_Família"_CDMA

Esta é a primeira tentativa de esclarecimento das solicitações do Hélio, em um "formato para gente" e não para os estudiosos da interface aérea... Digo primeira tentativa porque sei que dúvidas podem surgir da explicação desta sopa de letrinhas.

A Grande Família CDMA... São mais de 136 milhões de assinantes... O CDMA é uma tecnologia de acesso para a interface entre o terminal do usuário (celular, PDA, placa PCMCIA, etc) e a ERB - Estação de Rádio Base, também denominada de interface rádio ou interface aérea, ou ainda RF.

A Família do CDMA começou sua operação comercial em 1995/96 - Hong Kong.

O padrão que define esta tecnologia, basicamente projetada para transmissão de voz a 9.6kbps é o IS-95 (publicado em 1992) e melhorado com a Revisão A (IS-95-A, de 1995), que é implementada em mais de 230 redes no mundo (2G).
Sobre ele, foram construídos vários "remendos".
Por exemplo a Norma TSB 74 permitiu ao assinante uma considerável melhoria da qualidade de voz ao introduzir codificação de voz mais precisa, a 14,4kbps.
Ainda foram adicionados os standards para SMS (IS-637-A), transmissão de dados "circuit data" (IS-99) e dados em pacotes, na primeira versão do IS-707. Tudo isto, com taxa máxima de 14.4kbps (um luxo!) em uma largura de banda da portadora CDMA de 1.23MHz.

Para superar as limitações de 14.4kbps surgiu um "filhote semimorto" do IS-95-A, o IS-95-B (implementado apenas na Coréia, Japão, e Israel), que permitiria chegar a 115,2kbps com o custo de que cada usuário de dados a alta taxa iria tomar aproximadamente 10 canais de voz do IS-95-A.
Esta limitação fez com que se chegasse a um outro "filhote" do IS-95, que era o IS-95-C.
Este, por sua vez, nem chegou a ser publicado em revisão definitiva, morrendo antes de nascer.
Porém, os conceitos de modulação QPSK para espalhamento espectral, codificação de canal com capacidade de proteção contra erros de RF com maior precisão (os Turbo Codes) para transmissão de dados, deram origem a um documento que foi submetido ao ITU (International Telecomunication Union, órgão mundial que especificou os requerimentos de um sistema 3G)
Este documento é o TR45.5 RTT IMT 2000 Candidade Proposal (esta "siglinha" do final é familiar? Lembrem 1xRTT... RTT = Radio Transmission Technology).
E o que aconteceu?

O IMT 2000, que inicialmente visava definir um único padrão de terceira geração para a telefonia celular (acho que vai ficar para a próxima geração...) recebeu 9 propostas candidatas, das quais 4 eram baseadas em tecnologias CDMA na interface aérea.
- uma proposta americana (A TR45.5 mencionada acima, feita pelo mesmo grupo que padronizou o CDMA 2G),
- uma Européia, denominada UTRA (com banda de 5MHz para a portadora, que por ser bem mais larga que os 1.23MHz, foi denominada de Wideband CDMA ou WCDMA),
- uma coreana (que se juntou com a Americana) e
- uma Japonesa (que se juntou com a Européia e virou o FOMA da NTT DoCoMo. Esta implementação japonesa é um subconjunto modificado da tecnologia Européia e é o que é denominado na literatura de WCDMA).

Dizia a especificação do IMT 2000 que, para ser considerado um sistema de terceira geração, as seguintes premissas teriam que ser todas atendidas (ao todo são aproximadamente 14 premissas, mas há algumas que não se relacionam com o problema principal que é transmitir dados em alta velocidade):

1) Taxa de transmissão de dados máxima em ambiente móvel veicular de 144kbps.
2) Taxa de transmissão de dados máxima em ambiente móvel pedestre (eu não consegui uma tradução melhor para pedestrian) de 384kbps
3) Taxa de transmissão de dados para usuários celulares fixos de 2Mbps.

Em 1997, o ITU recebeu as propostas candidatas e homologou (em 2000) as duas tecnologias UTRA/UMTS e a TR45.5 RTT.

Homenageando o ano de sua homologação (após muitas revisões), o padrão TR45.5 RTT (proveniente do IS-95-C) passou a ser denominado cdma2000, pois o nome é bem mais amigável, e escreve-se em letras minúsculas.
Originalmente, este padrão possuía duas implementações,
- uma baseada em uma tecnologia semelhante à européia (com portadora de 4MHZ) e
- outra onde as taxas de dados mais altas eram obtidas através do uso de múltiplos canais de 1.23MHz.
Esta tecnologia, denominada MC-CDMA (multicarrier CDMA) permitiria uma migração suave para as operadoras de IS-95 (que mudou de nome para cdmaOne).
O MC-CDMA foi especificado pelo órgão americano em 2000, e o padrão (ex IS-95-C) recebeu a numeração especial IS-2000. A primeira abordagem (única portadora de banda larga morreu!), ficando apenas o padrão IS-2000.

Este padrão, por sua vez, para baratear os custos de implantação para as operadoras, seria desenvolvido em duas fases:
- a primeira com uma portadora, permitindo velocidades teóricas brutas de dados de até 614.4kbps (para os que entendem: Radio Configuration 4 no Downlink e 2 Supplemental Channels) e
- uma segunda fase onde a velocidade de dados seria aproximadamente 3.5 vezes este valor, onde o IMT 2000 seria atendido através da transmissão do sinal de um usuário em três portadoras.
Esta primeira fase foi denominada cdma2000 1xRTT (abreviada pela mídia para 1xRTT) pois seria implementada com uma portadora IS-2000 apenas e a segunda fase, cdma2000 3xRTT devido às três portadoras.

Este desdobramento foi modificado pelo fato da Qualcomm estar testando e desenvolvendo um padrão novo de CDMA, proprietário, em uma banda de 1.23MHz, denominado de CDMA HDR (High Data Rates) para transmissão de dados (voz não seria suportado).
Este padrão, através de técnicas de modulação e codificação, é capaz de alcançar taxas de 2.4Mbps, em ambiente fixo.
Então a galera do TR45.5 pensou: "Epa! Por que fazer com 3 portadoras, ocupando o espectro das operadoras ? A Qualcomm está fazendo com uma!".
Darwinismo digital: morre o 3xRTT, nasce o padrão (público) IS-856, mais conhecido como cdma2000 1xEVDO (abreviado para EVDO). Onde o EV significa Evolution e o DO Data Only...

Sendo bem práticos, hoje, existe funcionando em operação comercial sistemas cdma2000 1xRTT com taxas de transmissão de dados brutas de 307.2kbps e alguns sistemas cdma2000 1xEVDO. (PS: Caso alguém tenha algo mais novo, por favor: Sinta-se a vontade para agregar!).

E os Europeus e Japoneses? Acho que vão ficar em um outro e-mail, já estou sem conseguir lembrar direito, terei que consultar os universitários... (www.itu.int, www.etsi.fr, www.3gpp.org)

Eu espero que vocês tenham entendido e que se sintam a vontade para fazer seus comentários.