Seção: Tutoriais Telefonia Celular

 
GSM: Interface entre Estação Móvel e ERB

 

As características principais da interface entre a Estação Móvel e a ERB são apresentadas seguir.

 

Freqüências de Operação (MHz)

 

  GSM 900 DCS 1800 PCS 1900
Estação Móvel -> ERB 880-915 1710-1785 1850-1910
ERB -> Estação Móvel 925-960 1805-1880 1930-1990

Espaçamento entre Freqüências

de Transmissão e Recepção

 45 95 80


O GSM foi padronizado para operar nas faixas de freqüências apresentadas na tabela, sendo o GSM 900 e o DCS 1800 adotados na Europa e o PCS 1900 nos Estados Unidos.

 

No Brasil as Bandas C, D e E estão na faixa de freqüências do DCS 1800, tendo sido licitados inicialmente 15 MHz por operadora em cada direção. (Consulte a seção Freqüências no Brasil)

 

Canalização

 

As Bandas do GSM são divididas em canais de RF, onde cada canal consiste de um par de freqüências (Transmissão e Recepção) com 200 KHz de banda cada.

 

Existem, portanto, 124 canais de RF no GSM 900 e 373 canais no DCS 1800. Estes canais receberam uma numeração conhecida como ARFCN (Absolute Rádio Frequency Channel Number).

 

As freqüências portadoras dos canais de RF são moduladas em 0,3GMSK por um sinal digital com taxa de 270,833 kbit/s .

 

MODULAÇÃO

 

O GSM utiliza um formato de modulação digital chamado de 0,3GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying).

 

O 0,3G descreve a Banda do Filtro Gaussiano de pré-modulação utilizado para reduzir o espectro do sinal modulado.

 

MSK (Minimum Shift Keying) é um tipo especial de modulação FSK (Frequency Shift Keing) onde 1’s e 0’s são representados por deslocamentos na freqüência da portadora de RF. Quando a taxa de bits do sinal modulante é exatamente quatro vezes o deslocamento da freqüência da portadora consegue-se minimizar o espectro e a modulação é chamada de MSK (Minimum Shift Keying).

 

No caso do GSM, a taxa de dados de 270,833 kbit/s foi escolhida para ser exatamente quatro vezes o deslocamento da freqüência de RF (+/- 67,708 KHz).

 

Este sinal digital de 270,833 kbit/s é dividido no domínio do tempo em 8 intervalos (slots) de tempo possibilitando o múltiplo acesso por divisão no tempo (TDMA) das Estações Móveis.

 

 
Período
Composição

Sinal de 270,833 kbit/s
4,615 ms
8 slots de tempo
Slot de tempo
576,9 us
156,25 bits
Bit
3,692 us
-

 

O GSM assim como o TDMA (IS-136) é uma combinação de FDMA e TDMA.

 

Canais Lógicos

 

No GSM nenhum canal de RF ou time slot está designado a priori para uma tarefa particular. A informação do usuário (voz e dados) e os dados de controle de sinalização são transmitidos em dois tipos básicos de canais lógicos que vão ocupar a estrutura do quadro (frame) TDMA: canal de tráfego (TCH) e canal de controle (CCH).

 

Estes canais lógicos são mapeados nos canais físicos conforme a figura a seguir.

 

Estação Móvel

Ar

 ERB

Canais Lógicos

TCH

CCH

 <-->

Canais Físicos

Canal de RF

Slot de tempo

Quadro TDMA

Canais Físicos

Canal de RF

Slot de tempo

Quadro TDMA

 <-->

Canais Lógicos

TCH

CCH

 

Os canais de tráfego suportam duas taxas de informação: Completa (Full) e Meia (Half) possibilitando que um canal de RF tenha de 8 canais (Full rate) a 16 (Half rate). O Half rate é implementado pela ocupação alternada do mesmo slot físico por dois canais lógicos.

 

As taxas de informação para os canais de tráfego (TCH) são:

 

  Full rate Half Rate
Voz 13 kbit/s (22,8 kbit/s bruta) 11,4 kbit/s
Dados 9,6 kbit/s, 4,8 kbit/s e 3,6 kbit/s 4,8 kbit/s e 2,4 kbit/s

 

No GSM é possível encontrar 3 tipos de codificadores de voz (vocoder): o Enhanced Full Rate (EFR) e o Full Rate com taxa de 13 kbit/s, e o Half Rate com taxa de 9,6 kbit/s.

 

Capacidade do GSM

 

A eficiência de utilização do Espectro, ou capacidade de um sistema GSM é maior que a do AMPS e menor que um sistema TDMA (IS-136).

 

Em uma Banda de 30 KHz o AMPS tem capacidade para uma chamada telefônica e o TDMA três. Já o GSM em 200 Khz tem capacidade para oito chamadas. Em compensação por apresentar menos interferência co-canal os sistemas GSM utilizam um reuso de freqüência de 4 por 12 enquanto no AMPS e TDMA o normal é de 7 por 21 o que propicia uma melhor utilização do espectro por parte do GSM.

 

Se o GSM utilizar um recurso, previsto nas especificações, de saltos de freqüência (Frequency Hopping) é possível inclusive a utilização de esquemas de reuso de freqüências mais eficientes.