CM - Aula 03

Evolução Tecnológica

Como em muitas outras áreas, a pesquisa e desenvolvimento em sistemas decomunicações móveis estiveram intimamente ligadas aos padrões militares até a segunda grande guerra mundial (1939-1945)

Entretanto o crescimento da demanda por aplicações civis de sistemas móveis levou a um rápido desenvolvimento de sistemas comerciais

Isto provocou o congestionamento do espectro disponível para tais serviços, exigindo melhor aproveitamento do espectro pelos sistemas de telefonia móvel

Tais melhorias ocorreram principalmente nos três seguintes aspectos:

• Evolução do empacotamento do equipamento

• Evolução do esquema de modulação

• Evolução do Sistema

Evolução do empacotamento do equipamento

• Antes de 1930 ⇒ equipamentos à válvula, somente os receptores eram móveis. Havia só um sentido de comunicação (Tx → Rx)

• 1950 ⇒ equipamentos (Tx + Rx) pequenos o suficiente para serem transportados nas costas dos soldados

• A partir de 1957 começou o uso de transistores pelas fontes de alimentação e logo depois em parte dos transmissores

• Equipamentos transistorizados ⇒ 50% volume, menor consumo de energia, maior confiabilidade

• Queda no preço dos transistores e diminuição da exigência de peças sobressalentes, o que causou a diminuição do custo de manutenção

• Surgiram as placas de circuito impresso, soquetes e dissipadores de calor

• Válvulas multiuso → redução no esforço da comunicação (Tx - Rx) e no consumo de energia

• 1960 ⇒ Estado sólido já dominava, Primeiros rádios portáteis que cabiam na mão

• 1970 ⇒ Telefones sem fios (CI’s)

• Últimos anos ⇒ LSI, VLSI

• Futuro ⇒ nanotecnologia

Evolução do esquema de modulação

• Inicialmente ⇒ AM-DSB (Double Side Band) → HF, depois AM-DSB → VHF

• 1935 ⇒ FM (invenção)

• 1940 ⇒ FM → VHF (móvel militar)

• 1960 ⇒ FM → VHF (móvel comercial)

• FM dominou, exceto: AM-SSB (Single-sideband modulation) → militar - 1960 (temporariamente) → civil - telefone sem fio (1970), faixa cidadão

• FM continua o melhor esquema de modulação analógica, cedendo espaço para modulação digital.

• FM era usado em telefone sem fio → agora é usado em FM rádio celular.

Modulação AM-DSB

Vantagens e desvantagens:

• Fácil implementação.

• Simplicidade.

• Baixo custo.

• Requer 3KHz de largura de faixa para transmissão de voz.

• Demanda alta potência no transmissor.

Modulação FM

Vantagens e desvantagens:

• Melhor qualidade de voz em relação ao AM.

• Efeito de captura - sintonia automática do sinal estranho e SNR (Signal-to-noise ratio) muito melhor.

• Funciona melhor na presença do desvanecimento que o AM.

• Simples implementação e requer menor potência em relação a AM

• Faixa de voz: 120 KHz → 60 KHz → 30 KHz → 25 KHz → 12 KHz

• FM faixa estreita = qualidade razoável, mas não tão notável quanto FM faixa larga.

Modulação AM-SSB

Vantagens e desvantagens:

• Utilização do espectro de modo mais eficiente, pois utiliza apenas uma das bandas do AM-DSB.

• Na transmissão de voz exige 5 ou 6 vezes menos espectro que a modulação FM.

• O seu principal problema é o desvanecimento.

• Outra restrição é a complexidade de implementação.

• No receptor a portadora de freqüência precisa ser gerada localmente para recuperar o sinal, isto se torna um problema nas altas freqüências (VHF e UHF), onde a estabilidade de freqüência é crítica.

Modulação Digital

• Digitalização da voz

• Transmissão digital

Vantagens e desvantagens:

• O sinal digital é mais robusto ante a degradação pelo meio de transmissão e ruído interferente, tal que se alguns bits degenerados ainda puderem ser identificados eles poderão ser restaurados permitindo a recomposição do sinal analógico original.

• Mesmo que alguns bits não possam ser identificados a informação corrompida pode ser corrigida por códigos de correção de erro.

• O sinal digital pode ser implementado com criptografia para permitir privacidade.

• O sinal digital pode ser multiplexado e comutado sem degradação.

• A digitalização habilita o sistema móvel a ser integrado à rede digital emergente com capacidade de transmissão de dados e voz, imagens, etc.

• Permite outras opções de acesso ao canal.

1a geração: analógica ⇒ acesso FDMA (acesso múltiplo por divisão de freqüência). Cada conversação ocupa exclusivamente o canal de voz

enquanto durar.

• 2a geração: digital ⇒ acesso TDMA (acesso múltiplo por divisão de tempo). A portadora é compartilhada no tempo por mais de uma conversação.

3a geração: digital ⇒ CDMA (acesso múltiplo por divisão de código).

Utiliza espalhamento espectral.

• Desvantagem ⇒ PCM = 64 Kbit/s, PCM rádio móvel = 100 KHz de faixa de voz, 100 KHz = 4 x 25 KHz Fm faixa estreita, mas a taxa de transmissão tem sido reduzida (16Kbit/s). Sistema europeu (GSM): 16 Kbit/s, Sistema americano (GSM): 8 Kbit/s.