Evolução de longo prazo

O Brasil, desde a privatização das telecomunicações, tem ficado atrasado em relação ao restante do mundo na instalação do sistema UMTS, sucessor do GSM. Enquanto isso, uma nova geração de comunicações móveis tem ocupado espaço no mundo, conhecida como Long Term Evolution (LTE). A versão mais recente do LTE é a LTE-Advanced (LTE-A), nome de projeto da versão evoluída do LTE que está em desenvolvimento no 3rd Generation Partnership Project (3GPP). O LTE-A está sendo instalado no Brasil por algumas operadoras, na expectativa que exceda os requisitos da International Telecommunication Union (ITU) para o padrão de radiocomunicação de quarta geração (4G), conhecido como IMT-Advanced.

As principais motivações para o LTE são a redução no custo por bit, a adição de serviços com custos menores e com melhor qualidade para o usuário, o uso flexível de bandas de frequências novas ou existentes, uma rede simplificada e de baixo custo com interfaces abertas, e a redução na complexidade do terminal com menor consumo de potência. Esses objetivos de alto nível levaram a outras expectativas para o LTE, incluindo a redução na latência para os pacotes e a melhoria na eficiência espectral.

Com esses objetivos, foram propostas novas tecnologias de transmissão e alterações na camada física da rede celular. O padrão combina técnicas como Acesso Múltiplo por Divisão em Frequência Ortogonal (OFDMA), incorpora técnicas avançadas para uso de múltiplas antenas, como Multiple Input Multiple Output (MIMO), Spatial Diversity Multiple Access (SDMA) e formação de feixe. Ele suporta Frequency Division Duplex (FDD) e Time Division Duplex (TDD), bem como uma gama de larguras de banda do sistema para funcionar em um grande número de alocações diferentes do espectro. O LTE também vai prover aplicações e serviços baseados no Protocolo Internet (IP).

Uma especificação importante do LTE é o uso de banda passante  flexível, que varia de 1.4 a 20 MHz, tanto no uplink quanto no downlink. Isso permite instalar o LTE em lugar dos sistemas existentes, incluindo esquemas de faixa estreita como o GSM e o CDMAOne, com faixade 1,25 MHz. Outra característica do LTE é a latência, tempo necessário para transmitir pacotes a partir do terminal para o nó de borda da rede, ou vice-versa. Para pequenos pacotes IP, a latência não deve ultrapassar 5 ms. Na camada física, o dado a ser transmitido usa código turbo, sendo modulado com QPSK, 16-QAM ou 64-QAM, seguido da multiplexação OFDM.

Em relação à mobilidade, o desempenho máximo deve ser obtido com velocidades em torno de 0-15 km/h. O padrão proporciona alto desempenho para velocidades até 120 km/h e mantem a conexão para velocidades até 350 km/h. Dependendo da faixa de frequência, o padrão suporta velocidade de até 500 km/h. Devido à longa duração de tempo do símbolo OFDM, em combinação com o prefixo cíclico, a técnica OFDM fornece robustez à seletividade em frequência, eliminando o uso de equalizadores.

Deste modo, a técnica OFDM é atrativa para transmissão com largura de banda maior que 5 MHz. Para o downlink isto simplifica o processamento de banda do receptor, tendo como consequência a redução do custo final e do consumo de energia.

Artigo escrito por: Marcelo Sampaio Alencar, professor Titular da UFCG,  presidente do Iecom e autor do livro Informação, codificação e segurança de redes, publicado pela editora Elsevier.