Download - Wireless [1]
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Introducción
Clase 7
Redes Inalámbricas
Marzo, 2008
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Introducción
Demanda por comunicaciones personales Desarrollo de nuevas técnicas
Voz, data para usuarios móviles
Los sistemas de telefonía celular sonresponsables de dar servicio endeterminada área o servicio.
La interconexión de sistemas inalámbricoscomo los celulares y otros se define comoREDES INALAMBRICAS
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Introducción
Servicio de comunicaciones inalámbrica Cobertura, red integrada de EB
EB deben ser conectadas al MSC
MSC provee conectividad con la Red PSTN Radio enlaces para conectar los móviles necesitan
de un protocolo común CAI: Common air interface (handshake protocol)
Especifica como la EB y el móvil se comunican Debe proveer una gran fiabilidad
Hay diferentes estandares de interconexión entreEB, MSC y PSTN
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Diagrama de un sistema celular
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Introducción
PSTN en Panamá
Redes Celulares en Panamá
Cable & Wireless Panama - Movil Telefonica de Panama - Movistar
Digicel Panamá - Digicel
Claro Panamá - Claro
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Sistemas Celulares de
Primera Generación (análogo)
Advanced Mobile Phone System ( AMPS)
Acceso Multiple: FDM A/FDD
Canal de Regreso, frecuencias: 824-849MHz
Canal hacia adelante, frecuencias : 869-894MHz
Ancho de banda = 30kHz (832 canales)
Modulación: FM con 12kHz de desviación de frecuencia pico
Patrón de 7 celda de reuso con 3 sectores por celda
AMPS Banda
Angosta (N-
AMPS)
Canales de 30kHz son divididos en 3 canales de 3 10kHz.
Desviación de frecuencia picope es reducida para reducier el
BW de FMl => degradando calidad de voz.
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Sistemas Celulares de
Primera Generación (di g it al )
United States Digital Cellular (USDC) ± Estándar Interino (IS-54,136)
Acceso múltiple: FDM A/TDM A-FDD
Usa canales AMPS (30kHz) y los comparte con TDM A basado en
velocidades de 3 usuarios completos o de 6 a media velocidad Modulación: /4-DQPSK
Root raised cosine pulse shape con alfa = 0.35 .
Velocidad de símbolo = 24.3ksps => 16.2kbps por usuario
Codificador de voz - Vector sum excited linear predictive coder -VSELP (Motorola)
Velocidad de datos de la voz = 7950 bps. Velocidad de datos después de codificado = 13kbps.
La sotras especificaciones son iguales que AMPS.
La capacidad del sistema es 3 veces mas grande que AMPS (y 6veces a mitad de velocidad).
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Sistemas Celulares de
Segunda Generación (di g it al )
Global System for Mobile (GSM)
Acceso Múltiple: FDM A/TDM A-FDD
Canales FDM A, BW = 200kHz (Canales hacia delante y de
regreso están separados por 45MHz).
Cada canal FDM A comparte hasta 8 usuarios en una base TDM A.
Modulación: GMSK (BT=0.3)
Velocidad de símboloe = 270.833kbps
Velocidad de data de usuario = 24.7kbps
Codificador de vozr: Residually Excited Linear Predictive Coder (RELP)
Velocida de voz = 13kbps
Velocidad real de la data (incluyendo codificación) = 22.8kbps
Patrón de reuso de frecuencias.
Capacidad es de 23 veces mayor que USDC.
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Caso Estudio
IS-95
Específico del estándar IS-95 (forward link)
Vocoder: Qualcomm Code Excited Linear Predictor (QCELP)
Razón de bits = 9,600 bps (full-rate)
Velocidad es bajada a 4,800bps, 2,400bps, 1,200bps si se detecta
que la voz esta inactiva.
Forward Link (base to mobile) - IS-95
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Caso Estudio
IS-95
Epecífico del Estandard IS-95 (forward link) Codificador Convolucional: Razón = 1/2, Longitud restringida,
K=9
Razón de bits codificados = 2*9600bps = 19.2kbps.
Block Interleaver: 24x16 (=384 symbols) => 20msec por bloque.
Scrambling Code: secuencia PN de longitud N=242-1
Chip rate = 1.2288Mchips/sec => 64chips/bit codificado.
Walsh code (corto): 1 de 64 secuencias ortogonales de longitudde 64 chips/bit codificado
A cada usuario se le asigna 1 de cada 64 códigos.
Una secuencia es reservado como piloto (portadora no data) paraser usada para estimación de canales.
Códigos de Canales I, Q (código largo): Secuencia PN delongitud N=2 15-1
Chip rate = 1.2288Mchips/sec
La misma secuencia es usada por todos los usuarios en el sector.
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Caso Estudio
IS-95
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Caso Estudio
IS-95
Especifico del estándar (bloques del enlace de regreso
que son diferentes del enlace hacia delante)
Codificadores Convolucionales: Rate = 1/3, Longitud
restringida, K=9
Razón de bits codificados = 3*9600bps = 28.8kbps.
Block Interleaver: 32x18 = 576 símbolos = 20msec.
Modulador ortogonal 64-ary:
Seis bits de salida del codificador desde la salida del codificador
especifican cual secuencia ortogonal Walsh son transmitidas.
Chip rate = 28.8kbits/sec * (64 chips / 6 bits) = 307.2 kchips/sec.
Nota: scrambling code / PN codes expandido por un factor de 4
=> Chip rate - 1.2288Mchips/sec.
OQPSK Modulator:
Data del canal Q es demorada por 1/2 chip relativo a data del
canal I para reducir razón de la potencia promedio pico de laseñal transmitida.
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Caso Estudio
IS-95
Otros aspectos de los sistemas IS-95
Detección de señal
Foward Link - Coherent R AKE (estimados del canal obtenido del piloto)
Reverse Link - Non-coherent R AKE (piloto no disponible)
Sectorización de antenas: 3 sectores por celda
Reduce interferencia por 3x => Incrementa la capacidad por alrededor de3x.
Incrementa la cantidad de handoffs.
Detección de actividad de voz:
Usuarios con voz inactivas transmiten mas baja potencia por 9dB.
Cada usuario tuene activada la voz solamente el 40% del tiempo => 2x
aumento de capacidad. Factor de reuso:
Cada canal CDM A puede ser reusado en cada sector de la celda
=> 4-7x incrementa la capacidad sobre TDM A/FDM A.
Reverse link transmite potencia de control (enlace cerrado): Potenciatransmitida del móvil es actualizada cada 800 veces por segundo.
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Razón de datos mejoradas para la
evolución de GSM (EDGE)
EDGE es una mejora avanzada a GSM lo cual permitealtas razones de datos. Modulación 8PSK (altas razones de datos) o GMSK (bajas
razones de datos)
La cantidad de bits redundate (codificación de corrección deerrores) es adaptativamente puesto de tal forma que cadausuario opera con un mínimo de ancho de banday de potencia.Esto maximizará la capacidad de la red
Se permiten 9 interfases aires diferentes
Rápida retroalimentación es usada para seleccionar el
esquema de modulación codificación. Razones de datos logradas:
Hasta 384 kbps (cuando un usuario emplea todos las 8 ranuras enun solo canall)
Hasta 2Mbps (cuando transmisión multicarrier es usada)
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CDMA 2000
� CDM A 2000 es una evoilución del sistema IS-95 el cual intenta
reunir algunas de las metas de 3G para los sistemas celulares.
� La transmisión puede ser en múltiplos (N=1, 3, 6, 9, 12)
de1.2288Mchips/sec el cual es ejecutado por:
�Modulación:
�Forward Link - QPSK con 128 chips Walsh por símbolo
=> mas codigos (mas usuarios) en el forward link.
�Reverse Link ± BPSK, Modulación ortogonal M-ary ha sido
eliminada
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CDMA 2000
Voice: Estan disponibles un segundo juego develocidades los cuales permiten transmisiones de voz a14.4 Kbps (vocoder de alta calidad).
Data: Estan disponibles opciones para paquetes de transmisión de datos
a velocidades desde 9600bps a 2.4576Mbps.
Ganancia de expansión (Spreading gain) es variable para permitir diferentes velocidades de bits.
Coding: Código Convolucional puede ser reemplazado con un código turbo
para aplicaciones de data.
La razón del Código Convolucional ha sido bajada a 1/4 en elreverse link.
Diversidad en la transmisión: Ejecutado de diferentesmaneras
Diversidad de antena Multi ortadora
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CDMA de banda ancha
La evolución de 3G de los sistemas GSM tambiñenusan un formato de acceso múltiple CDM A y esconocido como como CDM A (WCDM A). Algunasespecificaciones: Chip rate = 3.84 Mcps --> Ancho de banda = 5MHz
Ancho de banda mas ancho significa mas resolución demultitrayecto y por lo tanto mas diversidad (mejor rendimiento enun canal inalámbrico).
El factor de Expansión por el Downlink puede tener un rango de4 a 256. Eel Factor de expansión del Uplink puede ser ta alto
como 512. Usuarios de Downlink entre celdas son mantenidos ortogonales
vía OVSF (orthogonal variable spreading factor codes).
Pilotos son incluidos en ambas direcciones de tal forma que ladetección coherente pueda ser usada en ambos enlaces.
En el downlink un canal piloto es usado por cada Estaciónbase. Los símbolos de los pilotos son también multiplexado en
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CDMA de banda ancha
Razones de códigos variables son usadas basadas enratas de códigos convolucionales de 1/3 o ½, K=9.También hay una opción de usar código Turbo a una razónde 1/3.
Interleaving es generalmente sobre un trama de 10mseg.Opciones permiten interleaving sobre 20, 40 o 80 msegcuando existen limitaciones en las demoras.
La información del control de la potencia de transmisión(TPC) es enviado en ambas direcciones a una razón de
1400Hz. Información del canal de retroalimentación (FBI) es
también enviado en ambas direcciones para permitir que elsistema emplee antenas de transmisión con diversidad.
Razone sde datos de hasta 384kbps son permitidas en
conexiones de circuito conmutado y hasta 2Mbps en