Comunicações 5G e 6G para trens de alta velocidade

A comunicação sem fio em trens de alta velocidade impõe desafios singulares decorrentes da mobilidade extrema, como o severo efeito Doppler, a rápida variação do canal e a alta perda de penetração de sinal. Esta monografia tem como objetivo investigar e analisar soluções tecnológicas para mitigar esses problemas no contexto das redes 5G e em perspectiva para o 6G. Para tal, são abordadas tecnologias habilitadoras como arquiteturas de rede Macro-and-Relay, modulação OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) com numerologias adaptativas e o sistema Cell-Free Massive MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). O trabalho inclui duas avaliações de desempenho: a primeira, via simulação em OCTAVE baseada no modelo 3GPP TS 38.101, quantifica o impacto do desvio Doppler em diferentes cenários de velocidade e espaçamento de subportadoras ; a segunda, em ambiente OCTAVE, analisa a eficiência espectral de um sistema Cell-Free Massive MIMO no interior do vagão, sob diferentes densidades de usuários. Os resultados confirmam que um SCS (Subcarrier Spacing) mais largo aumenta a robustez contra o efeito Doppler e que, no cenário interno, a interferência entre usuários é o fator limitante para a performance individual à medida que a rede se aproxima de sua capacidade máxima. Conclui-se que a superação dos desafios atuais exige uma abordagem integrada e que, para o 6G, a exploração de bandas em terahertz (THz) e o uso massivo de inteligência artificial (IA) serão essenciais para gerenciar a mobilidade altíssima, permitindo a implementação de handovers preditivos e alocação de recursos proativa.