Date post: | 07-Dec-2015 |
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Comunicaciones Móviles Digitales1. Introducción.
Evolución, Elementos y técnicas.Modelos de propagación y tráficoSistemas de Radiotelefonía Móvil Privada. (PMR). Sistema TETRA.Planificación Celular.
Prácticas.1. Análisis espectral de las bandas para comunicaciones móviles.
Identificación de Sistemas y técnicas2. Caracterización de equipos de transmisión y medidas de propagación
en comunicaciones móviles.
Crecimiento exponencial.Nº de usuarios. Celular: 1990: 11 millones 2008:3000 millones.GSM: 2500 millones. Supera a las líneas fijas.
Transmisión de SMS
Aspectos Generales. Evolución
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
1999 2000 2001 2002M
illon
es d
e S
MS
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Nº móviles
Móviles GSM-3GSM
Radiocomunicación: Marconi 1900.Sistemas de Telefonía móvil clásicos. PMR, Paging --> Trunking.Celulares
Evolución Tecnológica.
Trunkinganalógico
TETRA
CordlessCT-0-1
CT-2 CT-3
DECT/PHS
NMT
MÓVILSATÉLITE
UWC136 Cdma 2000 (WCDMA) UMTS(IMT-2000)
AMPS
DAMPSIS-54, IS 136
PCS 1800IS-95 (CDMA)
GSM 1800GPRS/EDGE
GSM 900
IEEE 802.11HIPERLAN
Transmisión de datos. Servicios multimediaSMS ----->, ¿3ª generación?HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)GPRS (General Packet Radio System). EDGE.UMTS, HSDPA, 4ª generación (2010)WLAN: IEEE 802.11 Hiperlan
Evolución Tecnológica.
10 k
100 k 64 k
1 M 2 M
1 k 1998 2000 2002 2004 tiempo
EDGE
UMTS UMTS
GPRS
GPRS
HSCSD HSCSD
9.6 9.6
SMS SMS
14.4 14.4
circuitos
paquetes
20 0 6
10 M
HSDPAHSPA
4ª GENERACIÓN
2008 2010
Vel
ocid
ad b
inar
ia k
b/s
Espectro es un recurso escasoAsignación de servicios por la UIT en las CAMR. Zona I, II y III. Atribución, a operadores y tecnologías por los gobiernos.
Bandas de frecuencia.
USA
1900 2000 2100 2200
Asignación UIT para 3G
ropaEu
Japón
1885 2025
IMT 2000
UMTSDECT MSS
1880 1980
MSS
MSSIMT 2000
PHS
PCS
2010
IMT 2000
MSSUMTS
MSSReserved
MSSIMT 2000
2160
2110
1895
19182170
2170
17001500 1800
GSM 1800
1710 17851805
1400 950
PDC
1429 1453
1477 1501
...... ..
850
GSM 900
PDC
810 826
940956
824 869
880915
925960
5100 5200 5300 5400 5500 5600 5700
5350 5470 5725 5150
Hiperlan Hiperlan
53505150
U-NII
5825725
U-NII
5
52505150
High Speed Wireless Access
...
2400 2500
2412
2410
2483
2480
2462 IEEE 802.11
Home RF Bluetooth
IEEE 802.11
2472
2402
2480 2402
2473-95
Up Link MS BS Down link BS MSSistemas Celulares
Analógicos 824 - 849 MHz 869 - 894 MHz
EE.UU. 824 - 849 MHz 1850 -1910 MHz 869 - 894 MHz 1930 -1990 MHzGSM 880 - 915 MHz 1710 -1785 MHz 925 - 960 MHz 1805 -1880 MHz
UMTS 1920 -1980 MHz TDD: 1900-1920 2010-2025 MHz 2110 -2170 MHz
Sistemas TroncalesTETRA 380-385 MHz P 410 –470 MHz 390-395 MHz P 410 -470 MHz
Teléfonos sin Hilos (TDD)CT2 864/868 MHz 944/948 MHz
DECT 1880-1900 MHz
WLAN/ PAN (TDD)Bluetooth 2,402-2,480 GHz : 79 canales FH (*España: 2,447 – 2,473 GHz, Francia, Japón)
IEEE 802.11 b América (12 canales): 2,41-2,462 GHz : Europa (13 canales): 2,412 – 2,472 GHzIEEE 802.11 a LB: 5,150-5,250 GHz; MB: 5,250-5,350 GHz; UB: 5,725-5,825 GHzHIPERLAN 2 LB: 5,150-5,350 GHz; MB: 5,470-5,725 GHz; UB: 5,725-5,875 GHz
Bandas de frecuencia.
Elementos y Técnicas en los S. Móviles Digitales
Objetivos Proporcionar determinados servicios.
Telefonía, televisión, datos, multimedia (voz, textos, imágenes y datos)con la mayor calidad y fiabilidad posible .
QoS (Quality of Service): velocidad, retardos, tiempos de espera.Calidad de la comunicación:
Analógicos: Relación Señal a ruido, S/N Digitales: Tasa de bits erróneos, BER
Disponibilidad: Porcentaje de tiempo en que se puede establecer la comunicación
a un coste aceptableAbaratamiento
TerminalesServicios.
Sistemas complejos:Aspectos de Red. Conmutación, Interfaces, Señalización.Aspectos de Sistemas de Transmisión. Elementos RF, Propagación,...
Modelo de red
Aplicación7
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
6
5
4
3
2
1
Capa
Interfaz
Interfaz
Host A
Nombre de la unidad de intercambio
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Host B
APDU
PPDU
SPDU
TPDU
Paquete
Trama
Bit
Protocolo de presentación
Protocolo de aplicación
Protocolo de sesión
Protocolo de transporte
Subred de comunicaciones
Red Red
Enlace Enlace
Física Física
Router Router
Protocolos Host-Router
Protocolos internos
Modelo de red
OSI (Open Systems Interconexion). Estructura de capas (layers):Capa física. Transmisión de bits sobre el medio de comunicación. Describe las características eléctricas y mecánicas de la comunicación.Capa de enlace de datos (data link layer DLC). Proporciona una transmisión de datos segura, mediante la estructuración en bloques (tramas), y control de su transmisión (flow control).Capa de red. Realiza el “enrutado” y direccionamiento de paquetes de datos entre los puntos de origen y destino de la comunicación (routing).Capa de transporte. Transporte de datos end-to-end, mediante segmentación y reensamblado de mensajes y control del flujo. Enlace entre las capas dependientes del tipo de red (1-3) y las independientes (5-7).Capa de sesión. Controla la comunicación a nivel de terminales, incluyendo funciones de identificación de los mismo, tarificación, etc.Capa de presentación. Transforma las estructuras de datos en un formato estándar. Proporciona también servicios de compresión y encriptado.Capa de aplicación. Representa el interfaz para el usuario o para un proceso de una aplicación.
Modelo de Sistema de transmisión:
TRANSMISOR
INFORMACIONFUENTE
ENCRIPTADO
DECODIFIC. FUENTE
CODIFICACIÓN DE CANAL
MULTIPLEXADO MODULACION ACCESOMULTIPLE
RECEPTOR
INFORMACION
CODIFICACIÓN
DESENCRIP.DECODIF.
DE CANAL DEMULTIPLEX. DEMODULACION ACCESOMULTIPLE
CANALRUIDOINTERFERENCIAS
SINCRONIZACIÓN
Modelo Sistema de Transmisión
Información. Analógica, digital. Características de la misma, ancho de banda, velocidad binaria, funciones de probabilidad, etc. Codificación fuente. Digitalización y compresión. PCM, DPCM, APC, subbanda, transformada, LPC (RPE-LPC en GSM), compresión de datos.Encriptado. Sistemas simétricos (una clave) y asimétricos (dos claves). En los primeros como distribuir la clave y el número de estas. En los segundos una clave pública y una privada. Algoritmos propietarios (En GSM: A3, A5, A8). Algoritmos públicos: DES, RSA.Codificación de canal. Protección contra errores. ARQ y FEC. Códigos de paridad, códigos cíclicos, códigos convolucionales, turbocódigos, entrelazado. Multiplexado. Multiplexado por división en el tiempo. PDH, SDH, ATM.Sincronización. de frecuencia, de reloj, de trama, etc.Modulación. MPSK, PI/n PSK, FFSK, GMSKAcceso múltiple. FDMA, TDMA, CDMA (DS, FH ,..), híbridos, aleatorios.Transmisores y receptores. Potencia, frecuencia. Técnicas de duplexado: en frecuencia (FDD), en el tiempo (TDD). Adaptación al medio. Cables, conectores, antenas.Canal de transmisión. Interferencias, ruido, distorsión, multitrayecto.
Técnicas en los sistemas de Comunicaciones Móviles
Método de Acceso M. Duplex Modulación Ancho del canal Velocidad datosSistemas Celulares
Analógicos FDMA FDD FM 25/30 KHz **TDMA. IS 54/136 TDMA/FDMA FDD π/4 DQPSK 30 KHz 9,6 Kbit/sCDMA. IS 95 A/B CDMA/FDMA FDD QQPSK/OQPSK 1250 KHz 64 (56) Kbit/sGSM TDMA/FDMA FDD GMSK 200 KHz 9,6 Kbit/sGPRS TDMA/FDMA FDD GMSK 200 KHz 160 (50) Kbit/sEDGE TDMA/FDMA FDD 8-PSK 200 KHz 384 (115) Kbit/s
UMTS WCDMA/FDMA/TDMA FDD/TDD Q-PSK 5 MHz 2 Mbit/s
(144) Kbit/sCDMA 2000 CDMA/FDMA FDD Q-PSK 144 (130) Kbit/s
Teléfonos sin HilosCT2 TDMA/FDMA TDD GFSK 100 KHz 72 Kbit/sDECT TDMA/FDMA TDD GFSK 1,728 MHz 1.152 Kbit/sPHS TDMA/FDMA TDD π/4 DQPSK 300 KHz 384 Kbit/s
WLAN/ PANBluetooth Frec. Hopping TDD FM conformado 1 MHz 721 kbit/sIEEE 802.11 b CSMA/CA TDD GFSK DQPSK 1, 25 MHz 1, 2, 11 Mbit/sIEEE 802.11 a CSMA/CA TDD OFDM: QAM OFDM: 20 MHz 5.5- 54 Mbit/sHIPERLAN 2 TDMA TDD OFDM: QAM OFDM: 20 MHz 6-54 Mbit/s
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50(dBm)
(m)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
Muestras
(dBm)
Pérdidas del camino
Multitrayecto
desvanecimiento lento
Pérdidas del camino.Modelos
Desvanecimientos.Rápido.
Rayleigh.Rice.Nakagami
Lento.Lognormal.
Caracterización canal: Propagación.
Caracterización canal: Propagación
Ensanchamiento retardo temporal. Respuesta impulsiva variante con el tiempo
( ))t()t(jexp))t(t()t(a),t(h iici
1N
0ii θ+τω−τ−δ=τ ∑
−
=
N: Número de ondas planas consideradasai: amplitud de la onda i-ésimaωc: pulsación de la portadora (2·π·f);
f: la frecuencia.ωi: desplazamiento Doppler (v/λ · cos α);
v: velocidad del móvil; λ: longitud de onda α: ángulo entre la dirección del móvil y la componente i-esima de la onda
θi : fase aleatoria de la componente i.τi : retardo de la componente i.
τ(μs)
Pr/RMS (dBm)
Enlace Radio.
Conceptos básicos.Potencia Transmitida: PT: watios (dBW)Ganancia antenas: Diagrama de radiación, Ganancia. g(veces), G (dB)PIRE: potencia isotrópica radiada equivalente: PIRE (dBW) = PT + GT - α
PRA: potencia radiada aparente: PARA (W) = PT ·gd PIRE = PRA + 2.15
Pérdidas básicas de propagación:Pr = PT + GT -Ab + Gr - Lt (elementos)Ab(dB) = 32.45 + 20 lg f (MHz) + 20 lg d (Km)
Modelos de pérdidas del camino.
Entornos rurales.Espacio libre o Tierra plana + difracción.Longly-Rice, método por ordenador con modelos digitales del terreno.
Entornos urbanos.Método de Okumura-Hata.
150<f<1500 MHz. 30<ht<200 m. 1<hm<10 m. 1<d<20 Km.
1,5 - 2 GHz , d < 20 Km
Modificaciones, para distintos tipos de entornos. cm: 3 dB en grandes urbes, 0 en ciudades medias y zonas suburbanas.
Otros métodos más complejos: COST 231, Xia. Etc.
d)·logh·log55,69,44()h(ah·log82,13flog·16,2655,69A bmb%)50(b −+−−+=
( ) ( )[ ] mbmbb cdlogmhlog55.69.44ha)m(hlog82.13)MHz(flog9.333.46)dB(A +−+−−+=
Modelos de pérdidas del camino.
Microceldas.Modelo de dos pendientes y punto de ruptura.
Interiores, Picoceldas.Modelo COST 231.
Modelos basados en trazado de Rayos. GO y UTD.
[ ] pp2p102
p101
Xd)X(logdlogn·10)X(logn·10AA
Xddlogn·10AA
>−++=
≤+=
λπ
= mBp
hh2X
( ) ( )[ ]∑=
−++⋅+++=N
1i
b1n/2nfWiWi0b nAAkd·logp·10AA
A0 son las pérdidas de referencia a 1 m (consideradas como las del espacio libre)p es la pendiente de pérdidas (normalmente cercana a 2)kWi y AWi tipo de paredes y la pérdida de penetración de cada tipo respectivamenten número de suelos o techos atravesados Af las pérdidas correspondientes de cada uno de paredes, b es un factor empírico
Modelos de Tráfico.
Intensidad de tráfico: (Erlang)M: nº de móviles.L: nº medio de llamadas/móvil, hora cargada.H: Duración media de la llamada.
Sistema de pérdidas: Probabilidad de congestiónN: nº de canales de tráfico en la célula.A: tráfico ofrecido por los móviles.
Sistema con espera: Probabilidad de esperar t > W segundos
N: nº de canales de tráfico en la célula.A: tráfico ofrecido por los móviles.
3600H·L·MA=
∑=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
N
0k
k
N
!kA!·N
A)A,N(B
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ −−=
HW)·AN(exp)·A,N(C)A,N(GOS 0
∑−
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −+
=1N
0k
kN
N
!kA·
NA1!·NA
A)A,N(C
ANH)A,N ( C W−
=Tiempo medio de espera.
Dimensionamiento por Tráfico
Erlang B:A partir de A y N obtener Pt: probabilidad de congestión por tráfico o GOS
Pt = B(N - NS ,A)A partir de N (A) y Pt obtener A ( N): tráfico total en la célula ( Nº de canales)
Pt = B-1(N - NS , Pt).NS : canales señalizaciónA partir de la densidad de tráfico (E/Km2) ----> A/Sc
Ejemplo: Células de 1 Km radio.Superficie total: 400 Km2.Cluster de 4 células, 3 sectores. (4/12)C: 36 portadoras. GOS= Pt = 3%,Tráfico por móvil: 25 mE
N= 36/(4·3)*8 = 3*8 =24 canales, NS = 2A = 16,6 E/sector, ms= A/a= 666 mov./sectmc = 720·3 = 1998 móviles/célula.
10 20 30
A (Erlangs)
N: Número de canales
5 15 25
35
40
0 5 10 15 20 25 300
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
22C Km6,22/R3·3S ==
Densidad tráfico = 16,6·3/2,6 = 19,15 E/Km2
Nº emplazamientos: 400/2.6 = 154nº móviles totales = 154·1998 = 307.692
Modelos de Tráfico y Movilidad.
Sistemas multimedia: Diferentes modelos/tipos de tráficoConversacional: retardos pequeños y de carácter simétrico. Ejemplos: voz, videotelefonía.Streaming: retardos y variaciones mayores que el tráfico conversacional, de naturaleza no simétrica. Ejemplos: vídeo bajo demanda.Interactivo: se requiere información de un servidor o equipo remoto. Ejemplo: página web.Diferido: transferencia de información sin respuesta inmediata. Ejemplos: correo electrónico, descarga de archivos vía FTP, Telnet.
Modelos de movilidad. (Traspasos)Entorno de interiores. Usuarios aleatoriamente distribuidos en oficinas y pasillos. Un usuario puede estar quieto o en movimiento. No hay movilidad entre plantas. Entorno microcelular. Desplazamientos rectilíneos con posibilidad de giros a izquierda o a derecha. La velocidad se ajusta a una gaussiana.Entorno macrocelular Modelo predictivo, considerando variaciones limitadas de la dirección de desplazamiento. Los terminales se distribuyen de forma aleatoria y uniforme por todo el área.
Sistemas de Radiotelefonía Móvil Privada (PMR).
Sistemas PMR (Private Mobile Radio). (Sistemas de despacho)Servicios:
Gestión de flotas; mantenimiento de servicios de distribución de agua, gas, electricidad; servicios de emergencia, ambulancias, policía, protección civil, bomberos; control de tráfico, etc.
Cobertura local o regional.Lo más amplias posibles. Altas potencias, y emplazamientos elevados.
No conectadas a la red pública. Si a PABXDistribución de recursos de forma fija
Asignación de canales: 25 KHz --> 12,5 KHz. Saturación del espectro.
Llamadas frecuentes, de corta duración y en régimen de espera.Funcionamiento en simplex o semiduplex.Estructura:
Puesto de controlEstaciones base, repetidores (En modo heterofrecuencia o isofrecuencia).Estaciones móviles
Sistemas de Radiotelefonía Móvil Privada (PMR).
Sistemas de concentración de enlaces (TRUNKING).Utilización compartida de recursos--> Aumento de la capacidadConcentración de canales con multiacceso.
Nuevos servicios: Transmisión de datos, prioridades en las llamadas...Deja de ser un sistema de autoprestación para pasar a un operador.
Sistema trunking analógico. MPT 13XX. Interfaz radio MPT1327 Sistemas trunking digitales. TETRA, TETRAPOL y APCO 25.
Bandas de frecuencias en PMR.Banda VHF“baja”
30,005 – 47 MHz68 – 74,8 MHz75,2 – 87,5 MHz
Banda VHF“alta”
146 – 149,9 MHz150,05 – 156,7625 MHz156,8375 – 174 MHz223 – 235 MHz
Banda III(Trunking)
273 – 322 MHz335,4 – 399,9 MHz
Banda UHF“baja”
406,1 – 430 MHz440 – 470 MHz
Planificación de Sistemas Trunking.
Capacidad:Tráfico esperado en el sistema.Objetivos de grado de servicio (GoS): probabilidad de que una llamada tenga que esperar un cierto tiempo t0 para ser atendida. Número de canales: Erlang C y exponencial.
Cobertura.Sistema limitado por ruido. Sensibilidad (BER, modulación, canal).
Eu (S = 0,35 - 1,41 mV), Pu (-116 a -100 dBm).
Márgenes por ruido, multitrayecto, ... ΔR: 5-20 dB
Modelo de propagación. variabilidad Δ L: σL= 4 - 10 dB; σt= 2 - 4 dB.
PIRE o PRA, distancia de cobertura.
Planificación de frecuencias. Canales para cada emplazamiento, Productos de intermodulación.
LΔRΔuPnPLΔRΔuEnE ++=++=( ) ( )22 )·()·( tLL tkLk σσ +=Δ
bARGPIRE(dBm)(dBm)nP −+=
Características y Estructura de TETRA
"Trans European Trunked RAdio", o "TErrestrial Trunked RAdio”ETSI, ( ETS 300 392: TETRA V+D, ETS 300 393: TETRA PDO ...
Servicios: control de flotas; sistemas de información; aplicaciones en ferrocarriles, servicios de agua, gas, de policía y seguridad….
Modalidades básicas de funcionamiento.
Duración media de la llamada 30 seg.Tráfico por usuario 20 mEGrado de servicio 5 %Calidad de la voz Mejor que en los sistemas analógicosTiempo de establecimiento de llamada. Conmutación de circuitos < 300 mseg
Conmutación de paquetes < 2 seg.Retardo de tránsito para PDO Orientados a conexión < 500 mseg, (100 octetos)
No orientados 3,5 o 10 s, según prioridadRégimen binario neto Hasta 19,2 Kbits/s.Longitud de los mensajes Cortos, 100 octetos Largos, 10.000 octetosNúmero de mensajes/hora/usuario Cortos 20/hora Largos 0,5/hora
Modo voz m ás datos V+D
Se soportan los mismos tipos de equipos que en V+D, salvo los terminales móviles de voz.Retardo de tránsito a través de la interfaz radio < 100 msegTasa de errores BER < 10-10
Número de mensajes 25 por usuario, en la hora cargadaLongitud del mensaje: MS BS: 80 octetos BS MS: 300 octetos
Modo paquetes optimizados PDO
Arquitectura de TETRA
AIR Interface
BS M S
M SC M SC
IS I Inter-System Interface
ISDN PSTN X25
M SC
NM C ("Network M anagem ant Center"). CC ("Custom er Care"). RIU ("Recording Inform ation Unit").
TEI Term inal Équipm ent Interface
DM O Direct M ode O peration
Zonas de cobertura
Estructura de Trama y Canales de TETRA
Tres niveles OSI. Nivel de Red, de enlace (LLC + MAC) y físico.Técnica de acceso Múltiple: TDMA/FDMA
4 intervalos temporales o ráfagas por trama. (TN1 – TN4)Intervalo: 510 bits con una duración igual a 14,166 ms (85/6) --> 36 Kbit/s. Radiocanales con un ancho de banda de 25 KHz,
Estructura jerárquica de tramas.Tramas de los enlaces ascendente y descendente desplazadas en 2 intervalos
Canales lógicos
Canales de control (CCH) mensajes de señalizaciónBCCH (Broadcast Control Channel) BS MS. Difusión para todas las MS
BNCH (Broadcast Network Channel). información sobre la red y las BS.BSCH (Broadcast Synchronization Channel). Sincronización de frecuencia, tiempo y secuencias de aleatorización.
LCH (Linearisation Channel) MS BS. Linealización de los transmisores.
SCH (Signalling Channel). Señalización común. con mensajes concretos para una MS o un grupo de ellas. Al menos un SCH por BS.
AACH (Access Assignment Channel) BS MS. Asignación para cada canal físico de los intervalos de trama, ascendente y descendente.
STCH (Stealing Channel) MS BS. Canal sustraído. señalización urgente asociada a cada llamada, sustrayendo bits de información de una ráfaga TCH.
Canales de Tráfico (TCH). Voz,datos conmutación de circuitos. MS BSTCH/S. transmisión de voz.Canales mixtos.
TCH/7,2 TCH/4,8 TCH/2,4 (velocidades netas 7,2 4,8 y 2,4 Kbit/s).Mayores velocidades agrupando hasta 4 intervalos (28,8 kbits/s).
Canales físicos
Un radiocanal (dos frecuencias portadoras, una para DL y otra para el UL) y un intervalo de tiempo (TN).
Frecuencia superior para el enlace ascendente
Canales físicos.CP (Control Physical channel). Para canales CCH.
Canal principal de control, en TN1 de la portadora principal de la célula.Canal de control ampliado, para más capacidad de señalización.
TP (Traffic Physical channel). Para canales TCH.UP (Unallocated Physical channel). Difusión y mensajes de relleno
Canales lógicos de control en canales físicos.La información de correspondencia la da la BS por el canal AACH. AACH se añade al bloque de difusión (BBK) de cada enlace descendente.
Canales lógicos de tráfico en canales físicos. Tramas 1 a 17 para tráfico y la 18 para señalización asociada.
Ráfagas.
Siete tipos de ráfagas con diferentes estructuras y contenidos, aplicables a los enlaces ascendentes y descendentes.
Canal radio.
Especificaciones.Multiacceso: TDMA con 4 intervalos por trama. Canalización: 25 KHz.Modulación: π/4 QPSK α= 0,35. Velocidad de transmisión: 36 Kbit/seg.Retardo de multitrayecto máximo: 5 µ seg. Relación C/I cocanal: =19 dB.
Codificación de voz: Codec vocal CELP (Code Excited Linear Prediction). 4,8 Kbit/s Entrada: voz digitalizada PCM. Fm: 8 KHz y 16 bits por muestra. Salida: tramas de voz de137 bits cada 30 ms.
Codificación de canal entrelazado y aleatorización.Código externo de bloque e interno convolucional con puncturing.Entrelazado: se escribe en una matriz por filas y se lee por columnas.Aleatorización para aumentar el secreto de la transmisión.
FUENTEENTRELAZADO
CODIFICACIÓN DE CANAL MULTIPLEXADO RÁFAGAS
CODIFICACIÓN MODULACION TRANSMISOR
Canal radio.
Modulación.π/4-DQPSK, basada en la modulación Offset-QPSK.
Eficiencia espectral, demodulación sencilla, pero necesidad de linealización.Los símbolos S(k) modulados mediante un desplazamiento Dφ(k) a los previos S(k-1).Señal binaria a la entrada B(n). Las transiciones de fase.
[ ])k(jDexp)1k(S)k(S φ−=
B (2k – 1)
1001
B (2k)
1100
Dφ(k)
- 3π/4+ 3π/4 + π/4 - π/4
La expresión de la señal modulada es:
donde: Φ0 una fase arbitraria, y s(t) la envolvente compleja de la señal modulada, dada por:
g(t- kT) se corresponde con la respuesta impulsiva de un filtro en coseno alzado.
( )[ ]00f2jexp)t(sRe)t(S φ+π=
)kTt(g)k(S)t(sk
0k∑=
−⋅=
Canal radio.
Características de los transmisores.Estaciones base.Estaciones móviles.
Clase de Potencia Potencia por portadora (W)
123456789
2525206,34
2,52,61
0,6
Clase de Potencia Potencia por portadora (W)
123
1031
Características de recepción. Tres clases de equipos
Clase B. para zonas urbanas, buena calidad con TU50, (urbana, 50 Km/h)Clase A. optimizados para zonas urbanas y terreno montañoso, TU50, HT200Clase Q. especificaciones estrictas para redes cuasi-síncronas. TU50 QS200.
Calidad. En función del equipo y del entorno de propagaciónSensibilidad Relación de protección:
Cocanal C/Ic = 19 dB. Adyacente C/Ia = -45 dB.
Tipo de receptor Sensibilidad Estática Sensibilidad DinámicaEstación base -115 dBm. -106 dBm.Estación móvil -113 dBm. -104 dBm
Estación portátil -112 dBm. -103 dBm.
Sistemas celulares.
Constitución del sistema básico:Unidades móviles.Estaciones base (BS) en cada célula. Emplazamientos (sites)
Elementos radio: Transmisores, Antenas, orientación, torresElementos de control
CCTM: Oficina central encargada de coordinar las BS.Enlaces.
CC
Red externa
MSBS
CC
Red externa
MSBS
Sistemas celulares.
Reutilización de canales:Estructura HexagonalCoordenadas oblicuas, u,vAgrupamiento.”cluster” J.Distancia de reutilización Rombo cocanal
D
dR
DD
D
D
D
dR
DD
D
D
u
v
60º
( ) )j·iji(·3RDd)·j·iji(D 22
22222 ++=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛++=
j·ijiJRD
31
R2
33
D23
SSJ 22
2
2
2
H
R ++=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛===
J= 1,3, 4,7, 9, 12,...para los siguientes valores de i y j: (1,0); (1,1); (2,0); (2,1); (3,0); (2,2)...
Sistemas celulares.
Interferencia cocanal, C/I:Para antenas omnidireccionales
6 células cocanal en la 1ª corona 12 Células cocanal en la 2ª corona.
Sectorización de células.Antenas direccionales, 2 sectores cocanal para una división en tres 1 sector cocanal para una división seis
α+
α−
α−⎟⎠⎞
⎜⎝⎛≈=
∑ RD
61
KD
KRIC
iiT
α
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
2
IC6·
31JJ3
RD
α = pendiente de pérdidas con la distancia del modelo de propagación
Sistemas celulares.
Patrones celulares:Sistema analógico con una relación C/I de 17 dB. Pendiente de pérdidas : α = 3,8 D/R = 4,49 y J = 6,7. ----> J = 7.GSM, relación C/I de 9dB, la misma pendiente de pérdidas: J= 3.Sistemas reales. Proceso de planificación mucho más complicado.Sectorización
7/21 (utilizada en comunicaciones móviles analógicas).4/12 (utilizada en el sistema GSM).3/9 (utilizada sobre todo para salto en frecuencia).
Diferentes tamaños de células.División de células
Estructura de células.
Distintos tipos de celdas y coberturas.Distintos tipos de capacidades.
Megacélula
rural Macrocélua
Urbana
Micro
In-Building
Picocélula
-
Home-Cell
Macrocélua
Microcélula
Proceso de planificación celular.
Proceso complejo. Sigue una serie de pasos.Paso 1: Análisis de trafico y cobertura.
Demanda de tráfico y su distribución geográfica (datos demográficos). GoSCálculo del número de emplazamientos: capacidad y cobertura .
Número de abonados 100.000
Superficie a cubrir 100 Km2 ~ 5,6 Km radio
Frecuencias disponibles 36
Patrón celular. Frecuencias por sector 4/12. (Tres sectores). 36 / 12 = 3
GOS 3 %
Tráfico por abonado 25 mE
Canales de tráfico por sector 3 x 8 - 2 (canales de control)= 22 TCH
Trafico por sector (ERLANG B) 22 TCH, 3% GOS 16,6 Erlang/sector
Número de abonados por sector 16,6 E / 25 mE = 666 abonados/sector
Número de células (sectores) necesarios 100.000 / 666 = 150 células
Número de emplazamientos 150 / 3 = 50.
Área cubierta por cada emplazamiento 100/50 = 2 Km2. Radio de cobertura
Resultados
Datos
Proceso de planificación celular.Paso 2: Plan celular nominal.
Representación gráfica de la red, patrón celular sobre un plano.Herramientas de análisis por ordenador.
Proceso de planificación celular.
Paso 3: Inspecciones.Localización de emplazamientos. Espacio para equipamiento, casetas, antenasContrato de arrendamiento.Medidas radio, mediante equipos de prueba.
Paso 4: Diseño del sistema.Dimensionamiento de estaciones base y elementos de red de conmutación.Realización del plan definitivo