O documento discute as faixas de frequência utilizadas em sistemas de comunicações móveis ao longo do tempo, desde o GSM até o 4G (LTE). Também aborda os princípios por trás da telefonia celular e como os sistemas celulares funcionam para fornecer cobertura em larga escala com reuso eficiente de frequências.

1. COMUNICAÇÕES MÓVEIS - ATIVIDADE 1
1) Que faixas de frequências foram utilizadas pelos sistemas de
comunicações móveis? Que faixas de frequências utiliza a telefonia
móvel celular atualmente.
850 MHz, antigas bandas A e B utilizadas pelo GSM; 900 MHz, bandas
de extensão utilizadas pelo GSM e 3G; 1700 e 1800 MHz, bandas D, E e
subfaixas de extensão utilizadas pelo GSM e 3G;1900 e 2100 MHZ
destinadas na sua maior parte para sistemas 3G; 2500 MHz e 700 MHZ
destinadas para sistemas 4G (LTE).
2) Faça uma análise histórico-comparativa da utilização dos esquemas
de modulações AM, FM, e digitais no que concerne a sua utilização
em ambiente radio móveis. Refira-se a características, largura de
banda necessária para a transmissão em cada época, desempenho
na presença de ruído e taxas de transmissão (para o caso dos
esquemas digitais).
AM significa "Amplitude Modulada", ou seja, a amplitude da onda de rádio.
Nesse tipo de frequência, é a amplitude (a força da onda) que é mudada. Uma
das vantagens das emissões em AM é a sua capacidade de propagação, que
permite, com um emissor de potência relativamente baixa, atingir longas
distância, devido à refletividade das ondas eletromagnéticas (ou hertzianas)
numa região atmosférica eletrificada chamada ionosfera e pela superfície da
terra. As transmissões AM são realizadas na faixa de 535 kHz Á 1.7 MHz. Já FM
significa "Frequência Modulada", nela não é a amplitude que é modulada, e sim
a frequência da onda de rádio. Isto é, os picos positivos do sinal modulado
representam frequências mais elevadas e umas os picos negativos apresentam
frequências mais baixas. Desse modo os rádios FM são menos sujeitos a
interferência causada por "ruídos" eletromagnéticos (raios ou mesmo emissões
de estações de rádio, TV ou radioamadores etc.), mas não tem o alcance das
AMs. As transmissões FM são realizadas na faixa VHF, que vai de 88 a 108MHz.

2. Na modulação digital é possível alterar simultaneamente os parâmetros –
Amplitude (ASK), frequencia (FSK), fase (PSK) e amplitude+fase (QAM). A faixa
da modulação digital para telefones celulares está entre 824 e 849 MHz.
3) Compare os sistemas de comunicações móveis convencionais
(concentrados) com os sistemas de comunicações móveis celulares.
Os primeiros sistemas de comunicação por rádio móvel possuíam uma
única estação base, com a antena em região elevada da cidade e alta potência
de transmissão, cobrindo uma grande área contendo todo o espectro de
frequências. Como a comunicação era restrita à área coberta por uma única
antena, o tráfego oferecido era limitado ao espectro de frequências
disponível, ou seja, ao número de canais disponíveis. Os sistemas deveriam
estar geograficamente separados para evitar a interferência co-canal, mas isto
gerava descontinuidade das chamadas em andamento sempre que o usuário
necessitava de percorrer duas áreas de serviço distintas operando sua Estação
Móvel (EM). Um sistema de comunicação móvel celular utiliza o reuso de um
mesmo conjunto de canais para conseguir atender ao tráfego pelo uso de um
grande número de Estações Rádio Base (ERB). Chama-se célula a região
iluminada por uma ERB e atendida por um grupo de canais e área celular como
aquela coberta pela potência mínima para comunicação adequada. Para que
seja a reutilização de uma freqüência em outra área é necessário garantir que
o sinal transmitido por uma ERB não interfira na área celular coberta por outra.
Para isto a área de serviço é dividida em Clusters contendo todo espectro
disponível. Tendo em vista que um conjunto de canais ainda é dividido em dois
sistemas A e B de operadoras diferentes, o que permite a utilização de 333
canais por sistema, sendo 312 de voz e 21 de controle, faz-se necessário a
utilização otimizada do reuso de frequências. O sistema celular permite cobrir
toda a área utilizando transmissores de baixa potência e permitindo a
continuidade das chamadas em curso através da técnica de Handoff . O maior
número de canais na mesma área oferece alta eficiência de tráfego com baixa
Probabilidade de Bloqueio (GOS).
4) Explique os princípios da telefonia móvel celular.
O telefone celular é na realidade um rádio transmissor/receptor, operando na
faixa de UHF (ultra high frequency). Quando se liga para alguém utilizando seu

3. telefone celular, o aparelho estabelece contato com a operadora através de uma
estação rádio base (ERB). A central da operadora recebe a ligação e a
encaminha para o destino). Para receber uma chamada, a central da pessoa que
efetuou a chamada, encaminha a ligação para a central da operadora. Daí, a
ligação é encaminhada para a ERB mais próxima. Ao se deslocar, o celular irá
se conectar sempre com a ERB mais próxima (automaticamente, num processo
chamado Handoff), de forma a obter o melhor sinal. A fim de evitar interferências
entre usuários (linhas cruzadas), o sistema celular opera com baixa potência, o
que resulta em alcance limitado. Assim, para proporcionar uma cobertura
adequada, é necessária a presença de uma antena (ERB) nas proximidades do
telefone. Cada ERB só consegue atender uma área geográfica limitada,
chamada célula (origem do nome celular). O conjunto dessas células,
denominado cluster, forma a área de cobertura do sistema móvel celular. A
região a ser atendida é dividida em micro regiões (células) e cada célula dispõe
de uma ERB com os equipamentos de recepção e transmissão, torre e
respectivas antenas. A interligação da ERB com a central é por fibra ótica ou
radio enlace em micro-ondas.
5) O que é interferência co-canal e interferência de canal adjacente?
Como minimizar os efeitos de cada uma delas?
Interferência co-canal: A interferência co-canal é aquela que ocorre em
consequência do reuso, por parte das células, de um mesmo conjunto de
frequências em uma determinada cobertura. Para diminuir este tipo de
interferência deve-se espaçar as células de forma que permita o isolamento
adequado entre elas. Interferência de canal adjacente: A interferência de canal
adjacente é causada por sinais presentes em uma faixa de frequência adjacente
a faixa do sinal desejado e provoca imperfeições no filtro do receptor, permitindo
que frequências em faixas próximas à faixa requerida sejam recebidas. Pode ser
amenizada com filtragem e correta alocação de canais entre as células. Evita-se
alocação, para a mesma célula, de canais adjacentes em frequência
maximizando-se a distância entre canais.

4. 6) Defina: célula, cluster, ERB, CCC, handoff ou handover e Roaming.
Chama-se célula a região iluminada por uma ERB e atendida por um grupo
de canais e área celular como aquela coberta pela potência mínima para
comunicação adequada. Cluster é um conjunto de células no qual são
distribuídos todos os grupos de canais disponíveis, mantendo-se um padrão
geométrico para que se respeite uma distância mínima de reuso (D) entre os
canais. ERB (Estação Rádio Base) é a repetidora da informação de voz e dados
de controle em meio eletromagnético. Na verdade ela é responsável em fazer a
interface entre uma única CCC e diversas estações móveis. CCC (Centrais de
Comutação e Controle) faz a interface entre o sistema móvel e rede pública.
Pelas características de modularidade, as CCCs podem ser expandidas
gradualmente até atingir sua capacidade máxima de gerência de tráfego ou
ERBs. Handoff (ou handover) é uma função que permite manter a continuidade
de uma conversação quando o usuário passa de uma célula para outra. Roaming
significa “em locomoção”, indicando o processamento de uma chamada
telefônica celular móvel em uma CCC, a qual não é a de origem do assinante
celular móvel que está participando de ligação telefônica, ou seja, este celular
está registrado em uma outra CCC.
7) Pesquise e responda o que é a interface IS-41? O que é o padrão IS-
95, e quantos canais por portadora existem nos sistema digital
americano IS-136?
O IS-41 é o protocolo desenvolvido pela TIA (Telecommunications Industry
Association) dos Estados Unidos para implementar a sinalização entre redes
celulares e possibilitar o roaming entre operadoras. Ele é o protocolo utilizado
por sistemas baseados em padrões desenvolvidos pela TIA como AMPS, TDMA
(IS-136) e CDMA (IS-95). No Brasil, a rede nacional de roaming, que possibilita
o roaming automático entre celulares das Bandas A e B, é baseada no protocolo
IS-41. O padrão IS-95 utiliza o acesso múltiplo por divisão de código (CDMA).
Cada usuário é identificado por um código, e podem usar a mesma frequência.
Sua principal característica é a técnica de espalhamento espectral, onde a
frequência da portadora do sinal a ser transmitido é variada aleatoriamente,

5. espalhando-a dentro da largura de banda. Um código é usado para enviar uma
sequência a um sintetizador que gera as frequências da portadora. O padrão IS-
136 permite que até seis unidades móveis possam ser suportadas em apenas
uma portadora de RF.
8) Que probabilidade de bloqueio se especifica para sistemas
celulares? Que relação sinal a ruído se admite para sistemas
analógicos?
2% de bloqueio. Ou seja, apenas 2 em 100 tentativas de chamada serão
bloqueadas por falta de canal, em horário de pico em números de chamadas.
SNR de 35 db.
9) Cite e explique as técnicas de expansão dos sistemas celulares.
Subdivisão da célula (cell splitting): Novas células, com ERBs próprias,
com raio menor do que as originais, são instaladas entre as células já existentes.
A altura da antena e a potência de transmissão são reduzidas. O aumento na
capacidade é devido ao aumento do fator de reuso dos canais. Há aumento no
número adicional de canais por unidade de área. O custo do sistema aumenta
devido ao aumento do número de ERBs. Setorização (sectoring): O aumento
de capacidade é obtido através da redução do número de células em um cluster
e, dessa forma, aumentando-se o reuso de frequência. Entretanto, deve-se
buscar uma solução para o aumento de interferência co-canal gerado pela
diminuição do tamanho de cluster. O método de setorização possibilita aumentar
a relação de tal forma que o tamanho do cluster possa ser alterado. Utiliza várias
antenas direcionais ao invés de antenas unidirecionais. Cada célula recebe e
transmite interferência apenas em uma fração das células co-canais existentes.
As células são divididas normalmente em setores de 60 ou 120 graus.

6. 10) Que tarefas são levadas a cabo no projeto celular?
Handover, Frequency Reuse, Interferência co-canal, Cell Splitting e
sectoring, grau de serviço e trunking.
11) Defina macrocélulas, minicélulas e microcélulas
Macrocélula: Antena que opera com alta potência de saída e tem como
finalidade prover cobertura e tráfego em ambientes internos (indoors) e externos
(outdoors). A macrocélula opera em conjunto com outras, possui raio de
quatrocentos metros ou mais. Minicélulas: microcélulas são definidas para
antenas montadas abaixo das edificações e possuem raios de algumas centenas
de metros. Microcélula: Antena que opera com potência de saída mais baixa e
também provê cobertura para ambientes internos e externos. Desenvolvidas
para cobrir áreas relativamente pequenas, geralmente 25% de uma macrocélula,
elas são usadas para suprir tráfego em regiões de alto fluxo de usuários.
Também são dimensionadas para prover capacidade de tráfego e/ou cobertura
em locais específicos como: corredores e andares mais elevados de edifícios.
Outras aplicações das microcélulas são rodovias, ruas, esquinas e cruzamentos
movimentados, túneis e partes limitadas de edifícios vizinhos.
12) Que tipos de desvanecimentos estão presentes no ambiente radio
móvel?
Plano ou seletivo em frequência (ambos devido ao espalhamento de atraso
RMS), e rápido ou lento (ambos devido ao espalhamento Doppler)
13) Pesquise e explique o que é delay spread.
O delay spread (retardo eficaz) Representa o valor efetivo da dispersão, no
tempo, de um sinal transmitido como o causado pelo multipercurso no canal.

7. 14) Levando em conta a largura de banda coerente, o que se entende
por sistema de banda estreita e por sistema de banda larga?
A conexão de banda estreita ou conhecida como linha discada disponibiliza
ao usuário acesso à internet a baixas velocidades, de até no máximo 56 Kbps,
geralmente com transmissão em modo analógico. Banda larga é a denominação
usada para qualquer conexão à Internet que possua velocidade superior à
velocidade padrão dos modems atualmente utilizados (56 kbps). O Brasil ainda
não tem uma regulamentação que indique qual é a velocidade mínima para uma
conexão ser considerada de banda larga.
15) Pesquise e explique o que é o efeito Doppler.
Efeito Doppler é um fenômeno físico observado nas ondas quando emitidas
ou refletidas por um objeto que está em movimento com relação ao observador.
Este efeito é percebido, por exemplo, ao se escutar o som - que é uma onda
mecânica - emitido por uma ambulância que passa em alta velocidade. O
observador percebe que o tom, em relação ao emitido, fica mais agudo enquanto
ela se aproxima, idêntico no momento da passagem e mais grave quando a
ambulância começa a se afastar. Graças também ao conhecimento deste efeito
é possível determinar a velocidade de estrelas e galáxias, uma vez que a luz é
uma onda eletromagnética.
16) Quais são as técnicas antidesvanecimento lento? e quais as
técnicas antidesvanecimento rápido?
Existem basicamente dois tipos de antidesvenecimento: Equalização
adaptativa e técnicas de diversidade (de espaço, de frequência e de tempo).
17) Explique os mecanismo de acesso FDMA, TDMA e CDMA.
FDMA: divisão da banda de frequência em vários canais com uma
determinada largura de banda e que, durante uma chamada, tornava esses
canais restritos a essa mesma chamada. TDMA: mesmo mecanismo do FDMA,

8. porém um canal deixou de ser exclusivamente utilizado por um utilizador durante
todo o tempo em que uma chamada está em curso e passou a ser possível
transmitir várias chamadas pelo mesmo canal. CDMA: difere das técnicas FDMA
e TDMA por não utilizar um canal de comunicação. Cada chamada é codificada
digitalmente com um código único, que a torna distinta das restantes chamadas
a serem efetuadas no mesmo instante, sendo então enviada por todo o espectro
de frequência e não por um canal reservado, ao contrário da FDMA e da TDMA.
18) O que é uma comunicação FDD, TDD e CDD?
A comunicação duplex pode ser feita por divisão de freqüência, de tempo ou
de código, ou seja, utilizando Frequency Division Duplex (FDD), Time Division
Duplex (TDD) ou Code Division Duplex (CDD).
19) Por que os sistemas CDMA podem operar com transmissores de
menor potência?
Pois todo o controle de potência do sistema CDMA faz com que tanto
telefones quanto ERBs transmitam sempre na menor potência possível,
economizando energia.
20) Sobre 4G (LTE): O HSPA foi previsto pelo 3GPP e é um projeto
chamado de Long Term Evolution (LTE), baseado em Orthogonal
Frequency Division Multiple access (OFDMA): A 4G está baseada
totalmente em IP sendo um sistema de redes, alcançando a
convergência entre as redes de cabo e sem fio. Fale sobre as taxas
de dados do 4G:
O 4g possui menor custo com maiores taxas de dados, ele teve uma boa
redução na latência, possui uma maior eficiência espectral com largura de banda
de até 100MHz. Ele foi projetado para oferecer taxas de download de 100Mbps
com o usuário em movimento e 1Gbps com o usuário parado. Ele possui também
uma taxa de uplink de até 500Mbps.

9. 21) No Brasil, a administração de frequências está sob a
responsabilidade da Anatel. Para o caso brasileiro, a Anatel
regulamentou quais bandas para o sistema GSM, 3G e 4G? Pesquisar
sobre estas frequências.
850 MHz, antigas bandas A e B utilizadas pelo GSM; 900 MHz, bandas de
extensão utilizadas pelo GSM e 3G; 1700 e 1800 MHz, bandas D, E e subfaixas
de extensão utilizadas pelo GSM e 3G;1900 e 2100 MHZ destinadas na sua
maior parte para sistemas 3G; 2500 MHz e 700 MHZ destinadas para sistemas
4G (LTE).