CDMA

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ
ESCOLA POLITÉCNICA
CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO
Tecnologia CDMA
CURITIBA
2012

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MAURICIO S. FREITAS
JAZIEL DO CARMO DA SILVA
Tecnologia CDMA
Trabalho apresentado à disciplina de
Sistemas de Comunicação como parte do
processo avaliativo do 7º período do curso
de Engenharia da Computação da Pontifícia
Universidade Católica do Paraná - Campus
Curitiba.
Professora: Maria te Vaarwerk
CURITIBA
2012

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RESUMO
A tecnologia CDMA - Acesso múltiplo por divisão de código (em inglês, Code
Divison Multiple Access) é um sistema de múltiplo acesso, baseado no uso de técnicas
de espalhamento espectral (spread spectrum) em banda larga, permitindo a separação de
sinais que são coincidentes em tempo e frequência. Todos os sinais compartilham o
mesmo espectro de frequência.
A energia do sinal de cada estação móvel é codificado e espalhado por toda a
largura de banda, através de um código específico para cada usuário, aparecendo como
‘ruído’ em banda larga para todos os outros usuários.
A identificação e demodulação de um sinal individual ocorrem no receptor,
quando é aplicado uma réplica do código utilizado para o espalhamento de cada sinal na
transmissão. Este processo aumenta (recupera) o sinal de interesse, enquanto descarta
todos os outros sinais (de outros usuários) como sendo interferência em banda larga.

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SUMÁRIO
1. Introdução............................................................................................................... 7
2. Histórico e Evolução dos Celulares ....................................................................... 7
3. A Tecnologia CDMA............................................................................................. 10
4. A Codificação CDMA .......................................................................................... 11
5. Capacidade do Canal ............................................................................................ 13
6. Arquitetura de Transmissão de Voz..................................................................... 14
7. Evolução da Tecnologia CDMA ........................................................................... 15
8. Arquitetura de Transmissão de Dados................................................................ 15
9. Referências Bibliográficas ................................................................................... 15

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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 – Tecnologia CDMA ................................................................................... 11
Figura 2 - Código Walsh............................................................................................ 12
Figura 3 - Canal de RF do CDMA ............................................................................. 13
Figura 4 - Arquitetura de Transmissão de Voz. .......................................................... 14
Figura 5 - Tabela de Evolução do CDMA ................................................................. 14
Figura 6 - Transmissão de dados no CDMA .............................................................. 15

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1. Introdução
A tecnologia de transmissão do CDMA pode ser comparada a uma sala com, por
exemplo, 6 pessoas onde apenas duas falam o mesmo idioma e as outras um idioma
diferente. Se todas falarem ao mesmo tempo as 2 pessoas que falam o mesmo idioma
poderão se comunicar uma vez que o ouvido vai selecionar apenas o idioma que é
conhecido e desprezar as demais comunicações como se fosse ruído.
O ruído na comunicação tende a aumentar quanto maior for a quantidade de
clientes disputando a mesma largura de banda. Sendo assim é preciso fazer um controle
de tráfego para evitar o overload (sobrecarga).
2. Histórico e Evolução dos Celulares
A Telefonia móvel teve inicio no final dos anos 70.
Primeira Geração - 1G
Com a primeira geração o serviço móvel passou a funcionar através da divisão
de uma cidade ou região em pequenas áreas geográficas denominadas células, origem
do nome “celular”. Cada uma dessas células é servida pelo seu próprio conjunto de
rádios transmissores e receptores de baixa potência. Quando a chamada de um celular
alcança uma torre de transmissão e recepção, a mesma é transferida para o sistema de
telefonia fixa regular.
Cada célula possui diversos canais com o objetivo de prover serviços para
muitos usuários simultaneamente. À medida em que um usuário se movimenta na área
de cobertura, o sinal do seu telefone celular passa automaticamente de uma célula para
outra, sem sofrer interrupções, técnica chamada de handoff. O primeiro sistema
telefônico celular ficou conhecido pela sigla AMPS.
AMPS (Advanced Mobile Phone Service):
A tecnologia AMPS entrou em operação comercial no início no ano de 1983. Neste
tipo de rede, um circuito de voz é alocado permanentemente enquanto dura a chamada,
ou seja, trata-se de um serviço orientado a conexão, que só permite transmissão de voz.
O AMPS opera na faixa dos 800MHz e ainda é utilizado no Brasil por operadoras de
banda A com 13 mil terminais ativos. Porém, com a demanda de novos usuários, o

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sistema de telefonia analógica foi rapidamente exaurido. Novos sistemas com
novas tecnologias seriam necessários.
Segunda Geração - 2G
O sistema analógico havia atingido o limite de sua capacidade. A necessidade de
sistemas digitais com maior capacidade dá início às tecnologias da segunda geração,
apresentando diversas vantagens sobre os analógicos: codificação digital de voz mais
poderosas, maior eficiência espectral, melhor qualidade de voz, facilidade a
comunicação de dados e a criptografia.
O sinal, que agora é digital, é ainda transportado sobre rede com tecnologia
Comutada a circuito, assim como no 1G. A primeira tecnologia 2G implantada o Brasil
foi a TDMA, logo em seguida a CDMA. Entretanto, dois grandes grupos evolutivos
se formam, o CDMA e o GSM.
TDMA (Time Division Multiple Access)
Essa tecnologia de sistema de celular digital opera em 800MHz. Os canais de
frequência são divididos em até 6 intervalos de tempo diferentes e cada usuário usa um
espaço específico, para impedir problemas de interferências. Cada portadora
TDMA (AMPS) possui a largura de 30KHz.
Aproximadamente 4,5 milhões de pessoas ainda utilizam celulares TDMA no
Brasil, mas a médio prazo essa tecnologia deverá ser extinta comercialmente, pois a
operadoras que ainda a usam, já migraram para o padrão GSM ou CDMA.
CDMA (Code Division Multiple Access):
A proposta do CDMA, ao contrário das utilizadas até então, defendia a técnica
de espalhamento espectral (spread spectrum), na qual, para um determinado canal, seria
usada toda a largura de banda disponível (1,23MHz), muitas vezes maior do
que necessária, a princípio, para a transmissão de um único sinal. O que parece ser uma
desvantagem, se torna uma vantagem poderosa, quando se consideram as condições em
que esse canal de banda larga é utilizado.
Como diversos assinantes podem utilizar exatamente a mesma banda e
ao mesmo tempo, a diferenciação entre cada assinante no sistema CDMA é
feita por códigos especiais associados a cada transmissão, do móvel para a ERB

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(Estação Rádio Base) e da ERB para o móvel. Cada ligação em andamento porta um
código específico, não ocorrendo o uso do mesmo código para ligações diferentes.
Esse código permite a separação eficiente entre todas as chamadas que estão
utilizando a mesma banda. A capacidade máxima alcançada depende, entre
outros fatores, principalmente do controle de potência de cada chamada e
dos sinais interferentes. Quanto menor a potência, maior é a capacidade (número de
chamadas simultâneas) do sistema. Essa tecnologia opera nas freqüências de 800 e
1900MHz e compete diretamente com a GSM. No Brasil, a única operadora que adota
essa tecnologia é a Vivo, sendo responsável por 19,3 milhões de acessos.
GSM (Global System for Mobile Communication)
Desenvolvida na Europa e adotada em boa parte do mundo, diferencia-se das
outras tecnologias pelo uso de cartões de memória "SIM Cards" nos aparelhos, o que
possibilita levar as características do assinante para outro aparelho ou rede GSM. O
GSM opera nas faixas de 850, 900, 1800 e 1900MHz.
Utiliza uma combinação das técnicas de acesso FDMA e TDMA onde uma
portadora de Rádio Frequência do GSM (denominada ARFCN) possui largura de banda
de 200kHz que, por meio da técnica TDMA, é subdividida e oito intervalos de
tempo. Até 8 conversações simultâneas compartilham uma única portadora ou canal
de 2 x 200kHz. No Brasil é a tecnologia líder de mercado, responsável por mais de 100
milhões de acessos e ainda em expansão.
Entre Segunda e Terceira Geração - 2,5G
O grande advento que o 2,5G trouxe foi uma técnica avançada de modulação
(comparado ao 2G), permitindo a comutação por pacotes ao invés de circuitos, a mesma
técnica de transmissão adotada pelo IP da arquitetura TCP/IP.
GPRS (General Packet Radio Service)
O Padrão de Transmissão de Rádio por Pacote (GPRS) é a evolução da
tecnologia GSM em 2,5G. Essa tecnologia oferece velocidades máximas de dados de
115kbps e um throughput (taxa de transferência) médio de 30 a 40kbps. Os dados são
divididos em pacotes para transmissão, o que favorece os usuários pois provê uma

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conexão permanente de dados e assim não há necessidade de entrarem no sistema cada
vez que desejarem ter acesso a serviços de dados.
Outra vantagem é que os usuários só pagam pelos dados e não pagam pelo
tempo de permanência no ar em que se faz a conexão e nem pelo tempo de
carregamento. É o GPRS que permite a conexão da maior parte dos smartphones e
celulares à nternet. Atualmente, o GPRS é o padrão que oferece a maior cobertura
móvel para aparelhos de mão com acesso à internet.
EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution)
A classificação da EDGE como como uma tecnologia 2,5 ou 3G é
bastante controversa. A EDGE é uma tecnologia de transmissão de dados e acesso à
Internet de alta velocidade, que transmite dados em até 384kbps, na prática, e taxa
média entre 110 e 120kbps.
As taxas médias são rápidas o suficiente para permitir serviços de dados
avançados, como streaming de áudio e vídeo, acesso rápido à Internet e download de
arquivos pesados. A EDGE também suporta serviços "push-to-talk".
Essa tecnologia também é chamada de GPRS ampliada (E-GPRS; de Enhanced
GPRS), pois aumenta em três ou quatro vezes a capacidade e o throughput de dados da
tecnologia antecessora, a GPRS. A EDGE também é um serviço baseado em pacotes
que oferece aos clientes uma conexão permanente para transmissão de dados.
CDMA-2000 1x ou 1xRTT (1xRadio Transmission Technology):
É a evolução do cdmaOne, muitos o consideram como tecnologia de 2,75G ou
3G, segundo o padrão da ITU-T, por possuir taxas de transmissão superiores a
144Kbps. De qualquer forma, o CDMA2000 1X abriu mercado para as altas taxas de
velocidade de dados hoje disponíveis em todo o mundo e que oferecem aos
consumidores e profissionais total conectividade sem fio. Sua velocidade teórica é de
153,6Kbps.
A nomenclatura CDMA contida na sigla diz respeito apenas à técnica de
modulação usada na interface aérea de sistemas celulares e não quer dizer que sejam
totalmente compatíveis entre si. Na maioria dos casos, os sistemas 2,5G são

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implementados diretamente sobre as redes 2G existentes. Como resultado, um sistema
2,5G não é uma rede comutada a pacotes “pura”.
Na verdade, pacotes de dados são transmitidos sobre redes de circuitos
comutados. Redes wireless comutadas puras a pacotes só serão mesmo disponibilizadas
com o advento da geração 3G.
3. A Tecnologia CDMA
A tecnologia CDMA tem uma abordagem totalmente diferente em relação à
TDMA. A CDMA, após digitalizar os dados, os espalha ao longo de toda a largura de
banda disponível.
Chamadas múltiplas são sobrepostas umas sobre as outras no canal, cada uma
designada por um código seqüencial exclusivo. CDMA é uma forma de espalhamento
espectral, o que significa que os dados são enviados em pequenos pedaços ao longo de
diversas freqüências diferentes disponíveis para uso, a qualquer momento, na faixa
especificada.
Todos os usuários transmitem na mesma faixa do espectro de banda larga. O
sinal de cada usuário é espalhado por toda a largura da banda por meio de um código de
espalhamento exclusivo. No receptor, esse mesmo código exclusivo é usado para
recuperar o sinal. Como os sistemas CDMA necessitam de um registro de tempo exato
em cada pedaço de sinal, eles consultam o sistema GPS para obter essa informação.
Entre oito e 10 chamadas independentes podem ser suportadas no mesmo espaço de
canal como uma única chamada AMPS analógica.
A tecnologia CDMA é a base para o Padrão Ínterim 95 (IS-95) e opera em
ambas as bandas de frequência de 800 MHz e 1.900 MHz. Teoricamente TDMA e
CDMA são interferentes uma com a outra. Na prática, sinais CDMA de alta potência
elevam o patamar de ruído para os receptores TDMA, e os sinais TDMA de alta
potência podem causar sobrecarga e embaralhamento dos receptores CDMA.

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Figura 1: Tecnologia CDMA (Fonte: How Stuff Works)
4. A Codificação CDMA
Tipos de códigos CDMA
1. Códigos ou funções de Walsh: Os 64 códigos de Walsh da IS-95 são designados
da seguinte forma :
• W0 – Canal Piloto
• W32 – Canal de Sync
• W1 – W7 – Canais de Paging
• Restante – Canais de Tráfego
2. PN Longo: Conjunto de 4,398 x 1012 códigos diferentes, gerados por um
registrador de deslocamento de 42 bits.
3. PN Curto: Conjunto de 32.767 códigos diferentes, gerados por um registrador de
deslocamento de 15 bits.

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Figura 5: Código Walsh (Fonte: http://paginas.fe.up.pt)
Figura 2: Código Walsh (Fonte: http://paginas.fe.up.pt)

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5. Capacidade do Canal
A figura a seguir traduz uma situação de carregamento de um canal de RF do
CDMA.
Figura 3: Canal de RF do CDMA (Fonte: www.teleco.com)
Quanto mais usuários utilizam o canal maior o ruído, aumentando a interferência
para os canais que utilizam mesma banda até um limiar quando não é mais possível
decodificar os canais.
Esta interferência também é tanto maior, quanto maior for a potência individual
de cada canal transmitido naquela banda.
Este comportamento motivou o desenvolvimento de um sofisticado mecanismo
de controle de potência nos terminais e ERBs de um sistema CDMA. Este controle de
potência leva também à expansão e à contração do raio de uma célula CDMA conforme
o seu carregamento com tráfego.
A setorização de células é usada para reduzir a interferência, uma vez que cada
setor utiliza antenas direcionais e não interfere nos demais setores da célula.
Um dos fatores que contribui para a grande capacidade alcançada por sistemas
CDMA é a possibilidade de utilização de reuso de 1, ou seja, a mesma frequência de
portadora é reutilizada em todas as células.
A eficiência de utilização do espectro, ou capacidade de um sistema CDMA (IS-
95), é maior que os demais sistemas existentes AMPS, TDMA (IS-136) e GSM.

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6. Arquitetura de Transmissão de Voz
Figura 4: Arquitetura de Transmissão CDMA (Fonte: www.teleco.com)
Ø Mobile Station (MS)
Estação Móvel é o terminal utilizado pelo assinante. A estação móvel é identificada
por um MIN (Mobile Identification Number). O equipamento dispõe ainda de um
número de série eletrônico(ESN.)
Ø Estação Rádio Base (ERB).
Equipamento encarregado da comunicação com as estações móveis em uma
determinada área que constitui uma célula.
Ø Base Station Controller (BSC)
Controla um grupo de ERBs. Em alguns sistemas CDMA as funções do BSC são
implementadas na CCC.
Ø Central de Comutação e Controle (CCC)
É a central responsável pelas funções de comutação e sinalização para as estações
móveis localizadas em uma área geográfica designada como a área da CCC.

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Ø Home Location Register (HLR).
Ou Registro de Assinantes Locais é a base de dados que contém informações
sobre os assinantes de um sistema celular.
Ø Visitor Location Register (VLR)
Ou Registro de Assinantes Visitantes é a base de dados que contém informações
sobre os assinantes em visita (roaming) a um sistema celular.
7. Evolução da Tecnologia CDMA
Figura 5: Tabela de Evolução do CDMA (Fonte: www.teleco.com)
8. Arquitetura de Transmissão de Dados
Figura 6: Transmissão de dados no CDMA (Fonte:

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Protocolos:
Ø BSC => Base Station Controler;
Ø MSC => Mobile Switching Center ;
Ø PDSN => Packet Data Serving Node;
Ø BTS => Base Station;
Ø AAA Server (3A) => Autorization Autentication Account Server ;
Ø DNS Server => Domain Name Server ;
Ø SNMP Server => Simple Network Menager Protocol ;
Ø DHCP Server => Dynamic Host Configuration Protocol.
Um usuário de dados HSPD ativo, possui um canal de sinalização e tráfego,
chamado de canal fundamental (FCH) trabalhando a uma taxa de 9,6 kbps (ou 14,4
kbps). No caso da necessidade de banda adicional, o próprio handset CDMA2000 irá
negociar a alocação de mais banda para aquela sessão naquele instante. Esta banda
adicional solicitada poderá (ou não) ser atribuída.
Caso seja atribuída, um canal suplementar (SCH) será alocado para aquela
sessão. Existem vários fatores usados no algoritmo de agendamento quando da escolha
da taxa de transmissão e da duração da designação do canal SCH no link direto (F-
SCH).
Quando finaliza o download ou upload, o usuário pode entrar no modo
‘Thinking‘ antes de iniciar uma nova transação. O ‘thinking-time’ é uma variável
aleatória com uma determinada distribuição. Durante este período, o temporizador é
iniciado e o canal FCH e outros recursos são mantidos para este terminal, até que o
temporizador termine a contagem.
9. Referências Bibliográficas
Sites:
Anatel – Tecnologia CDMA.
Disponível em: www.anatel.gov.br ; acesso em: 08/06/2012.
Teleco – Tutorial CDMA.
Disponível em: www.teleco.com.br ; acesso em: 08/06/2012.

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How Stuff Works – Tecnologia 2G.
Disponível em: www.howstuffworks.com ; acesso em: 08/06/2012.

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