aula3 sistema celular

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Fundamentos Básicos de Sistemas Móveis Celulares
•Estruturas dos Sistemas Celulares
•Formato da Celula, Handover e Reuse Frequency
•Interferência e Capacidade.
Putz! que bosta! Uma única célula com 
um raio de aproximadamente 22 km atendendo 
um máximo de 12 usuários móveis simultâneos
Proposto pelo Bell Labs em 1971 
Serviço Geográfico dividivido em 
unidades chamada “celula”
Células vizinhas não utilizam as 
mesmas frequências para evitar 
problemas de interferência
Proposto pelo Bell Labs em 1971 
Serviço Geográfico dividivido em 
unidades chamadas “celulas”
Usualmente a área de cobertura de 
uma célula é aproximada por uma 
hexágono
A capacidade do sistema é 
aumentada através do reuso de 
frequência
FUNDAMENTOS BÁSICOS DE SISTEMAS CELULARES
•Os modelos de propagação normalmente representam as células como 
possuindo uma área de cobertura circular.
•O modelo aproximado por hexágonos permite uma análise mais simples.
•Ao sistema é associado uma faixa de frequência de F MHz de operação.
•As técnicas de múltiplo acesso irão converter F em T canais de trafego de 
usuários.
•Um cluster de tamanho K, corresponde ao grupo de todas as células 
adjacentes que fazem uso de todas as frequências assinaladas para o sistema.
Redes Celulares
Por que não usar grandes torres de rádio com grandes 
áreas de cobertura?
•Número de usuários simultâneos seria bem limitado.
•Os aparelhos celulares teriam que ter uma grande potência de 
transmissão.
Conceito do Celular: pequenas células com reuso de 
frequências.
Vantagens:
•Aparelhos móveis de baixa potência
•Aumento da capacidade do sistema com o reuso das frequências.
Desvantagens:
•Handoffs entre células precisa ser suportado
•O usuário precisa ser constantemente “trackeado” no sistema para 
chamadas entrantes
Conceitos Sistemas Celulares
•Seja T = número total de canais duplex
•Seja K células = o tamanho do cluster( tipicamente,7,12,21)
N=T/K => número de canais por celula
•Se para uma específica área geográfica, os clusters são 
replicados M vezes, então temos que o número total de 
canais do sistema é dado por:
-capacidade do sistema = MxT
-A escolha de K determina a distância entre as células que 
utilizam a mesma frequência (celulas co-canal).
-K será função do nível de interferência tolerada nas 
estações móveis e pela perda no espaço livre.
Conceitos Sistemas Celulares
•Exemplo: cluster de tamanho K = 7, fator de reuso de frequência = 
1/7. Assumindo um número total de canais igual a T = 490. Então 
teremos N=T/K= 70 canais por célula
Suponha que a nossa área geográfica 
é formada por 3 cluster ( M=3)
Capacidade total do sistema = 3x490 
=1470 canais
T=490 canais, k =7, N = 70 
canais/célula
Celular Design –Reuso
Da geometria das disposições entre hexágonos 
apenas certos valores de K são possíveis de forma a 
que os cluster possam ser replicados sem ocorrência 
de vazios ou áreas “sombra” entre eles.
Desta forma K deve ser tal que K = i2+ij+j2 onde i e j 
são inteiros não negativos.
Tamanho do Cluster
Para encontrar a célula co-canal vizinha, mova i celula no sentido de 
qualquer hexágono, gire 60 graus no sentido anti-horário e mova j celulas
(exemplo: i=2, j=2, k=12)
Conceitos Sistema Celular
Reuso de Frequência
•Valores típicos de C/I na prática em sistemas celulares são da 
ordem de 13-15 dB
•Uma vez determinados o tamanho do cluster e a alocação de 
frequência as mesmas devem ser implementadas nas células
•Os níveis de C/I devem ser mantidos entre os clusters
•Dentro do cluster deve-se buscar minimizar ao máximo a 
interferência de canais adjacentes.
•Canais adjacentes são aqueles que estão adjacentes no spectro
e devido a sua não idealidade causam uma interferência residual 
que dependerá grandemente da cadeia de filtros de transmissão 
e recepção presentes.
Planejamento do Sistema
Exemplo: 
•Seja uma rede com T=12 canais,{f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8,f8,f9,f10,11,12}. 
•Os cluster possuem tamanho K= 4 células
•N = T/K = 3 canais por célula.
•Arranjar o trafego de forma que a interferência de canal adjacente dentro das 
células seja minimizada.
Interferência de canal Adjacente
Setorização
Usado para aumentar a relação C/I
Torna o tamanho K do cluster menor
Utiliza antenas direcionais ao invés de omni-
direcionais
•Células divididas em 3 setores(1200) ou 6 
setores(600)
•O trafego destinado a célula precisa ser 
dividido em 3/6 conjuntos distintos
•Reduz o numero de células co-canais
interferentes
•Desvantagem: necessita de intra-cell handoff, 
aumento de complexidade
Setorização de 1200 reduz o número de 
interferentes de 6 para 2.
Setorização
Cell Splitting
É uma técnica que permite o aumento da capacidade do sistema, 
principalmente em áreas saturadas através da reposição de células 
existentes por grupos de células menores. Sem prejuízo do esquema de 
alocação e reuso de canais existentes no sistema, e de forma a atender a 
especificação de C/I especificada.
Handover
• Mobilidade é o conceito - chave, num sistema 
comunicação celular sem fios.
• Existe o problema, em redes celulares sem 
fios, de manter a continuidade da ligação de 
um terminal móvel, de célula a célula.
• Então, para poder suportar a consistência do 
conceito “mobilidade”, foi criado o método 
Handover/Handoff que permite a 
continuidade no fornecimento dos serviços 
quando o terminal móvel muda de célula na 
rede.
Handover
• O handover acontece
– Um mobile station migra de um célula para outra.
– Exemplo comum de quando acontece handover.
Handover
Handover
• Processo de mudar o canal (frequência, time 
slot, código ou combinação das três) 
associado com a conexão actual enquanto 
uma chamada está a decorrer.
• Ocorrido quando um MS atravessa uma 
fronteira de uma célula, ou quando a 
deterioração de um sinal atingir um limiar.
Aplicação de Handover
Handover
• Temos 2 tipos de Handover
– Soft Handover
– Hard Handover
Soft Handover
• “make-before-break”
• Mais de 1 conexão
Hard Handover
• “break-before-make”
• 1 conexão activa