Antenas de telefonia celular

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Antenas para Telefonia Celular

1. Conceito do Sistema de Telefonia Celular
O primeiro sistema de telefonia móvel foi MTS (Mobile Telephone Service), desenvolvido pela Bell Telephone Company em 1946. Esse sistema era composto por uma única estação base central irradiando uma elevada potencia e com poucos canais de conversação. Sua principal limitação era que cada usuário adquiria umdeterminado canal de RF (rádio freqüência) fixo na qual era compartilhado com outros usuários. Com isso, enquanto alguém auferia proveito de determinado canal, o outro usuário que também a possuía ficava impossibilitado de utilizá-lo. A grande solução foi dividir a área de cobertura do sinal em pequenas células operando em baixa potência, cada uma com sua estação base e diferentes canais de RF. Destemodo, as faixas de freqüência poderiam ser reutilizadas por diferentes células desde que as células co-canais (que utilizam os mesmos canais) estivessem localizadas distantes o suficiente para que as interferências alcançassem níveis toleráveis.
O sistema celular é formado por três componentes:
A Estação Móvel, nome dado ao telefone celular.
A Estação Rádio-Base (ERB), que encaminha asligações para a Central de Comutação e Controle (CCC).
E a Central de Comutação e Controle (CCC), que funciona como o "cérebro" do sistema, ligando-se a todas as Estações Rádio-Base e controlando as chamadas.

Figura 1 – Componentes do sistema celular.

A área de cobertura do sistema é mapeada em formas de conjunto de células hexagonais (por motivos geométricos) formado um cluster: região em queuma mesma banda de freqüência é compartilhada entre os usuários. No projeto do sistema é definido a quantidade e o tamanho dos clusters, de forma que o número de células é tal que a interferência co-canal seja mínima.

figura 2 - geometria hexagonal

2. Tipos de célula
Com o aumento do número de usuários e o limitado número de canais disponíveis, houve a necessidade de aumentar acapacidade de tráfego do cluster de uma forma inteligente. Algumas estratégias são comentadas a seguir:

3.1. Setorizadas
A setorização consiste na divisão das células em setores, como se fossem sub-células. A setorização pode ser de 120° ou de 60° a partir do centro da célula através de antenas direcionais, o que originam células com 3 e 6 setores respectivamente como ilustrado na figura 3.Figura 3 – Setorização das células.
Assim, foi possível diminuir a interferência co-canal, conseqüentemente diminuir o raio das células, aumentado a capacidade de tráfego do sistema. Porém, a setorização só e eficiente quando o usuário esta em baixa velocidade, exemplos: parado, caminhando, num congestionamento, etc.

3.2. Células guarda-chuva
À medida que a estação móvel sedistancia da estação base, o seu sinal fica cada vez mais fraco até atingir uma determinada distância em que deve ocorrer a substituição do canal de sua célula por uma vizinha. Esse processo é chamado hand-off (ou hand-over) e é automaticamente controlado pela CCC. Esse processo é bem sucedido caso a célula vizinha possua canais disponíveis. Quando o usuário está em alta velocidade, num sistema setorizadoele necessitaria efetuar vários handoff durante uma ligação. Para resolver esse problema, surgiu a idéia de alocar um número pequeno de canais para usuários de alta velocidade (ex.: Av. Beira Mar, Via Expressa), geralmente são antenas do tipo guarda-chuva, estão no topo da torre, e normalmente omni-direcionais.

A figura 2 ilustra esse tipo de célula.

Figura 4 - Células guarda-chuva3.3. Micro-célula
Nos locais onde há grande concentração de usuários (ex.: Shopping Center) houve a necessidade de alocar mais canais. Assim dividem-se as células em segmentos menores a fim de atender a demanda.
Figura 5 - Divisão de células em micro células

3.4. Zoneamento
Neste caso, o uso de uma antena no centro da célula é substituído pelo uso de três antenas ligadas à...
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