Universidade Feder Escola de Engenharia Elétric

CÓDIGOS CONVOLUCIONAIS: TRANSMISSÕES
QUE UTILIZAM O PADRÃO CDMA
Universidade Federal de Goiás (UFG)
Escola de Engenharia Elétrica e de Computação (EEEC)
Heitor Gomes, Danilo Ferreira, Thiago Vinícius, Marco Aurélio, Leonardo Ribeiro
Organizador da Exposição: Prof. Dr. Getúlio Antero de Deus Júnior
Introdução:
Código convolucional é um tipo de código corretor de erro em que cada conjunto de m símbolos é transformado em um conjunto de n símbolos, onde
essa transformação é função dos últimos k símbolos na entrada do codificador, e a razão m/n é conhecida como taxa de código. A tecnologia CDMA é
um exemplo de tecnologia que utiliza os códigos convolucionais na correção de erros em sua transmissão. O CDMA (do inglês: Code Division Multiple
Access, ou Acesso Múltiplo por Divisão de Código) começou sua operação comercial em 1995/1996 em Hong Kong com o IS-95 (transmissão de voz a
9,6 kbps publicado em 1992 e melhorado em 1995). Com a norma TSB 74, a velocidade foi aumentada para 14,4 kbps e foram adicionados os
aplicativos de SMS e transmissão de dados. Em seguida, surgiram o IS-95A e IS-95B com taxa de 115,2 kbps que ocupavam 10 canais de voz. Com os
conceitos de modulação QPSK para espalhamento espectral, codificação de canal com capacidade de proteção contra erros de RF (por meio de Códigos
Convolucionais) para transmissão de dados, deram origem aos requerimentos de um sistema 3G. Durante muito tempo, a tecnologia CDMA foi utilizada
na área militar, uma vez que se utiliza de ondas portadoras similares ao ruído e uma grande largura de banda. Desta forma dificultava-se tanto os
esforços inimigos, em atrapalhar as comunicações, quanto uma possível interceptação de informação [1].
Funcionamento:
CDMA é um método de acesso a canais em sistemas de comunicação.
comunicação É utilizado tanto para a telefonia celular quanto para o rastreamento via satélite
(GPS). Essa tecnologia digitaliza os dados e os espalha ao longo de toda a largura de banda disponível (Figura 1). Chamadas múltiplas são sobrepostas
umas sobre as outras no canal, cada uma designada por um código sequencial exclusivo. CDMA é uma forma de espalhamento espectral, o que significa
que os dados são enviados em pequenos pedaços ao longo de diversas frequências 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 [4].
Um dos problemas enfrentados por sistemas utilizando o CDMA é o chamado problema "perto-longe", que ocorre devido a estações localizadas perto
e longe da estação-base, pois o sistema CDMA supõe que os sinais são enviados com a mesma potência. Isto pode ser solucionado através de um tipo
de controle sobre a potência de transmissão, como por exemplo, a estação-base pode enviar comandos de acréscimo e decréscimo da potência de
transmissão [3].
Figura 1 – Transmissão CDMA [4].
Figura 2 – Diagrama de Treliça para Decodificação [2].
A codificação convolucional é assim denominada porque se baseia no uso de memórias e multiplicações para realizar a convolução de um sinal de
entrada com a resposta ao impulso do sistema codificador, de forma similar a um filtro de resposta finita ao impulso (FIR) [5]. Existem diversos
algoritmos para a decodificação de códigos convolucionais.
convolucionais Para valores de k relativamente pequenos geralmente é usado o algoritmo de Viterbi, pois
ele oferece o melhor desempenho do ponto de vista probabilístico (do inglês: maximum likelihood performance) [5]. O diagrama utilizado para a
decodificação, conhecido como diagrama de treliça, é construído a partir do diagrama de estados do codificador (Figura 2). O Algoritmo de Viterbi
consiste em determinar o caminho cujo menor peso de Hamming foi distribuído pelos nós da treliça, partindo-se do último nível da treliça até o
primeiro. Os pesos são obtidos comparando-se as palavras-código
palavras
da mensagem a ser decodificada, previamente distribuída nos níveis da treliça, com
as palavras-código das transições de estado em um mesmo nível, contando-se quantos bits diferem entre si. A análise baseada em distância de
Hamming entre Símbolos é mais eficiente, permitindo um número maior de usuários em um canal CDMA [2].
Conclusão:
Conclui-se que existem diversas vantagens na utilização do CDMA como técnica de múltiplo acesso, entre elas a eliminação do mecanismo de alocação
de canal e o aumento da eficiência da banda. Isso é possível devido ao processo de codificação e decodificação utilizado pelo sistema de transmissão
da tecnologia CDMA que é baseado em códigos convolucionais.
convolucionais
Referências Bibliográficas:
1. WIRELESS. Sítio Wireless Brasil. Disponível em: http://www.wirelessbrasil.org/wirelessbr/colaboradores/mariamelo/grande_familia_cdma.html.
Acesso em: 25 de junho de 2010.
2. EEEC. Sítio EEEC/UFG. http://www.eeec.ufg.br/cepf/pff/2003/pf2003_26.pdf. Acesso em: 25 de junho de 2010.
3. GTA. Sítio GRA/UFRJ. http://www.gta.ufrj.br/~flavio/commovel/CDMA.htm. Acesso em: 25 de junho de 2010.
4. ELETRONICOS FÓRUM. Sítio Eletrônicos Fórum. http://www
//www.eletronicosforum.com/artigo_celular_como_funciona3.htm. Acesso em: 25 de junho de
2010.
5. WIKIPEDIA. Sítio Wikipedia: Convolutional Code. http://en.wikipedia.org/wiki/Convolutional_code. Acesso em: 25 de junho de 2010.