Técnicas de Acesso Múltiplo em Comunicações Wireless, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Baixe Técnicas de Acesso Múltiplo em Comunicações Wireless e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro Capítulo 4 Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless Técnicas de acesso múltiplo são utilizadas para permitir a múltiplos usuários dividirem simultaneamente uma porção finita do espectro de rádio, resultando em alta capacidade para o sistema celular. A alocação da banda disponível a múltiplos usuários precisa ser realizada sem degradar severamente o desempenho do sistema. Técnicas de acesso múltiplo constituem a base para as redes de comunicações wired e wireless presentes e futuras, tais como redes de satélites, redes de comunicações móveis e celulares. A Figura 4.1 mostra um sistema de acesso múltiplo em que um grande número de usuários divide um canal de comunicações comum para transmitir informação a um receptor. Transmitter 1 Transmitter 2 Channel Receiver Transmitter K [e ———— Figura 4.1: Um sistema de acesso múltiplo. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 1 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro O canal comum pode ser o uplink de um sistema de comunicações via satélite ou um cabo, ao qual está conectado um conjunto de terminais que acessam um computador central, ou alguma banda de frequência no espectro de rádio que é usada por múltiplos usuários para estabelecer comunicação com um receptor de rádio. Por exemplo, em um sistema celular, os usuários são os transmissores móveis em qualquer particular célula do sistema e o receptor reside na estação-base da particular célula. Um segundo tipo de sistema de comunicações multi-usuários é uma rede de radiodifusão (broadcast) na qual um único transmissor envia informação a múltiplos receptores, conforme Figura 4.2. Exemplos de sistemas broadcast incluem sistemas de rádio e televisão, assim como downlinks em um sistema de comunicações por satélite. sa Ground stations Figura 4.2: Uma rede broadcast. As redes de acesso múltiplo e de broadcast são possivelmente os sistemas de comunicações multi-usuários mais comuns. Um terceiro tipo de sistema multi-usuários é uma rede do tipo store-and-forward, conforme ilustrado na Figura 4.3 e, ainda, um quarto tipo é o sistema de comunicações bidirecional mostrado na Figura 4.4. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 2 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro Ainda, em adição às técnicas de acesso múltiplo FDMA, TDMA e CDMA, uma outra técnica estará sendo utilizada em um futuro próximo para canais de comunicações: a técnica que permite Acesso Múltiplo por Divisão do Espaço (SDMA - Space Division Multiple Access). A tenologia SDMA emprega técnicas avançadas de processamento para localizar as coordenadas e rastrear terminais fixos ou móveis, concentrando adaptativamente o sinal do sistema irradiante na direção dos usuários e afastando dos interferentes. Esta tecnologia adaptativa permite atingir níveis superiores de supressão de interferência, melhorando o reuso de frequências comparativamente às técnicas padrão de reuso de frequências. A técnica SDMA adapta a alocação de fregiiências de acordo com a localização da maior parte dos usuários. Através de técnicas de processamento espacial, a tecnologia de acesso SDMA pode criar dinamicamente um diferente setor para cada usuário, realizando uma alocação de fregiiências/canal em tempo real. A Tabela 4.1 mostra as diferentes técnicas de acesso múltiplo que são presentemente utilizadas em vários sistemas de comunicações wireless. Sistema Celular Técnica de Acesso Múltiplo Advanced Mobile Phone System (AMPS) FDMA/FDD Global System for Mobile (GSM) TDMA/FDD US Digital Cellular (USDC) TDMA/FDD Pacific Digital Cellular (PDC) TDMA/FDD CT2 (Cordless Telephone) FDMA/TDD Digital European Cordless Telephone (DECT) FDMA/TDD US Narrowband Spread Spectrum (IS-95) CDMA/FDD W-CDMA (3GPP) CDMA/FDD CDMA/TDD cdma2000 (3GPP2) CDMAFDD CDMA/TDD Tabela 4.1: Técnicas de acesso múltiplo usadas em vários sistemas de comunicações wireless. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 5 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro Em sistemas de comunicações wireless, frequentemente é desejável permitir ao usuário enviar simultaneamente informação para a estação-base enquanto, ao mesmo tempo, recebe informação enviada pela estação-base. As operações de multiplexação, no caso, duplexação podem ser efetuadas por técnicas no domínio tempo ou no domínio frequência. A duplexação por divisão em freguência (FDD - Frequency Division Duplexing) provê duas bandas de frequências distintas para cada usuário. A banda direta provê tráfego no sentido da estação-base para a estação-móvel, e a banda reversa provê tráfego no sentido da estação-móvel para a estação-base. Em FDD, qualquer canal duplex consiste, na verdade, de dois canais simplex (um direto e um reverso) e um dispositivo multiplexador (no caso, duplexador). O duplexador é utilizado no equipamento do assinante e na estação-base para permitir transmissão e recepção de rádio bidirecionais simultâneas, tanto para a unidade do assinante, quanto para a estação-base. A separação de frequências entre cada canal (direto e reverso) é constante para um sistema, independente de qual particular canal está sendo usado. A duplexação por divisão no tempo (TDD - Time Division Duplexing) utiliza o domínio tempo ao invés do domínio fregiiência para prover tanto um [ink direto quanto um link reverso. Em TDD, múltiplos usuários dividem um único canal de rádio, utilizando "em tumos” o tempo. O acesso aos canais é permitido a usuários individuais em time slots designados, e cada canal duplex tem tanto um time slot direto quanto um time slot reverso, para facilitar comunicação bidirecional. Se a separação no tempo entre os time slots direto e reverso é uma separação pequena, então a transmissão e a recepção de dados aparenta ser simultânea ao usuário do sistema. A Figura 4.6 ilustra as técnicas de multiplexação FDD e TDD. A técnica TDD permite comunicação sobre um único canal (em oposição à necessidade de utilização de dois canais simplex), o que simplifica o equipamento do assinante, já que dispensa a necessidade do dispositivo duplexador. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 6 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro Reverse Forward Channel Channel «—— Frequency separation — —» Frequency (a) Reverse Forward Channel Channel +«— Time separation —— "Time 6) Figura 4.6: (a) FDD provê dois canais simplex ao mesmo tempo; (b) TDD provê dois slots de tempo simplex na mesma frequência. 4.1 Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência (FDMA) A técnica de Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência (FDMA - Frequency Division Multiple Access) atribui canais individuais a usuários individuais. Conforme pode ser visto na Figura 4.7, uma única banda de frequência ou canal é alocada a cada usuário. Estes canais são alocados sob demanda a usuários que requisitam serviço e, durante o período da chamada, nenhum outro usuário pode compartilhar o mesmo canal. Code mjelm * + ei2|% B GEE) -—- —— ê Frequency Glgla alajã É “Vivo v Time Figura 4.7: Técnica de acesso FDMA, onde diferentes canais são atribuídos a diferentes bandas de frequência. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 7 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro os time slots direto e reverso para um particular usuário, de tal forma que não sejam necessários duplexadores na unidade do usuário. Channel Y Técnica de TDMA, Figua 4. acesso múltiplo onde cada canal ocupa um Channel 1 ] ? Frequency time slot que se repete ciclicamente. Time 4 One TDMA Frame > ——————+»+» Preamble Information Message Trail Bits Slotl | Slt2| Slt3 | == 0 — — Slot N Trail Bits | Sync. bits Information Data Guard Bits Figura 4.9: Estrutura de frames TDMA. O frame se repete ciclicamente no tempo. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 10 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro Em um frame TDMA, o cabeçalho contém o endereço e a informação de sincronização que tanto a estação-base quanto a estação-móvel utilizam para identificar-se uma a outra. Intervalos de guarda são usados para permitir sincronização dos receptores entre diferentes slots e frames. Diferentes padrões wireless TDMA possuem diferentes estruturas de frames. A Figura 4.10 descreve um sistema TDMA típico. Observe que: (1) No sistema, cada um dos K usuários deseja transmitir fo bits por segundo, em pacotes de b bits (frequentemente b = 1000 bits). (2) Cada pacote é inicialmente armazenado em um buffer, com taxa de entrada no buffer de f » bits por segundo. (3) Uma chave concentradora-comutadora seleciona um particular biyfer. (4) Os bits retirados do buffer são enviados para o canal comum, a uma taxa de Kf, bits por segundo, portanto a duração de um bit no canal é y Kf, » - Como há b bits no pacote, o tempo de pausa do comutador sobre cada buffer é bj Kf, =T p» onde T, é a duração de um pacote. (5) O comutador retorna a cada buffer individual a cada KT pE bj +, segundos. A eficiência de um sistema TDMA é uma medida da percentagem de dados transmitidos que efetivamente contêm informação, com relação à necessidade de overhead. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless q PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro 009 24 User 1 Concentrator packet 1 ê ese) ||—»| Buffer commutator > packet 2 q 4 packet 1 1 mM . RO hbisis * , TT 1000 2 1) Mserk ê A A 4 bi Kf, bi a A it rate: Kf, bits/sec hm p d (a) packet K T e Kh——» FP packet User? ar ..o. t User 2 ... t . bit User K “ Dk t b 1 . . WD ——— —— = bit duration bo Kh T= 2 packet duration tb) Ko Note: KTp = b/h Figura 4.10: (a) Sistema TDMA típico.(b) Padrões de tempo para diferentes usuários. O número de slots de canais TDMA que podem ser providos em um sistema TDMA é determinado multiplicando-se o número de slots TDMA por canal pelo número de canais disponíveis. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 12 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro A informação digital de cada usuário é quebrada em blocos de tamanho uniforme, os quais são transmitidos sobre diferentes canais, dentro da banda espectral alocada. A largura de banda instantânea de cada bloco de transmissão é muito menor do que a largura de banda spread. A mudança pseudo-aleatória das frequências dos canais dos usuários torna aleatória a ocupação de um canal específico, a qualquer dado instante de tempo, permitindo o múltiplo acesso sobre uma larga gama de frequências. Se, eventualmente, dois usuários ocuparem o mesmo canal em um dado instante de tempo, o efeito perceptível para o usuário é irrelevante porque isto acontece durante um intervalo muito pequeno de tempo. No receptor FH, um código PN localmente gerado é usado para sincronizar a fregiiência instantânea do receptor com a frequência instantânea do transmissor. A qualquer instante no tempo, um sinal freguency hopped (pulado ou saltado em frequência) somente ocupa um único e relativamente estreito canal. A diferença entre FHMA e um sistema FDMA tradicional é que o sinal frequency hopped muda de canal a rápidos intervalos de tempo. Se a taxa de mudança da frequência portadora é maior do que a taxa de símbolo (ou seja, a frequência da portadora muda mais de uma vez no intervalo de duração de um simbolo), então o sistema é dito um Fast Frequency Hopping System. Se o canal muda a uma taxa menor ou igual à taxa de símbolos (ou seja, a fregiiência da portadora muda após a duração de múltiplos símbolos), o sistema é chamado Slow Frequency Hopping. Um sistema Frequency Hopped permite um adequado nível de segurança, especialmente quando um grande número de canais são usados. Neste caso, um receptor não intencionado (ou interceptador) que não conheça a segiiência pseudo-aleatória de slots de fregiiência precisará ajustar o receptor para a frequência correta tão rapidamente quanto necessário, de forma a buscar o sinal que deseja interceptar. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 15 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro 4.3.2 Code Division Multiple Access (CDMA) O padrão CDMA é um padrão digital americano que foi desenvolvido pela Qualcomm, em San Diego, Califómia e é intitulado Interim Standard 95 (18-95). O padrão CDMA foi desenvolvido para uso em comunicações onde a necessidade de sigilo é extrema, porque é muito dificil, se não impossível, interceptar transmissões feitas por sistemas que empregam a tecnologia CDMA. Assim, tecnologias spread spectrum foram originalmente empregadas em aplicações militares, onde um aumento na complexidade de implementação era justificado por duas particulares características: 1. É relativamente dificil detectar a presença de um sinal spread spectrum devido ao fato de que a energia do sinal é espalhada no espectro, através de uma larga banda (o sinal detectado se confunde com o ruído térmico de fundo, de baixa potência). 2. É mais dificil impedir que uma transmissão seja corretamente recebida através da transmissão de um forte ruido de interferência na mesma frequência (jamming signal), porque a energia do sinal usado para tal fim precisa também ser espalhada através de uma larga banda, não podendo ser focada em uma banda relativamente estreita. A tecnologia CDMA é uma tecnologia de banda larga spread spectrum que consiste na transmissão de sinais por espalhamento espectral, em que os usuários utilizam a mesma faixa de frequência durante todo o intervalo de tempo. Os sinais de todas as chamadas são "espalhados" através de um amplo espectro de frequência. Na recepção, os sinais são extraídos de um sinal que se assemelha ao ruído térmico de fundo do canal, por meio de um receptor que conhece o código para a específica chamada que deseja decodificar. Esta técnica permite que inúmeras chamadas telefônicas sejam transmitidas simultaneamente sobre uma única frequência de rádio. Como resultado, sistemas CDMA Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 16 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro podem lidar com 10 a 20 vezes a capacidade de chamadas de sistemas celulares convencionais. Quando uma chamada telefônica é feita usando a tecnologia CDMA, o som da voz do usuário é convertido em um sinal digital. O sinal digital é primeiro correlacionado com um código com características estatísticas semelhantes às de um ruído branco, chamado código pseudo-aleatório (pseudo-noise code - PN). .O cortelator conduz a uma representação digital encriptada do sinal original, que será "espalhada" sobre um espectro de frequência de banda muito larga (1.25MHz). Cada usuário tem sua própria seguência de código PN, a qual é aproximadamente ortogonal a todas as outras sequências PN. Para detecção do sinal relativo à mensagem, o receptor necessita saber a sequência PN usada pelo transmissor, pois o decorrelator usará esta sequência de código única PN para extrair apenas a informação desejada. Todas as outras palavras-código aparecem como ruído após a operação de decorrelação. Cada usuário opera independentemente, sem qualquer conhecimento dos outros usuários. Um sinal correlacionado com uma seqiiência PN e descorrelacionado com a mesma sequência PN retorna ao sinal digital original. Uma operação de decorrelação do sinal com o código PN não associado ao usuário resultará em puro ruído, contendo informação não discernível. Apesar de determinística, uma sequência PN comporta-se como uma portadora com características de ruído branco, a qual é usada para espalhar a energia do sinal ao longo da banda. A seleção de um bom código é importante, porque o tipo e o tamanho do código limitam a capacidade do sistema. Usualmente são utilizados códigos conhecidos por códigos de Walsh. Uma segiiência PN é uma sequência pseudo-aleatória composta de Os e Is. A Figura 4.12 descreve os blocos básicos de um sistema CDMA. Observe que no transmissor os dados binários dos N diferentes usuários (ad, dy, «sd Né ) são diretamente Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 17 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro Como pode ser visto na Tabela 4.2, a palavra código do Canal O (canal desejado) tem 7 matches com ela própria e nenhum mismatch com ela própria, resultando em uma medida de correlação +7. Por outro lado a palavra código do Canal 1 tem 3 matches com a sequência do canal desejado e 4 mismatches com a segiiência do canal desejado, resultando em uma medida de correlação -1. Note que as mesmas propriedades de correlação existem para todos os códigos de canais com respeito aos outros códigos presentes na Tabela. Exemplos de formas de onda para os sete canais CDMA mostrados na Tabela 4.2 são mostrados na Figura 4.13. No exemplo são transmitidos simultaneamente os bits de dados 1010001, cada um deles codificado, respectivamente, pelo código (canal), 1110010 (0), 0111001 (1), 1011100 (2), 0101110 (3), 0010111 (4), 1001011 (5) e 1100101 (6). No bloco de bits de dados 1010001, o bit de ordem O é codificado pelo Canal O e pertence ao usuário 0, o bit de ordem 1 é codificado pelo Canal 1 e pertence ao usuário 1, e assim sucessivamente. Channel O Code Channel Data qe Number Value | [ | (0) q (1) a E E (2 45] | (3) oIo D (49 677] js 6 o [7 (89 457] — Composite Signal Individual Channel Waveforms Channel O Measurement Figura 4.13: Exemplo de codificação e decodificação CDMA para 7 canais. Todas as formas de onda são somadas, resultando no sinal composto (composite signal), que é o sinal efetivamente transmitido. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 20 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro Na etapa de decodificação, no receptor, o sinal composto é multiplicado por cada um dos 7 possíveis códigos, para separar os dados que foram codificados. Esta operação é denominada despreading. Na operação de despreading mostrada na Figura 4.13 o sinal composto é multiplicado pela sequência PN associada ao Canal 0. A soma dos valores na sequência resultante indica uma medida de correlação p,, entre o sinal composto e a segiência PN associada ao Canal 0. Se o valor absoluto desta medida for maior ou igual ao limiar definido pelo valor máximo de p na Tabela 4.2 (|Pco| >7) então isto significa que o um bit do usuário de Canal O está sendo decodificado. Se p,o >0 o bit do usuário O será decodificado como tendo o valor lógico 1 ese p.o <O o bit do usuário O será decodificado como tendo o valor lógico 0. De fato, no exemplo po =+9 significando que o bit do usuário O será decodificado com valor lógico 1. No padrão CDMA 18-95, os códigos são compostos por 64 palavras-código, cada uma com 64 bits, significando um limiar led > 64 para a medida de correlação utilizada na decisão de qual usuário está sendo decodificado no receptor. Devido à natureza da tecnologia spread spectrum, sistemas CDMA empregam o formato de reuso N=1. Uma estação-base CDMA pode usar mais de uma portadora spread spectrum ao mesmo tempo, cada uma delas com fregiências centrais distintas e ocupando uma banda de 1.25 MHz. Além de serem diferenciadas em frequência, cada uma das portadoras possui um conjunto diferente de códigos. Quando são utilizados Códigos Walsh, há um máximo de 64 possíveis códigos Walsh pseudo-aleatórios por portadora de 1.25 MHz. Teoricamente, podem existir 9 portadoras CDMA por célula. Alguns sistemas que empregam CDMA utilizam com sucesso 11 frequências por célula para PCS e de 2 a 4 frequências por célula para sistemas celulares. Em sistemas celulares, teoricamente, cada uma das portadoras pode lidar com 22 a 40 chamadas de voz. Entretanto, tanto em sistemas Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 21 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro celulares quanto em sistemas PCS, o número médio de chamadas por portadora está situado entre 12 e 16. As estações-base de sistemas CDMA controlam a potência de todas as unidades móveis, com o objetivo de reduzir a interferência. Todos os sinais de usuários móveis devem chegar na estação-base com um mesmo nível de potência, evitando a ocorrência do problema conhecido por efeito near-far. Este problema ocorre quando muitos usuários móveis compartilham o mesmo canal. Em geral, o sinal do usuário móvel mais forte recebido irá "capturar" o demodulador na estação-base para si, obliterando os sinais de outros usuários móveis mais distantes, na mesma célula. Uma vez que os usuários são separados por correlação, e uma vez que correlação é uma grandeza estatística apenas de segunda ordem, a discriminação entre usuários CDMA não é tão precisa quanto aquela obtida com os filtros de banda passante de corte abrupto utilizados em FDMA ou quanto aquela obtida pela distribuição dos usuários em s/oís de tempo utilizados em TDMA. Por esta razão, em sistemas CDMA, os níveis de sinal recebidos mais fortes aumentam o nível de ruído (noise floor) nos demoduladores da estação-base, com relação aos sinais mais fracos, diminuindo, portanto, a probabilidade de que sinais mais fracos sejam detectados. Portanto, o controle de potência é um parâmetro operacional requerido em sistemas digitais CDMA. Por exemplo, se uma estação-móvel que está próxima da estação-base está transmitindo a uma potência muito alta e uma estação-móvel distante 10 milhas da estação-base está transmitindo a uma potência muito baixa, a potência do usuário móvel próximo à estação-base é diminuída a um dado nível, enquanto que a potência do usuário móvel distante 10 milhas da estação-base é aumentada a um dado nível. Se os níveis de potência dos usuários móveis são controlados, não atingindo um valor maior do que o absolutamente necessário, todos os canais podem ser igualmente utilizados usados, aumentando a capacidade do sistema. O controle de potência também está presente em sistemas FDMA e TDMA. No entanto, é simplesmente um beneficio que pode ser utilizado para melhorar o desempenho. Já Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 22 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro handoff o mesmo sinal de voz é distribuído a células selecionadas adjacentes à célula ativa. Um usuário móvel ativo pode, então, comparar a qualidade dos sinais e chavear para a melhor estação-base antes de desconectar da estação-base estabelecida (esta operação é chamada make-before-break). — Selfjamming é um problema em sistemas CDMA. Selfjamming surge do fato de que segiiências originadas pelo spreading da informação proveniente de diferentes usuários não são perfeitamente ortogonais, o que gera, na operação de despreading de um particular código PN, contribuições não-nulas para a estatística de decisão do receptor, para um particular usuário. 4.4 Acesso Múltiplo por Divisão de Espaço (SDMA) A técnica de Acesso Múltiplo por Divisão de Espaço (SDMA) controla a energia irradiada pelo sistema irradiante para cada usuário no espaço. Pode ser visto na Figura 4.14 que a técnica SDMA serve a diferentes usuários através do uso de antenas spot beam (antenas de feixe pontual). sófio Figura 4.14: Uma antena espacialmente filtrada, em uma ERB, servindo a diferentes usuários através do uso de spot beams. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 25 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro As diferentes áreas cobertas pelo feixe da antena podem ser servidas pela mesma frequência (em um sistema TDMA ou CDMA) ou diferentes frequências (em um sistema FDMA). Antenas setorizadas podem ser consideradas uma aplicação primitiva de SDMA. O link reverso representa a maior dificuldade em sistemas celulares, por várias razões. Primeiro, a estação-base tem controle completo sobre a potência de todos os sinais transmitidos no link direto. Entretanto, devido aos diferentes caminhos de propagação entre cada usuário e a estação-base, a potência transmitida por cada unidade do assinante deve ser controlada dinamicamente para prevenir que qualquer usuário particular aumente o nível de interferência para todos os outros usuários. Segundo, a potência de transmissão é limitada pelo consumo de bateria na unidade do usuário, portanto, há limites no grau de controle que pode ser aplicado no link reverso. Se a antena da estação-base é projetada de forma a filtrar espacialmente cada usuário desejado, de tal forma que a máxima energia seja detectada de cada usuário, então o link reverso para cada usuário é melhorado, sendo requerida menor potência e resultando em diminuição da interferência. Desta forma, antenas adaptativas (smart antennas) usadas nas estações-base deverão diminuir alguns dos problemas no /ink reverso. No caso limite de largura de banda de feixe infinitesimal e infinita capacidade de rastreamento, antenas adaptativas implementam uma técnica SDMA ótima, provendo um único canal que é livre da interferência de todos os outros usuários na célula. Na técnica SDMA todos os usuários dentro do sistema podem estar aptos a comunicar ao mesmo tempo, usando o mesmo canal. Em adição, um sistema de antenas adaptativas perfeito deve poder rastrear componentes de multi-percurso individuais para cada usuário e combiná-los de forma ótima para coletar toda a energia do sinal disponível de cada usuário. O sistema de antenas adaptativas perfeito não é realizável porque requer antenas infinitamente grandes, entretanto ganhos podem ser obtidos usando arrays de tamanhos razoáveis, com diretividade moderada. Técnicas de Acesso Múltiplo para Comunicações Wireless 26 PUCRS -— Faculdade de Engenharia — Departamento de Engenharia Elétrica Comunicações Celulares por Maria Cristina Felippetto De Castro 4.5 Referências Bibliográficas nm [2] BI [4] [5] [6] m [8] [9] [10] [1] Yacoub, M., Celular Communication Systems, Prentice Hall, 1992. Waldman, H. e Yacoub, M. D., Telecomunicações - Princípios e Tendências, Editora Erica, 1997. Brodsky, I., Wireless — The Revolutions in Telecommunications, Artech House, 1995. 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