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ACESSO MÚLTIPLO POR DIVISÃO DE TEMPO - TDMA

ACESSO MÚLTIPLO POR DIVISÃO DE TEMPO - TDMA. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO. CARACTERÍSTICAS DOS PADRÕES AMERICANO E EUROPEU. ESPECIFICAÇÕES DO TDMA AMERICANO IS-136. IS-136 - TRANSMISSÕES FORWARD E REVERSA. VANTAGENS DO TDMA IS-136

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ACESSO MÚLTIPLO POR DIVISÃO DE TEMPO - TDMA

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Presentation Transcript

  1. ACESSO MÚLTIPLO POR DIVISÃO DE TEMPO - TDMA

  2. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

  3. CARACTERÍSTICAS DOS PADRÕES AMERICANO E EUROPEU

  4. ESPECIFICAÇÕES DO TDMA AMERICANO IS-136

  5. IS-136 - TRANSMISSÕES FORWARD E REVERSA

  6. VANTAGENS DO TDMA IS-136 • TEM 3 VEZES MAIS CANAIS QUE O AMPS PARA A • MESMA FAIXA ESPECTRAL DE OPERAÇÃO. • SE FOR ALOCADO OS TRÊS SURTOS PARA UM MESMO • USUÁRIO, ESTE PODERÁ TRANSMITIR DADOS ATÉ UMA • TAXA CONTÍNUA MÁXIMA R = 48,6 kbit/s • SE SE CONSEGUIR DIGITALIZAR A VOZ NA METADE DA • TAXA, E SUPOR QUE A TAXA BRUTA TAMBÉM DIMINUI • PARA A METADE, O SISTEMA PODERÁ TRANSMITIR SEIS • CANAIS, NA MESMA LARGURA DE 30 kHz, ATRAVÉS DE • UM SIMPLES COMANDO DE SOFTWARE.

  7. DESVANTAGENS DO ACESSO TDMA • SE FOSSE UTILIZADO O ACESSO FDMA TERÍAMOS EM CADA CANAL A • TAXA CONTÍNUA DE TRANSMISSÃO DE 16,2 kbit/s. NO TDMA TEMOS A • TRANSMISSÃO DE SURTOS DE 48,6 kbit/s. ISTO REQUER 3 VEZES MAIS • POTÊNCIA DE PICO (PEP) QUE NAQUELA OUTRA HIPÓTESE. • O EFEITO MULTIPERCURSO PROVOCA INTERFERÊNCIAS ENTRE • SÍMBOLOS COM MAIS FACILIDADE QUANDO A TAXA É ALTA, • POIS O INTERVALO ENTRE OS BITS FICA MENOR.

  8. DESVANTAGENS DO GSM • COMO O SURTO DURA UM OITAVO DO PERÍODO DE TRANSMISSÃO SUA • TAXA DIGITAL FICA 8 VEZES MAIOR DO QUE TERIA NO ACESSO FDMA. • COM ISTO, A LARGURA DE FAIXA OCUPADA PELO SURTO FICA, TAMBÉM, • 8 VEZES MAIOR. CONSEQÜENTEMENTE, A POTÊNCIA DE RUIDO RECEBIDA, • NA RECEPÇÃO, AUMENTA 8 VEZES. • ESTE AUMENTO DE RUÍDO OBRIGA À TRANSMISSÃO DO SURTO DE SINAL • COM UMA POTÊNCIA 8 VEZES MAIOR. • O EFEITO BIOLÓGICO DESTA ENERGIA, PRÓXIMA À • CABEÇA DO USUÁRIO, AINDA É ALVO DE POLÊMICAS. • A ALTA TAXA DE TRANSMISSÃO DO SURTO TORNA MUITO CRÍTICO O • EFEITO MULTIPERCURSO. ESTE EFEITO É CONTROLADO A CUSTA DE • UM EQUALIZADOR QUE UTILIZA MUITOS BITS ADICIONAIS AOS DE • INFORMAÇÃO. ISTO FAZ AUMENTAR O OVERHEAD DA TRANSMISSÃO. • A PALAVRA DE TREINAMENTO POSSUI 200 BITS.

  9. DESVANTAGENS DO GSM (continuação ) • PARA A MESMA FAIXA ESPECTRAL OCUPADA, ELE POSSUI • DUAS VEZES E MEIA MENOS CANAIS QUE O TDMA AMERICANO. • ISTOFICA PARCIALMENTE COMPENSADO PELA UTILIZAÇÃO DE • CLUSTER DE 4 CÉLULAS, QUE ACARRETA MAIS CANAIS POR • CÉLULA. • NÃO HÁ MELHORIA DE TRÁFEGO OFERECIDO, EM UM SISTEMA • MISTO AMPS - GSM, NA FAIXA UHF DO CELULAR. ISTO SE DEVE • À NECESSIDADE DE SE MANTER CLUSTERS DE 7 PARA SE TER • COMPATIBILIDADE COM AS INSTALAÇÕES DO SISTEMA AMPS.

  10. VANTAGENS DO GSM • SE FOREM ALOCADOS TODOS OS “TIME SLOTS” PARA UM MESMO • USUÁRIO ELE TERÁ, À SUA DISPOSIÇÃO, A TAXA DE 270 kbit/s • PARA DADOS OU MESMO RDSI. • SUAS INTERFACES SÃO ABERTAS. EXISTE COMPATIBILIDADE • TOTAL ENTRE EQUIPAMENTOS E SOFTWARES PROVENIENTES • DE DIFERENTES FORNECEDORES. • COM FREQUENCY HOPPING ELE FICA BASTANTE ROBUSTO • CONTRA INTERFERÊNCIAS. DESTA MANEIRA SEUS CANAIS • PODEM SER DISTRIBUIDOS EM CLUSTERS DE 4. ISTO • AUMENTA A QUANTIDADE DE CANAIS POR CÉLULA. • ATUALMENTE É O SISTEMA CELULAR DIGITAL, BEM SUCEDIDO, • MAIS AMADURECIDO.

  11. PADRÃO TDMA IS-136

  12. TIPOS DE CANAIS DE INFORMAÇÕES

  13. DA MESMA FORMA QUE O AMPS, O TDMA IS-136 POSSUI DOIS TIPOS DE CANAIS DE INFORMAÇÃO: - CANAL DE CONTROLE: “DIGITAL CONTROL CHANNEL” - CANAL DE TRÁFEGO: “DIGITAL TRAFIC CHANNEL” ELES TÊM A MESMA FUNÇÃO DOS CANAIS DE CONTROLE E DE TRÁFEGO DO SISTEMA ANALÓGICO AMPS.

  14. voz voz voz voz voz voz 1 2 3 1 2 3 TDMA - IS-136 OU IS-54 SEQÜÊNCIA DOS CANAIS DE VOZ EM CADA PORTADORA QUADRO DO TDMA - 6 TIME SLOTS f1 voz voz voz voz voz voz 4 5 6 4 5 6 f2 Time Slot - TS tempo

  15. FUNÇÕES DOS CAMPOS QUE COMPÕEM OS SURTOS ( BURSTS ) DA TRANSMISSÃO DIRETA (FORWARD ) DO CANAL DIGITAL DE TRÁFEGO - DTCH

  16. 28 12 130 12 130 1 11 SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL CONTEÚDO DOS SURTOS DO CANAL DE TRÁFEGO DA TRANSMISSÃO DIRETA • 324 bits

  17. 28 12 130 12 130 1 11 SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL • SYNC = Palavra de sincronismo. Indica o início do surto. Também serve como palavra de treinamento para a equalização do espalhamento causado pelo multipercurso.

  18. 28 12 130 12 130 1 11 SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL • SACCH - ( Slow Associate Control Channel ) Sua taxa digital média resulta em 600 bps. É usado para transmitir algumas informações lentas de controle.

  19. 28 12 130 12 130 1 11 SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL • DATA - Dados do usuário (voz) : Transmite 260 bits em cada surto, ou seja, 520 bits em cada quadro TDMA. Resulta a taxa média de 13 kbps. Os 260 bits do time slot incluem os bits de redundância para a correção de erros. • RSVD - Reservado

  20. 28 12 130 12 130 1 11 SYNC SACCH FACCH CDVCC FACCH RSVD CDL • Fast Associated Control Channel • O FACCH toma o lugar dos blocos de dados do usuário sempre que o sistema julgar necessário • Utilizado para mensagens urgentes como no handoff • Portanto, sua sinalização é do tipo “blank and burst” similar a utilizada no canal de voz do AMPS

  21. 28 12 130 12 130 1 11 SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL • CDVCC: Coded Digital Verification Color Code • CDVCC tem função equivalente ao SAT no sistema analógico • A EM sempre transpõe o CDVCC recebido no enlace direto para o enlace reverso.

  22. SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL Evita a recepção cocanal de clusters vizinhos frequência f CDVCC 2 frequência f CDVCC 1 frequência f CDVCC 3

  23. 28 12 130 12 130 1 11 SYNC SACCH DATA CDVCC DATA RSVD CDL • Coded Digital Control Channel Locator • Provê informações que podem ser usadas pela EM para localizar a posição do Canal de Controle Digital (DCCH) utilizado naquele setor. • Durante a inicialização, o receptor da EM se sintoniza em qualquer canal de tráfego forte. O campo CDL informa a localização do DCCH alocado para o setor correspondente. setor.

  24. FUNÇÕES DOS CAMPOS QUE COMPÕEM OS SURTOS DA TRANSMISSÃO REVERSA

  25. 6 6 16 28 122 12 12 122 G R DATA SYNC DATA SACCH CDVCC DATA CONTEÚDO DOS SURTOS DO CANAL DE TRÁFEGO DA TRANSMISSÃO REVERSA • 324 bits

  26. GUARD TIME - G 6 6 16 28 122 12 12 122 G R DATA SYNC DATA SACCH CDVCC DATA • É um intervalo em que não se transmite sinal digital. • Quando há atrasos, no percurso, o “guard time” evita a superposição do início do surto com o final do surto anterior. • Sua duração é eqüivalente a 6 bits.

  27. RAMP TIME - R 6 6 16 28 122 12 12 122 G R DATA SYNC DATA SACCH CDVCC DATA • É um intervalo onde, também, não se transmite sinal digital. • O transmissor é ligado no início desse intervalo. Entretanto ele leva algum tempo para adquirir a plena potência de saída. • Por isto é necessário o intervalo R para assegurar que o sinal de informação será transmitido com plena potência. Sua duração é eqüivalente, também, a 6 bits.

  28. DEMAIS CAMPOS DO SURTO REVERSO 6 6 16 28 122 12 12 122 G R DATA SYNC DATA SACCH CDVCC DATA 6 6 16 28 122 12 12 122 G R FACCH SYNC FACCH SACCH CDVCC FACCH • Os campos restantes seguem as mesmas análises realizadas para a transmissão direta. • No caso da transmissão direta, o transmissor está sempre ligado por isto não necessita G e R. Na realidade, a transmissão direta é classificada como sendo um TDM ( Time Division Multiplex )

  29. CONTROLE DE POSIÇÃO DOS SURTOS

  30. Alinhamento temporal Surto do Time slot 0 Surto do Time slot 1 Duração do surto Surto do Time slot 2 Duração do Time Slot =

  31. Alinhamento temporal (continuação ) • A parte crítica do TDMA está no uplink. As EM transmitem surtos de sinal que não devem se sobrepor mesmo que parcialmente. • As EM situadas a distâncias diferentes da ERB apresentam atrasos de propagação proporcionais à distância • Se não houver um controle dos instantes de transmissão das EM, pode ocorrer, na ERB, sobreposição de surtos vindos de diferentes EM

  32. Sobreposição ou folga entre surtos Time slot 0 Surto do Time slot 0 Time slot 1 Surto do Time slot 1 Time slot 2 Surto do Time slot 2 FOLGA SOBREPOSIÇÃO

  33. ALINHAMENTO DO SURTO DIGITAL NO TIME SLOT • ASSIMQUE A ESTAÇÃO MÓVEL (EM) RECEBE A ORDEM PARA SE ALOCAR EM UM CANAL DE TRÁFEGO, ELA SE SINTONIZA NA FREQÜÊNCIA DESSE CANAL E PASSA A ENVIAR SURTOS DE INFORMAÇÃO NO TIME SLOT (TS) DESIGNADO. • ENTRETANTO, OS SURTOS INICIAIS SÃO MAIS CURTOS. ELES POSSUEM 44 BITS A MENOS QUE UM SURTO NORMAL. POR ISTO, ESTE TIPO DE SURTO, É CHAMADO “SHORTENED BURST”. SURTO NORMAL SHORTENED BURST

  34. ALINHAMENTO DO SURTO DIGITAL NO TIME SLOT ( continuação ) • ESSE SURTO, ENCURTADO, É TRANSMITIDO DE MANEIRA A CAIR NA REGIÃO CENTRAL DO TIME-SLOT DESIGNADO. • QUANDO A ERB RECEBE ESSE SURTO CURTO ELA PASSA A COMANDAR ADIANTAMENTOS DE TAL FORMA QUE ELE ACABA SE ALINHANDO NO COMEÇO DO TIME SLOT. • QUANDO ESTE ALINHAMENTO É COMPLETADO, A ERB ENVIA A PERMISSÃO PARA QUE A EM PASSE A ENVIAR O SURTO DE COMPRIMENTO NORMAL. • DURANTE A CONVERSAÇÃO, O CONTROLE DE POSIÇÃO CONTINUA ACONTECENDO PARA QUE O ALINHAMENTO SEJA MANTIDO. 1a. fase 2a. fase 3a. fase

  35. IS - 136 CANAL DE CONTROLE ( Digital Control Channel - DCCH )

  36. DIGITAL CONTROL CHANNEL DCCH Nos canais de controle, as informações principais que trafegam são: • ERB  EM: informações de sistema e paging • EM  ERB: informações do acesso coordenado

  37. TS 1 2 3 4 5 6 DCCH • O DCCH é definido por um par de TS, em cada quadro, numa frequência que também contém canais de tráfego nos outros quatro TS do quadro. • Os DCCHs não estão restritos à posição dos 21 canais de controle analógicos, mas podem se situar em qualquer lugar da banda utilizada

  38. 1 par de TS - por quadro: TS-1 e TS-4 DCCH DTCH DTCH DCCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH DTCH AVCH AVCH AVCH ACCH t Exemplo de alocação de canais num setor

  39. 28 12 130 12 130 10 2 SYNC SCF DATA CSFP DATA SCF RSVD Conteúdo do Surto do DCCH Direto • sync: sincronismo e temporização • SCF: Shared Channel Feedback • CSFP: Coded Superframe Phase • RSVD: reservado

  40. Canal digital Decodificação Convolucional Modulação /4 DQPSK Decodificação da Voz Codificação da Voz Codificação Convolucional Delay Equalization De-Interleaving Decifragem De-Multiplex Voz Voz 8 kbits 13 kbits Cifragem 13 kbits Interleaving 13 kbits Multiplex and Burst Building 46,8 kbits Demodulação BW=30 kHz

  41. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO ACESSO CDMA

  42. O CODED DIVISION MULTIPLE ACCESS - CDMA, É UM PROCESSO DE COMUNICAÇÃO EM QUE TODOS OS CANAIS SÃO TRANSMITIDOS NA MESMA PORTADORA E AO MESMO TEMPO.

  43. DIAGRAMAS BÁSICOS DA TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO CDMA POR SEQÜÊNCIA DIRETA

  44. ESPALHAMENTO ESPECTRAL E DESESPALHAMENTO SELETIVO

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