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    2 Sistema WCDMA

    Este captulo apresenta a estrutura da interface area do sistema WCDMA.

    A interface rdio encaixa-se na arquitetura SMTU como meio de acesso aos

    servios disponveis na rede. O terminal de acesso pode utilizar aplicaes e

    servios disponveis na rede desde que disponha das funcionalidades necessrias

    para isto.

    A estrutura de protocolos concebida para a interface rdio baseada no

    emprego de camadas e planos logicamente independentes entre si. Isto assegura

    que alteraes realizadas em partes das estruturas dos protocolos no impliquem

    alteraes e adaptaes das outras partes.

    O padro WCDMA prev dois modos de operao, caracterizados pelo

    mtodo de duplexao [1]: FDD (multiplexao por diviso de freqncia), para

    operar com bandas de frequncia pareadas, e o TDD (multiplexao por diviso

    de tempo), para operao em bandas de frequncia no-pareadas. Neste trabalho

    so analisados os sistemas FDD.

    A taxa de chip (taxa de transmisso do sinal espalhado) do sistema de 3.84

    Mcps. O comprimento do quadro de 10 ms e cada quadro dividido em 15 slots

    (2560chip/slot para taxa de chip de 3.84 Mcps). O fator de espalhamento varia de

    4 at 256 no uplink e de 4 at 512 no downlink, dependendo dos requisitos de

    qualidade de servio (QoS) e da condio do canal de propagao.

    Conseqentemente, a taxa de modulao de smbolo varia de 960 K smbolos/s at

    15 K smbolos/s no uplink ou 7.5 K smbolos/s no downlink.

    Para separar sinais da mesma fonte, uma canalizao do tipo orthogonal

    variable spreading factor (OVSF) utilizada. No downlink, Gold codes com

    perodo de 10 ms (38400 chips com taxa de 3.84Mcps) so utilizados para separar

    clulas diferentes, com comprimento do cdigo sendo de 218-1 chips. No uplink,

    so utilizados Gold codes com perodos de 10 ms ou short codes com perodo de

    256-chip para separar usurios diferentes.

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    A codificao de canal indicada pelas camadas superiores. utilizado bit

    interleaving reduzir os erros de transmisso. O esquema de modulao utilizado

    o QPSK.

    2.1. Especificaes WCDMA

    A descrio da interface area apresentada aqui baseada na especificao

    3GPP wideband CDMA. As principais caractersticas especificadas esto listadas

    na tabela 1. A camada fsica especificada na srie TS25 da especificao 3GPP

    [1].

    Nos sistemas de terceira gerao 3GPP, a arquitetura SMTU compreende as

    seguintes partes: equipamento do usurio (UE), SMTU Terrestrial Radio Access

    Network (UTRAN) e Core Network (CN). A interface rdio (Uu) e a interface CN-

    UTRAN (Iu) so os pontos de referncia entre os subsistemas. Os protocolos

    sobre as interfaces Uu e Iu so divididos em duas subestruturas: protocolos do

    plano do usurio ou seja, protocolos que implementam o atual servio de radio

    access bearer (RAB) e protocolo do plano de controle ou seja, os protocolos para

    controle de radio access bearers e a conexo entre o UE e o CN.

    Figura 2.1 Estrutura do link de acesso

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    Banda do Canal 5 MHz Modo de duplexao FDD e TDD Estrutura do canal de downlink RF Direct spread Taxa de Chip 3.84 Mbps Tamanho do Quadro 10 ms Modulao QPSK balanceado (downlink)

    Dual-Channel QPSK (uplink) Modulao dos dados QPSK (downlink)

    BPSK (uplink) Codificao do Canal Cdigos convulacionais e turbo Deteco Coerente User dedicated time multiplexed pilot

    (downlink e uplink), common pilot no downlink

    Multiplexao do Canal no Downlink Canais de controle e de dados multiplexados no tempo

    Multiplexao do Canal no Uplink Canais de controle e de dados multiplexados no tempo Multiplexao I&Q para canais de controle e dados

    Multi Taxa Espalhamento Varivel e multicode Fator de Espalhamento 4-256 (uplink), 4-512 (downlink). Controle de Potncia Open and fast closed loop (1.6KHz) Espalhamento (downlink) Seqncias OVSF para separao de

    canais Seqncias Gold 218-1 para separao de usurios e de clulas

    Espalhamento (uplink) Seqncias de OVSF, Seqncias Gold 241 para separao de usurios.

    Handover Soft handover Interfrequency handover

    Tabela 2.1- Parmetros do WCDMA

    2.2. Arquitetura de Protocolo

    A interface area dividida em trs camadas de protocolo [1]:

    Camada Fsica (camada 1, C1)

    Camada de Dados (camada 2, C2)

    Camada de Rede (camada 3, C3)

    A camada de dados C2 possui as seguintes subcamadas: Medium Access

    Control (MAC), Radio Link Control (RLC), Packet Data Convergence Protocol

    (PDCP) e Broadcast/Multicast Control (BMC). A subcamada RLC subdividida

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    entre os planos do usurio (U) e o controle (C), enquanto que PDCP e BMC

    existem apenas no plano do usurio.

    A camada de rede consiste de um protocolo, denominado Radio Resource

    Control (RRC), que pertence ao plano de controle.

    A camada fsica interfaceia com a subcamada MAC e com a radio resource

    control (RRC), subcamada da camada 3. A camada fsica oferece diferentes canais

    de transporte para MAC. Um canal de transporte caracterizado pelo modo como

    a informao transferida sobre a camada rdio.

    Canais de transporte so canais codificados e mapeados nos canais fsicos

    especificados na camada fsica. MAC, oferecendo diferentes canais lgicos para o

    link de controle de rdio (RLC), subcamada da camada 2.

    Figura 2.2 Arquitetura de protocolo

    2.2.1. Canais Lgicos

    A subcamada MAC prov servio de transferncia de dados em canais

    lgico. Esta camada responsvel por mapear canais lgicos em canais de

    transporte. A subcamada MAC possibilita um uso eficiente dos canais de

    transporte, sendo responsvel pela seleo apropriada do formato de transporte em

    funo das caractersticas instantneas da fonte de dados.

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    A subcamada MAC tem como principais funes:

    mapeamento dos canais lgicos nos canais de transporte

    apropriados;

    gerenciamento de priorizao dos fluxos de dados de um terminal;

    identificao dos terminais para transmisso em canais de transporte

    de uso comum;

    multiplexao de dados das camadas superiores em blocos entregues

    camada fsica em canais de transporte comum e dedicados;

    monitorao do volume de trfego;

    chaveamento de tipo de canal de transporte ( comum ou dedicado,

    por exemplo, dinamicamente)

    cifragem;

    seleo de classe de servio de acesso (ASC) para transmisso via

    canal de acesso aleatrio ( que permite a transmisso com diferentes

    parmetros de qualidade).

    Um conjunto de tipos de canais lgicos definido para diferentes servios de

    transmisso de dados oferecidos pela subcamada MAC. Cada tipo de canal lgico

    definido pelo tipo de informao a ser transferida. Os canais lgicos so

    divididos em dois tipos:

    canais de controle para transferncia de informaes do plano de

    controle;

    canais de trfego para transferncia de informaes do plano do usurio.

    2.2.1.1. Estrutura dos Canais Lgicos

    Como pode ser observado na descrio dos canais lgicos, eles

    representam uma forma de organizao do fluxo de informao, no sendo

    implementados fisicamente. So divididos em canais de controle e canais de

    trfego.

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    Canais de Controle (CCH):

    Broadcast Control Channel (BCCH): canal utilizado no downlink para broadcast

    de informaes de controle do sistema.

    Paging Control Channel (PCCH): canal de downlink utilizado para transferncia

    de informaes de paging utilizadas quando a rede no reconhece a posio na

    clula de uma estao mvel ou a estao base est na clula no modo de conexo

    ativo (utilizando procedimentos de sleep mode).

    Dedicated Control Channel (DCCH): canal bidirecional ponto a ponto que

    transmite informaes de controle dedicadas entre a estao mvel e a rede. Esse

    canal estabelecido atravs dos procedimentos da conexo RRC.

    Common Control Channel (CCCH): canal de transporte bidirecional para

    transmisso de informaes de controle entre os terminais e a rede.

    Canais de Trfego (TCH):

    Dedicated Traffic Channel (DTCH): canal ponto a ponto, dedicado a uma estao

    mvel para transferncia de informaes sobre o usurio. Pode existir tanto no

    downlink como no uplink.

    Common Traffic Channel (CTCH): canal unidirecional que permite a transferncia

    informaes de usurio para um ou mais terminais.

    ODMA Dedicated Traffic Channel (ODTCH): canal ponto a ponto, dedicado a

    uma estao mvel para transferncia de informaes do usurio entre estaes

    mveis. Um ODTCH existe em um link repetidor.

    2.2.2. Canais de Transporte

    Um canal de transporte definido pela forma e pelas caractersticas com que

    os dados so transferidos sobre a interface area. Os canais de transporte so a

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    interface entre a camada de enlace e a camada fsica, no tendo implementao

    fsica. Os canais de transporte so divididos em comuns e dedicados.

    Canal de Transposte Dedicado

    O canal de tranporte dedicado (dedicated channel - DCH) um canal de

    transporte usado tanto no downlink como no uplink. Ele conduz toda informao

    proveniente das camadas superiores fsica. O DCH transmitido sobre toda a

    clula ou apenas sobre uma parte dela, usando