O controle de potência CDMA da Qualcomm: cada telefone sussurra para que todos possam falar

No final dos anos 1980, a telefonia móvel era um problema de alocação: dar a cada chamador uma frequência ou uma faixa de tempo, e bandas de guarda entre elas. A Qualcomm, então majoritariamente uma empresa de mensagens via satélite, defendia o oposto — deixar cada aparelho transmitir nas mesmas frequências ao mesmo tempo, separados apenas por um código de espalhamento, e fazer do controle de potência a característica estruturante de todo o sistema.

A física estava contra eles. A perda de percurso terrestre segue uma lei do inverso da quarta potência: em uma célula de cinco milhas, a distância pode variar cem vezes e a perda de percurso mais de 80 decibéis, de modo que um telefone sem controle próximo à torre abafa um na borda. A patente da Qualcomm, depositada em novembro de 1989, fecha o laço — cada telefone mede o piloto recebido e ajusta sua potência de forma inversa, enquanto a estação-base mede cada sinal que chega e comanda correções adicionais em direção ao nível mínimo que ainda comunica.

A recompensa por sussurrar é que todos podem sussurrar. Com cada transmissor mantido em seu piso, o piso de interferência permanece baixo o suficiente para que todos os códigos sejam decodificados, e o mesmo espectro é reutilizado em cada célula. O artigo de 1991 sobre capacidade, de Gilhousen, Jacobs, Padovani, Viterbi, Weaver e Wheatley, quantificou o ganho, e o esquema tornou-se o núcleo operacional do CDMA celular.

Todo sinal chega igualmente fraco

Um receptor CDMA ouve cada usuário como ruído, então a capacidade é determinada pela interferência total — cada usuário que transmite menos literalmente entrega capacidade aos outros.

A estimativa em malha aberta sozinha não consegue acompanhar desvanecimento e mudanças de distância, então o laço de comandos do lado da torre faz o ajuste fino.

Faixas de frequência e faixas de tempo já haviam sido levadas aos seus limites de engenharia; o compartilhamento por código transferiu a disputa da infraestrutura para a disciplina do transmissor.

O laço foi um endurecimento do que a Qualcomm já operava em enlaces de satélite, onde a perda de percurso varia apenas 1–2 dB; uma célula terrestre abrange mais de 80 dB.

A solução para um recurso arruinado por seus usuários mais ruidosos não é mais faixas: é manter cada usuário no nível mais baixo que funciona. A capacidade veio da subtração — nenhum espectro novo, apenas contenção.

Concedida em outubro de 1991, o laço tornou-se o coração operacional do CDMA celular. No mesmo ano, Gilhousen, Jacobs, Padovani, Viterbi, Weaver e Wheatley publicaram a análise de capacidade no IEEE Transactions on Vehicular Technology, e a IS-95 — o padrão construído sobre este projeto — foi aprovada em 1993 e chegou ao mercado como cdmaOne, com o CDMA2000 descendendo dela.