[pt] Este trabalho aborda o problema da alocação dos canais de tráfego em sistemas móveis celulares. A utilização de métodos de alocação mais eficientes constitui uma das principais alternativas para a melhoria do desempenho de sistemas congestionados. Além disto, a constante redução do tamanho das células exige a aplicação de métodos mais flexíveis no que diz respeito ao pré-planejamento das freqüências. Alguns dos inúmeros métodos já propostos são apresentados, e dois deles - CBWL e Segregação de Canais - são simulados em um sistema FDMA micro-celular-uni- dimensional. É feita uma comparação do desempenho oferecido por estes dois métodos, e os resultados obtidos indicam a necessidade da utilização de alguma estratégia de prioridade para o atendimento das solicitações de handoff. / [en] In this work the problem of traffic channel assignment in móbile cellular systems is adressed. The use of more efficient assignment methods represents one of the main alternatives to enhance the performance of congested systems. Moreover, the ceaseless reduction of cell sizes requires the adoption of more flexible methods already proposed are presented, and two of them - CBWL and Channel Segregation - are simulated in FDMA 1-dimensional microcellular system. The performance offered by these two methods is compared, and the results indicate the need of using some priority strategy for attending handoff requests.

[pt] Existe um crescente interesse na introdução de serviços integrados no ambiente de comunicações móveis e sem fio. Estes serviços podem incluir, em alguns casos, informação na forma de áudio, vídeo, imagens e dados simultaneamente junto com o serviço existente de voz nas redes celulares. Devido à necessidade por maior faixa, o aumento da capacidade da interface rádio continuará sendo um dos principais requisitos para a introdução destes novos serviços. Para atender esta necessidade, vários métodos de acesso estão sendo propostos. Esta tese propõe um novo protocolo de acesso, D-RAMA, que visa extender os métodos de acesso determinísticos TRAMA e FRAMA. A validação do algoritmo é feita por meio de simulação considerando diversas interfaces rádio, assim como diferentes tipos de tráfegos. / [en] Third generation systems will present several new enhancements while compared with current second generation technologies. Some of the most important ones are the support of integrated services (audio, video, data) as well as speech, operation in different radio environments with several propagation conditions and increased capacity. These features demand an efficient media access control (MAC) protocol, supporting both Constant Bit Rate (CBR) and Variable Bit Rate (VBR) traffic types with different Quality of Service (QoS) requeriments. In order to supply this demand, several packet access methods are being proposed. This thesis presents a new media access protocol, D-RAMA (Dynamic Priorities Resource Auction Multiple Access) and FRAMA (Fair resource Auction Multiple Access) methods, and is designed to fulfill the requirements of third generation systems. The protocol is validated through simulations, considering several radio interfaces and traffic sources.

[pt] Por anos, o tema da localização de terminais móveis são estudados. Inicialmente de caráter militar, tais estudos já são de grande interesse da sociedade civil. Com o crescimento explosivo do tráfego gerado pelo uso da telefonia móvel, os sistemas de localização tornam-se um forte chamariz de renda das empresas de telefonia móvel. Vários podem ser os serviços baseados em localização, entretanto, dentre eles, os chamados serviços de emergência, tem sido fonte de grande debate internacional. Isto porque, na década passada,os Estados Unidos, através de seu órgão regulador, fixou prazos para que operadoras de telefonia móvel naquele país fossem capazes de obter, com uma certa precisão, a localização de chamadas de emergência, o chamado E911. Contudo, para tal, existem vários modos e técnicas de obtenção da localização, das quais destacam-se as técnicas baseadas em diferença de tempos de chegada, do inglês Time Diference of Arrival - TDoA-. Técnicas estas baseadas na solução de equações hiperbólicas para ofertarem a localização de uma dada estação móvel. Daí, sistemas baseados em TDoA serem também chamados de Sistemas Hiperbólicos. Apegando-se a tais fatos, este estudo explora o tema no intuito de implementar um novo método para a solução de sistemas hiperbólicos de localização. Tal método é caracterizado pela otimização nas medidas de diferenças de tempos de chegada estimadas pelo sistema, que através desta otimização fornecem a localização da estação móvel com uma considerável precisão. / [en] The issue about Mobile Location Systems have been studied for a long time.At first, it was circumscribed to the militar area, but nowadays it has been spread along civil society needs. Due to the boom of the cellular mobile technology, location system may become necessary for the cellular mobile company. Location based services may vary. However, the emergency calls service have been discussed by international companies. This has happened because, last decade, the United States has obliged the wireless carriers to locate accurately emergency calls accurately, called E911. But, for this do happen, there are several ways and techniques to get accuracy location,among which we can highlight time diference of arrival -TDOA-. These techniques are based on hiperbolic equations solutions that offer the location of a mobile. This is why the systems based on TDOA are called Hiperbolic Systems. This dissertation has tried develop new analysis for the hiperbolic system of location. This dissertation is marked by optimization of the TDOA measures, which may offer accuracy location of the station mobile.

[pt] Neste trabalho foi desenvolvido um estudo experimental do uso de técnicas de diversidade para combater o efeito de desvanecimento em sistemas de comunicação móveis celulares. Uma revisão da teoria mostrou os principais métodos de diversidade existentes e as técnicas usadas para combinar os diferentes sinais dos braços da diversidade e assim produzir um ganho em relação ao sinal desvanecido. Um laboratório móvel foi montado e uma extensiva campanha de medidas foi realizada numa região urbana da cidade do Rio de Janeiro. Devido às perspectivas de implementação dos sistemas de comunicação pessoal e da terceira geração dos sistemas celulares, neste trabalho usou-se freqüências na faixa de 900 e de 1800 MHz. Deste modo pode se estabelecer uma comparação entre os ganhos de diversidade nestas duas freqüências. Resultados de medidas de diversidade em espaço e em polarização na estação rádio base mostraram que estas técnicas são comparáveis em termos dos ganhos proporcionados. Uma contribuição importante deste trabalho foi na determinação dos efeitos do uso de diversidade combinada entre espaço e polarização. Neste caso, duas portas em polarização cruzada de duas antenas separadas espacialmente foram utilizadas. / [en] This work presentes an experimental study of diversity techniques used to combat the effect of channel fading on mobile cellular systems. A comlete theoretical review have shown the main existent diversity methods and the techniques used to combine the different branches of diversity used. A mobile laboratory was assembled and an extensive measurement campaign was carried out on an urban region of the Rio de Janeiro city. Due to the perspectives of personal communication and third generation cellular systems to be deployed, frequecies on the 900 MHz and 1800 MHz band were used on this work. Hence, a comparision between diversity gain on these frequencies was obtained. Results of space and polarization diversity have shown similar behavior in terms of gain. An important contribution of this work was on the effects of a combined space polarization diversity where the crosspolar ports of two spatially spaced antennae were considered.

[pt] Este trabalho consiste de um estudo do comportamento de sinais de rádio propagando-se em um ambiente móvel celular com características urbanas. Este estudo é dividido em duas partes: realização de medidas de cobertura e análise dos dados obtidos. Na primeira parte, uma portadora em 900MHz, sem modulação, é transmitida. Um laboratório móvel, especialmente montado para este trabalho, é utilizado para medir e armazenar o valor instantâneo da potência do sinal recebido. Na segunda parte, realiza-se análise dos dados. Determina- se o valor médio do sinal e sua variabilidade. No estudo da média do sinal, faz-se uma análise comparativa entre os resultados medidos e as predições de modelos de cobertura propostos. Observa-se como estes modelos se adequam à região em questão, escolhida devido às suas características de relevo bastante acidentado. O estudo da variabilidade do sinal ao redor do seu valor médio é feito considerando-se as componentes lenta e rápida do sinal recebido separadamente. As características estatísticas da componente de desvanecimento lento são comparadas com o modelo de distribuição Log-normal. Para as estatísticas da componente de desvanecimento rápido são feitas comparações com as distribuições de Rayleigh e de Rice, neste caso quando existe linha de visada entre transmissor e receptor. Os resultados, sumarizados nas conclusões do trabalho, apresentam aspectos interessantes bem diferentes dos resultados encontrados na literatura. Sempre que possível, justificativas para estas são diferenças são propostas. / [en] This thesis presents a study of propagating radio signals through a cellular mobile urban environment. The study is divided on two parts: a measurement campaign and collected data pocessing and analysis. On the first part, a 900 MHZ carrier without modulation is transmitted. A mobile station, specially built for this work, collects and stores the instantaneous value of the receiving power signal. On the second part, all the data processing and analysis is accomplished. The study concentrates on the signal mean value over a sector of few wavelengths and its variability. The measured mean value compared with those obtained by the most used coverage models. The adequacy of the models from these very peculiar topography region is determined. The study of signal variability is done separating the fast and slow components of the received signal. The statistics of the slow fading component is compared with the assumed log- normal distribuition. For the statistics of the fast fading components, comparisons with Rayleigh and Rice distribuitions are made. The results, summarised on the conclusion, present very interessing aspects different from those on the literature. Whenever is possible, expalnations for these differences are proposed.

[pt] Este trabalho é um estudo sobre radio-localização de terminais móveis em sistemas de tecnologia TDMA. Pela legislação americana e também pela extrema competitividade entre operadores de telefonia na conquista de novos mercados e de provisão de novos serviços, técnicas que permitam a localização do terminal móvel têm sido intensamente pesquisadas. Uma dessas técnicas usa o tempo de chegada (TOA) para estimar a posição do móvel. Como não se tem acesso à medida original de TOA, deve-se estimar TOA a partir de TA (Timing Advance). O valor de TA é enviado pela ERB a EM por meio de um canal de sinalização, que é designado a partir de um conjunto finito de valores discretos que permite que se extraia contornos circulares em torno de cada antena de recepção, a posição do móvel é melhor na interseção de todos aqueles contornos estimados. O erro resultante na estimação do TOA pode ser grande pela ação do erro aleatório e se o TA errado for selecionado. Dado que se sabe somente o TA, o problema é encontrar um estimador e seu erro para o TOA real. Embora a literatura cite diversos processos para solução desse problema, a título de distinguir entre estes e o aqui proposto, denominaremos o processo aqui discutido de Refinamento Sucessivo da Incerteza. / [en] This work is a study about radiolocation of mobile terminals in TDMA systems. In agreement with the American legislation and also because of the extreme competitiveness among wireless operators in order to conquer new markets and provision new services, techniques that allow the localization of the mobile terminal have been intensely researched. One of these techniques uses time of arrival (TOA) to estimate the mobile position. Since the original TOA measurement is not accessible, TOA should be estimated from TA (Timing Advance). The value of TA is sent by the BTS to the MS by means of a signaling channel, which is assigned from a set of discrete values that allows one to draw circular contours around each receiving antenna, the location of the mobile is the best intersection of all those estimated contours. The resultant error in estimated TOA might be large by random error and if the wrong TA will be selected. Given that only TA is know, the problem is to find an estimator and its error for the actual TOA. Although literature mentions diverse processes to solve this problem, in order to distinguish between these and the considered here, we will call the process discussed here of Successive Refinement of the Uncertainty.

[pt] Este trabalho é uma contribuição para um melhor entendimento de questões de planejamento e operação de sistemas móveis celulares.Através da implementação de um modelo de simulação simples e eficiente, são analisadas cinco configurações diferentes de um mesmo sistema móvel celular. O modelo de simulação é composto de um modelo de rede (baseado no modelo de referência de rede do padrão IS- 41-C), de fluxos de mensagens entre as entidades funcionais da rede e de modelos de geração de tráfego de mensagens. O sistema móvel celular analisado atende à população da região metropolitana do estado do Rio de Janeiro, proporcionando uma visão mais realista dos resultados fornecidos pelo modelo de simulação e permitindo um melhor entendimento das questões de planejamento e operação envolvidas. / [en] This dissertation is a contribution towards a better unders tanding of mobile cellular systems planning and operation issues.Five different configurations of the same mobile cellular system are analyzed, through the implementation of a simple and efficient simulation model. The simulation model is composed by a network model (based on the IS-41-C network reference model), message flows between the network functional entities and message traffic models. The cellular system analyzed could serve the population of the metropolitan region of the Rio de Janeiro state, as suring a more realistic view of the results provided by the simulation model, and allowing a better understating of the related planning and operation issues. / [es] Este trabajo es una contribución a un mejor entendimiento de cuestiones de planificación y operación de sistemas móviles celulares. A través de la implementación de un modelo de simulación simple y eficiente, son analizadas cinco configuraciones diferentes de un mismo sistema móvil celular. EL modelo de simulación está compuesto de un modelo de red (basado en el modelo de referencia de red del padrón IS- 41-C), de flujos de mensajes entre las entidades funcionales de la red y de modelos de generación de tránsito de mensajes. EL sistema móvil celular analizado atiende a la población de la región metropolitana del estado del Rio de Janeiro, proporcionando una visión mas realista de los resultados obtenidos por el modelo de simulación y permitiendo un mejor entendimento de las cuestiones de planificación y operación involucradas.

[pt] A partir da necessidade do transporte de informação multimídia, foram desenvolvidos os Sistemas Celulares de Terceira Geração, ainda em fase de padronização, cujo candidato mais promissor é o UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). De forma consonante com a tendência mundial de utilização crescente da tecnologia IP (Internet Protocol) nas redes fixas, o UMTS veio a incorporar este protocolo, que apresenta uma maior flexibilidade para a introdução de novos serviços. Assim, na arquitetura do UMTS existem atualmente dois modos de transmissão, a Comutação de Circuitos e a Comutação de Pacotes. Esta Tese de Doutorado descreve, inicialmente, os processos de estabelecimento de chamadas de voz no UMTS, tanto na modalidade de Comutação de Circuitos como na de Comutação de Pacotes. Em seguida, procura fazer uma avaliação comparativa da eficiência na execução de chamadas de voz nestas duas modalidades, com ênfase de aplicação no sentido uplink de transmissão. Neste processo, são desenvolvidas várias formas de otimização de desempenho da transmissão na interface aérea do UMTS, em particular na Comutação de Pacotes, visando tornar este modo de transmissão competitivo com o modo de Comutação de Circuitos em termos de eficiência na transmissão de voz. Embora o tratamento aqui apresentado se refira ao UMTS-FDD (UMTS Frequency Division Duplex), as técnicas aqui desenvolvidas também encontram aplicação em outros Sistemas Celulares de Terceira Geração congêneres, tal como o CDMA 2000. / [en] With the advent of multimedia traffic, Third Generation mobile systems were introduced, with the UMTS as the most promissor candidate. In consonance with the global trend of utilization of the IP technology in fixed networks, the UMTS developers decided to incorporate this protocol, which presents more facilities for the introduction of new services. Therefore, the UMTS architecture has two transmission modes: Circuit Switching and Packet Switching Modes. This Doctoral Dissertation initially describes the call setup processes (call flows) for those transmission modes. It follows a comparative evaluation of the efficiency aspect related to calls executed in both modes, considering the case of uplink transmission. In this process, several optimization techniques are introduced, aiming at the improvement of energy consumption in the air interface. The final objetive is to turn the Packet Switching Mode competitive with the Circuit Switching Mode, relative to the energy consumed for the transmission of voice calls. Though the treatment here presented refers to the UMTS-FDD technology, all the results are equally applicable to other similar systems, like the CDMA- 2000.

[pt] O problema de localização de estações móveis pessoais em sistemas celulares de comunicações vem recebendo grande atenção nos últimos anos, tanto por questões ligadas à segurança como por suas amplas aplicações comerciais no desenvolvimento de novos serviços e aplicações. Nesta dissertação foi desenvolvido um ambiente de simulação de localização de estações móveis em ambiente micro celulares empregando um programa de traçado de raios pelo método da força bruta (lançamento de raios), já disponível, para estimar os comprimentos de percursos e tempos de chegada entre diversas estações rádio base e a estação móvel em cenários urbanos modelados por sólidos multifacetados. Os perfis de retardo gerados por este programa são usados como dados de entrada para um programa desenvolvido nesta dissertação que estima a localização dos móveis utilizando os métodos de Taylor e de Chan. O processo desenvolvido foi testado em ambientes de geometria simples fornecendo resultados bastante consistentes e mostrando que a técnica de traçado de raios é uma ferramenta útil para a simulação e desenvolvimento de algoritmos de localização, cujo teste em situações reais exige grande volume de medidas de alta complexidade cujos exemplos na literatura técnica são escassos. Com base nas simulações foi investigadas a influência do número de estações rádio base na precisão das estimativas de localização e realizada uma comparação do desempenho dos métodos em situações com visibilidade (LOS) e sem visibilidade (NLOS). Foi analisado ainda o efeito da altura das estações na precisão dos resultados de localização. / [en] The location of mobile terminals in mobile cellular systems has been receiving increasing attention in the last few years. This interest in focused not only in security aspects but also in the development of new services for commercial application. In this Dissertation a simulation environment for mobile stations location in microcellular systems was developed. The simulation tools include a ray tracing software, previously implemented using the ray launching technique, to estimate the path lengths and time of arrival of signals from the mobile station to several radio base stations, and new software implementing terminal location methods using the Taylor linearization and the Chan methods. The simulation tools were tested in scenarios of simple geometry producing consistent results and showing that ray tracing can be a useful tool for simulation and development of location algorithms. The simulations allowed the investigation of location precision dependence on the number of radio bases employed and the evaluation of the estimation methods in visibility (LOS) and non- visibility (NLOS) conditions. The influence of base station antennas heights was also investigated.