Como funcionam os formatos de quadro no CDMA
No sistema CDMA (Code Division Multiple Access), a comunicação entre o transmissor e o receptor ocorre por meio de quadros de dados, também chamados de “frame formats”. Esses quadros organizam as informações que são enviadas por meio do canal de rádio, estruturando os dados de usuário, controle e sincronização em blocos temporais bem definidos. Embora o CDMA utilize acesso múltiplo por divisão de código, ele ainda depende de um formato temporal padronizado para garantir a decodificação correta dos dados.
Em CDMA, cada canal de comunicação é identificado por um código único, e os quadros são a unidade de tempo básica usada para processar e sincronizar os dados. Os formatos de quadro são definidos principalmente no nível físico e afetam diretamente o desempenho da rede, o atraso de transmissão, a taxa de erro e a eficiência espectral. A forma como esses quadros são montados depende da aplicação, seja para dados, voz ou sinais de controle.
Estrutura básica de um quadro em CDMA
Um quadro em CDMA costuma ter uma duração fixa de 20 milissegundos (ms), embora algumas variantes possam usar tamanhos diferentes conforme o serviço. Ele é subdividido em subquadros ou slots, e cada slot contém informações codificadas e moduladas com base no canal em uso.
| Elemento | Função |
|---|---|
| Header (cabeçalho) | Identifica o tipo de dados e fornece sincronização |
| Bits de dados | Contêm os dados do usuário ou sinalização |
| CRC | Verifica a integridade dos dados |
| Padding (preenchimento) | Ajusta o comprimento total do quadro, se necessário |
Em sistemas como cdma2000 e WCDMA, o quadro também pode incluir bits de controle de potência e bits piloto, que são usados para ajuste de potência de transmissão e sincronização entre os dispositivos móveis e as estações base.
Formato de quadros em diferentes canais
O CDMA utiliza diferentes canais físicos e lógicos, e cada um possui uma estrutura de quadro ligeiramente distinta. Por exemplo:
- Canal de tráfego (Traffic Channel): usado para dados de voz ou internet. O quadro inclui dados codificados com correção de erro e interleaving.
- Canal de controle direto (DCCH): carrega mensagens de controle como autenticação e atribuição de canal.
- Canal piloto (Pilot Channel): não contém dados, mas fornece sinal de referência para que os dispositivos móveis possam se sincronizar com a célula.
Como os quadros afetam a codificação e a taxa de transmissão?
A codificação dos dados é feita antes de formar o quadro. O codec comprime a voz ou dados, e depois o sistema aplica técnicas de codificação de canal como Turbo Coding ou Convolutional Coding. Em seguida, os bits codificados são inseridos no quadro, e o sistema pode aplicar interleaving para distribuir erros de canal. O resultado final é um quadro robusto, com redundância suficiente para ser recuperado mesmo com interferência.
Quais técnicas de modulação são usadas nos quadros?
Após a montagem do quadro, ele é modulado com técnicas como QPSK ou 8-PSK, dependendo do canal e das condições de propagação. A modulação é combinada com o código de espalhamento para garantir que os dados possam ser separados no receptor, mesmo que múltiplos usuários compartilhem a mesma frequência.
Importância da sincronização dos quadros
A sincronização é crítica no CDMA, pois os sinais dos diferentes usuários precisam ser correlacionados com precisão para que a recepção correta ocorra. Cada quadro tem marcadores de tempo e bits piloto que permitem ao receptor reconhecer onde começa e termina um quadro, ajustando o tempo de recepção conforme necessário.
O que acontece se os quadros não forem sincronizados corretamente?
Uma sincronização incorreta pode causar perda de quadros, aumento da taxa de erro de bits (BER) e até queda da conexão. Por isso, o receptor está constantemente monitorando os sinais piloto e ajustando o tempo com base nas informações de sincronização embutidas no quadro.
Existe variação de formato de quadro entre CDMA e WCDMA?
Sim, embora os princípios sejam semelhantes, o WCDMA usa quadros de 10 ms que são divididos em 15 slots de 0,667 ms. Isso permite maior granularidade e suporte mais eficiente para serviços como dados em alta velocidade (HSDPA). Já no cdma2000, o quadro de 20 ms é mais tradicional, com divisão em subquadros que variam conforme a aplicação.
Os formatos de quadro também são ajustáveis conforme a demanda. Por exemplo, em transmissões de dados de alta velocidade, o sistema pode reduzir a codificação de correção de erros e aumentar a taxa útil de dados, sacrificando robustez por velocidade.
O formato de quadro é um dos elementos essenciais no funcionamento eficiente do CDMA. Ele garante que os dados sejam organizados, protegidos contra erros, sincronizados no tempo e prontos para serem modulados e transmitidos por meio de um canal compartilhado. Esse processo, embora invisível para o usuário final, é o que permite que diferentes dispositivos se comuniquem simultaneamente em um sistema complexo e dinâmico como o CDMA.