Seção: Tutoriais Telefonia Celular

High Speed Packet Access (HSPA) é o termo adotado pelo UMTS Forum para se referir aos avanços realizados no domínio de PS dos padrões 3GPP Release 05 e 06. Para downlink, é conhecido como High Speed Downlink Packet Acess (HSDPA), e para uplink, é conhecido como High Speed Uplink Packet Acess (HSUPA). Os desenvolvimentos do HSDPA (Release 05) e do HSUPA (Release 06) definiram uma nova interface para envio de dados com a introdução de canais HS - high-speed., permitindo transmissões de dados a uma velocidade de até 14,4 Mbit/s.

O aumento considerável da taxa de transferência foi possível com a implementação de algumas características de transmissão. Uma delas é a redução do TTI (Transmission Time Interval) de 10 ms (em média) no Release 99, para valores de 3 a 1 ms. O Release 05 também permite alocação de múltiplos códigos OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) para cada usuário. São reservados de 1 a 15 códigos com diferentes tamanhos (chamado de code set), dando maior flexibilidade ao serviço de dados.

O HSPA utiliza um esquema codificação e modulação mais apropriado para suportar maior capacidade celular, empregando a modulação 16-QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation). O Release 05 ainda apresenta métodos de codificação em alta velocidade, chamados de turbo coding, além da implementação das transmissões rápidas baseadas nas técnicas de Hybrid Automatic Response reQuest (HARQ) em que os pacotes corrompidos são retransmitidos em até 10 ms.

Existem limitações na atuação desta tecnologia, dadas as características particulares (relativas à alta modulação e aos ganhos de codificação, principalmente), que merecem ser estudadas para efeito de cobertura celular final.

Link Budget UMTS 2100/HSPA em Uplink

Baseado nos cálculos de link budget feitos anteriormente para a o padrão UMTS no sentido crítico de uplink, um outro cálculo deve ser feito com a introdução da tecnologia HSPA com suas características típicas de operação. A tabela 6 exibe o link budget HSPA no sentido de uplink.

Comportamento da Rede UMTS/HSPA

As condições de operação do HSDPA se diferenciam do Release 99 ao ponto que este emprega forte controle de potência mantendo a taxa de envio com a modulação e codificação fixa, enquanto que os canais HS empregam uma potência de transmissão relativamente estável e taxa de codificação e esquemas de modulação variáveis.

Em função disto, existem três principais características que alteram o link final. A primeira é a redução da potência de transmissão do aparelho de 21 dBm para 19 dBm. Isto porque agora com três diferentes códigos OVSF empregados, a média final da potência oscila com maior freqüência podendo superar os limites definidos para interferência.

A segunda característica é o aumento da taxa de informação que influencia diretamente no ruído térmico, diminuindo a sensibilidade do receptor. Para ilustrar, o serviço de chamadas, de 12,2 Kbit/s resulta numa sensibilidade final do Node B de -115,9 dB. No domínio de transferência de pacotes, para uma taxa de 384 Kbit/s, a sensibilidade final é de -105,7 dB, e para o máximo teórico de 5,76 Mbit/s (com a tecnologia HSUPA), a sensibilidade resultante cai para –93,8 dB.

A última característica que também irá afetar a sensibilidade do receptor é a relação sinal-ruído requerida que diminui bastante em função da taxa de informação, inicialmente de 7,2 dB na comutação de circuitos (AMR) para 3,2 dB na comutação de pacotes com taxas maiores ou igual a 384 Kbit/s. Essa redução é uma vantagem em termos de cobertura, porém considerando os demais fatores, a introdução do HSPA implica em uma redução de no mínimo 66% da cobertura original UMTS.

Somando a esses fatores pode-se considerar ainda que para o serviço de dados o aparelho geralmente é mantido a uma altura mais baixa do que ao nível da cabeça, em torno de 1,3 metros, o que de acordo com a fórmula de Okumura-Hata também contribui para degradação da cobertura final, como é mostrado da tabela 7.

Pode-se concluir então que embora seja possível obter taxas altíssimas, é necessário primeiramente avaliar como serão aproveitados estes recursos, já que a cobertura celular é inversamente proporcional à taxa de informação. Por isso é importante saber quais são as aplicações, e como atender os requisitos da qualidade de serviço do público alvo, para cobrir determinada área com eficiência.

O gráfico da figura 1 demonstra a degradação da cobertura em função do aumento da taxa de transferência requerida.