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Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” Vice-rectorado Puerto Ordaz

Introdución a CDMA

Objetivos

• Conceptos básicos del espectro extendido (Spread Spectrum).

• Espectro extendido de secuencia directa (DS-SS).

• DS-CDMA y las secuencias PN.

• Bandas de frecuencia de CDMA.

• Códigos utilizados en CDMA.

• Canales utilizados en CDMA.

• Control de potencia en CDMA.


Introdución a CDMA

Objetivos

• Describir la Evolución de las redes CDMA.

• Listar las Ventajas de la Red CDMA sobre redes analogicas.

• Conceptos básicos del espectro extendido (Spread Spectrum).

• Codificacion CDMA.

• Efectos de Carga.

• Control de Potencia.


Introduccion a CDMA

CDMA

• Primeramente, un sistema CDMA puede tomara ventajas de la velocidad de la voz humana. Durante el periodo de silencio los transmisisores pueden apagarse y reducir la interferencia introducida en el canal RF comun a todas las llamadas.

• El canal fisico RF Puede ser Re-usado en cada celda , dando esto un factor de re-uso de frecuencia muy cecano al 1.

• CDMA mitiga la distorción por multi-ruta. Spread spectrum,y en particular direct-sequence spread spectrum, da una medida extra de inmunidad a la interferencia por multiruta.

Otros Sistemas

• Teoricamente,FDMA y TDMA podrian manejar las vacios de habla humana. Pero esto significaria mas complicacion en los recursos de radio y en la asignacion en tiempo real de recursos de red.

• En un sistema AMPS, el espectro disponible es dividido en clusters y asignado a diferentes celdas y es necesarios usar metodos para reducir la interferencia Co-canal

• Otros Sistemas, no tienen la capacidad de variar rapidamente en el tiempo para dar respuesta a ambientes de redes moviles a este tipo de distorcion.


Características CDMA


Modulacion en CDMA

El sistema IS-95 CDMA usa QPSK para ambos enlaces, el

Forward y el Reverse. El Reverse link usa una particular

variante de QPSK llamada OQPSK offset quadrature phaseshift

keying.

OQPSK difiere de la convensional QPSK en la prioridad que se

le da a la portadora,con un intervalo de retardo de medio bit.


Modulacion en CDMA

Spread-Spectrum :significa transmitir en un ancho de banda

en el cual la señal trasmitida ocupa un ancho de banda en exceso

del mínimo necesario para enviar la información .

La transmisión en esta banda extendida es acompañada de un

código que es independiente de la data , y además de una

recepción sincronizada con el código en el receptor, que es

usada para recobrar la secuencia de la data transmitida.

En el estandar IS-95 de CDMA el Spread_Spectrum también es

llamado Direct-Secuence-Spread-Spectrum (DS-SS).


Grafico de Spread Spectrum


Grafico de Energia en Spread Spectrum

Dibujo de la pag. 6.


Capacidad en CDMA.

La capacidad actual de una Celda CDMA depende de diferentes

factores como la demodulación del receptor, el control de

potencia, y la interferencia introducida por otros usuarios de la

celda y del celdas vecinas.

En una comunicación digital, existe un factor a considerar en la

medicion del enlace muy importante llamado Eb/N0, o Energia

por bit por Densidad de la potencia del Ruido.

Tambien conocido como SNR = Signal-to-Noise ratio.


Capacidad en CDMA.

Eb es equivalente a:

Eb =ST (1)

Donde S es el promedio de la potencia modulada y

T es el tiempo de duración de cada bit.

Sabiendo que T es el inverso de R, osea T=1/R, sustituimos y

conseguimos:

Eb=S/R.

Eb /N0 es entonces: Eb/N0=S/R*N0. (2)


Capacidad en CDMA.

Sabiendo que N0 es equivalente a el total de la potencia de

Ruido N dividida por el ancho de banda W, ósea:

N0=N/W (3)

Sustituyendo (3) en (2) tenemos:

Eb/N0= S.W/N.R (4)

La ecuación (4) relaciona la Energía por Bit Eb/N0 a dos

factores : La Señal-Ruido del enlace y las ratas de ancho de

banda transmitido W y R.

La rata W/R es también conocida como ganancia del sistema.


Capacidad en CDMA.

Como el enlace del Reverse Link es frecuentemente la limitante

en terminos de capacidad en un sistema CDMA , por eso las

consideraciones para las estimaciones de capacidad estan

basadas en el estudio de este Enlace.

Basado en las consideraciones de que en CDMA existe un

control de potencia estricto, la SNR del usuario puede ser escrita

como:

S/N=1/M-1 (5)


Capacidad en CDMA.

S/N=1/M-1 (5)

Donde M es el total de usuarios presentes en la banda de

trabajo.

Sustituyendo (5) en (4), el resultado es:

Eb/N0= 1 .W/(M-1).R (6)


Capacidad en CDMA.

Resolviendo por (M - 1)

M-1=(W/R)/(Eb/N0) (7)

Como M es muy grande entonces asumimos que:

M=(W/R)/(Eb/N0) (8)

En conclusion:

M= (Ancho de banda/tamaño del bit)/ (Factor señal-

ruido (SNR)). O lo que es lo mismo:

M= Ganancia/ Ruido.


Efectos de Carga en CDMA.

La ecuación (8) es efectivamente la que describe el número de

usuarios que una Celda CDMA puede soportar.

Sin embargo la Celda A puede ser cargada por usuarios de otras

celdas. Para tomar en cuenta la carga de estos se tiene la

ecuación siguiente:

Eb/N0=((1/M-1).W/R)*(1/(1+n)).

Donde n es el factor de carga. “n” es un factor entre 0% y

100%.


Efectos de Carga en CDMA. Como ejemplo tomamos el factor n es 0.5 resultando en (1+

0.5), o 150% de incremento de interferencia sobre los usuarios

de la propia Radio Base.

El inverso del factor (1+ n) es algunas veces conocido como el

Factor de Re-Uso de Frecuencia F ; que es ,

F= 1/(1+n)). Estudiado en casos anteriores como K.

Note que el factor de Re-uso de Frecuencia es idealmente 1 en

el caso de una celda sencilla (n = 0). Re-uso de frecuencia

decrece. En el caso de una Multicelda, como la carga

incrementa , el factor de Re-uso decrece.


CDMA - Caracteristicas.


Min Max

AMPS 1.0x 1.0x

GSM 2.6x 2.9x

TDMA 3.0x 3.0x

CDMA (IS-95A) 6.4x 8.3x

CDMA2000 1X 13.1x 15.0x

Eficiencia Espectral de las Tecnologías Digitales

Relativo a AMPS

Eficiencia Espectral

EFICIENCIA ESPECTRAL = # DE USUARIOS

W x CELDA

W = ANCHO DE BANDA

FUENTE: http://nordicgroup.us/ssub/appendix.htm


Tecnologías de Acceso Múltiple

FDMA (Frecuency Division Multiple Access)

DICRIMINADOR: FRECUENCIA

ESTÁNDAR: AMPS

CARACTERÍSTICAS:

Cada usuario 1 frecuencia

Ancho del Canal: 30Khz

Canal de Voz Analógico

Modulación FM (832)

Canal de Control Digital

Modulación FSK (21)

Cada sector requiere 1

canal de control

Requiere cuidadoso

planeamiento de

frecuencia

No hay control de

potencia.

El cambio de celda

implica un cambio de

frecuencia



TDMA (Time Division Multiple Access)

DICRIMINADOR: FRECUENCIA + TIEMPO

ESTÁNDAR: IS 136 (TDMA), GSM

CARACTERÍSTICAS IS-136 :

Requiere cuidadoso

planeamiento de frecuencia

No hay control de potencia.

El cambio de celda implica

un cambio de frecuencia

MAHO (Mobile assisted

Handoff)

3 usuarios 1 frecuencia

Ancho de ranura 40ms

Ancho del Canal: 30Khz

Canal de Voz Digital

Modulación DPSK

Canal de Control Digital

Modulación DQPSK

(48kbps)



TDMA (Time Division Multiple Access)

DICRIMINADOR: FRECUENCIA + TIEMPO

ESTÁNDAR: IS 136 (TDMA), GSM

CARACTERÍSTICAS GSM :

8-16 usuarios 1 frecuencia

Ancho ranura 0.577ms

Ancho Canal: 200Khz

124 canales @ 900Mhz

Canal de Voz y Control

Digital Modulación

GMSK

Requiere cuidadoso

planeamiento de frecuencia

Hay control de potencia.

El cambio de celda implica

un cambio de frecuencia, y

TS

Se introduce FH (Frecuency

Hopping)


Tecnologías de Acceso Múltiple CDMA (Code Division Multiple Access)

DICRIMINADOR: CODIGOS ORTOGONALES ESTÁNDAR: IS95(A-B), IS2000, W-CDMA CARACTERÍSTICAS:

# usuarios/ frecuencia

depende de cantidad de

códigos disponibles

Ancho Portadora: 1.25MHz

10 portadoras @ 850Mhz

Todos los usuarios

comparten la misma

frecuencia

No Requiere planeamiento

de frecuencia

Control de potencia es

fundamental.

El cambio de celda no

implica un cambio de

frecuencia: Soft handoff



Interferencia

AMPS, TDMA y GSM

dependen de la distancia de

separación entre celdas para

controlar interferencia.

Usuarios Co-canal y Canal

Adyacente se mantienen

separados

Factor de reuso limita la

interferencia



Interferencia CDMA

Todos los usuarios CDMA

usan las misma frecuencia al

mismo tiempo.

La interferencia proviene de

usuarios cercanos

CDMA Distingue usuarios al

asignarle diferentes códigos

El factor de reuso es 1


CDMA - Principios.


Principios de CDMA

• CDMA utiliza muchos chips para representar un bit

• Cada usuario tiene secuencia de chips única

• Para recuperar un bit se integra la gran cantidad de chips recibidos con el patron de cada usuario

• Los patrones de chips de otros usuarios aparentan ruido aleatorio, y no afectan la detección

Codificación de Canal


Principios de CDMA

• CDMA combina 3 secuencias de ensanchamiento para crear un código único.

• En el receptor las secuencias se utilizan en el orden inverso que en el emisor

• Las 3 secuencias son generadas en ambos extremos y necesariamente no son utilizadas simultaneamente

Secuencias de ensanchamiento


Principios de CDMA

• Walsh Codes: (64 disponibles)

• 64 chips de longitud – dura 1/19200 Seg

•Ortogonales mutuamente

• PN Short codes: Se usa por pares (I + Q)

• Longitud de 215 --- dura 26mS aprox

Se genera en registro de desplazamiento (15 bits)

• PN Long Code: 1 disponible

• Longitud de 242 --- se repita cada 40 dias

Se genera en un registro de desplazamiento (42 bits)

Secuencias de ensanchamiento


Principios de CDMA Procedimiento de Codificación.

• Procedimiento de Codificación.

• vector0=(1,–1), data0=(1,0,1,1)=(v,–v,v,v) vector1=(1,1), data1=(0,0,1,1)=(–v,–v,v,v)

• encode0=vector0.data0 encode1=vector1.data1

• encode0=(1,–1).(1,–1,1,1) encode1=(1,1).(–1,–1,1,1)

• encode0=((1,–1),(–1,1),(1,–1),(1,–1)) encode1=((–1,–1),(–1,–1),(1,1),(1,1))

• signal0=(1,–1,–1,1,1,–1,1,–1) signal1=(–1,–1,–1,–1,1,1,1,1)

• La señal se suma en el aire y llega al receptor como una señal resultante:

• (1,–1,–1,1,1,–1,1,–1) + (–1,–1,–1,–1,1,1,1,1) = (0,–2,–2,0,2,0,2,0)

• Procedimiento de Decodificación:

• vector0=(1,–1), pattern=(0,–2,–2,0,2,0,2,0) vector1=(1,1), pattern=(0,–2,–2,0,2,0,2,0)

• decode0=pattern.vector0 decode1=pattern.vector1

• decode0=((0,–2),(–2,0),(2,0),(2,0)).(1,–1) decode1=((0,–2),(–2,0),(2,0),(2,0)).(1,1)

• decode0=((0+2),(–2+0),(2+0),(2+0)) decode1=((0–2),(–2+0),(2+0),(2+0))

• data0=(2,–2,2,2)=(1,0,1,1) data1=(–2,–2,2,2)=(0,0,1,1)


Principios de CDMA

Codificación: Forward Channel

El canal se discrimina por:

• Frecuencia de portadora CDMA

• PN Offset unico del sector (short code)

• Còdigo Walsh único del usuario


Principios de CDMA Codificación: Reverse Channel

El canal se discrimina por:

• Frecuencia de portadora.

• PN Offset único del móvil (long code)


Características de CDMA (IS 95)

CDMA: IS95

Espectro Banda

Ancha

Reuso universal

de frecuencias

Vocoder tasa

Variable

Receptor Rastrillo

(Rake Receiver)

Capa Física

Segura

Capacidad suave

(Control de Potencia)

Soft Handoff

Softer Handoff


Control de Potencia en CDMA.



El control de la potencia es esencial para la operación eficiente

en un sistema CDMA. Como todos los usuarios transmiten en la

misma banda RF mediante el uso de códigos Walsh y PN , cada

usuario genera ruido al resto de usuarios en la red.

La potencia de Tx de cada usuario debe ser controlada

cuidadosamente de forma de no interferir innecesariamente

con los otros usuarios que estén usando en ese momento el

servicio.

Para ilustrar esta esencial necesidad en todo sistema CDMA,

consideraremos el siguiente ejemplo:



Consideremos una celda sencilla que tiene 2 usuarios

hipotéticos. Un Usuario 2 mucho más cerca de la radio base

que el usuario 1.

RB

Pt1 Pt2



Si no existiese control de potencia ambos usuarios transmitirían

a la misma cantidad de potencia Pt.

Sin embargo como hay una diferencia de distancia la potencia

recibida del usuario 2 , Pt2, sería mucho más grande que la del

Usuario 1, Pt1.

Si asumimos que esta distancia es 10 veces mayor , entonces el

usuario 1 tendría una gran desventaja en este sistema.


Control de Potencia en CDMA. SNR requerido = 1/10.

P

o

t

e

n

c

i

a

Frecuencia

Usuario 1 S/N=1/10

Usuario 2 S/N=10



En este caso el Usuario 2 tendría un alto valor SNR, lo que lo

haría disfrutar de una gran calidad de voz, pero el Usuario 1

tendría un pobre valor SNR y en consecuencia una pesima

calidad en la comunicación.

Esta inequidad es conocida como el clásico problema Cerca-

Lejos (Near-Far) en un sistema de acceso múltiple por spread -

spectrum.



El sistema reconoce que tiene una capacidad y si un tercer

Usuario 3 , con una potencia Pt3 , intentara desde cualquier

parte de la celda establecer una comunicación, entonces el

factor SNR total de la celda pudiera no tener disponibilidad para

atender este tercer usuario y poder brindarle una conexión a la

red.

Sin embargo si forzamos la atención de este tercer usuario, no

solo no será atendido sino que su potencia causara una

distorsión en el factor SNR total del sistema afectando la

calidad de señal de todos los usuarios.



Conclusiones:

El Control de Potencia debe ser implementado sobre

sistemas que presentan problemas near-far para maximizar la

capacidad de funcionamiento, como los Sistemas Celulares.

Cuando el Control de Potencia está implementado la potencia

del transmisor de cada usuario es controlada de forma tal que

la potencia de cada usuario recibida en la BTS es igual para

cada uno de ellos.

El sistema CDMA requiere un Control de Potencia riguroso

para su buen funcionamiento.


Pruebas de Acceso en el Reverse Link


Access Probe

Un problema que se tiene que resolver de forma inmediata en un

sistema con control de potencia es el control de potencia Inicial

con que se accesa al sistema.

Antes de establecer contacto con la RB el móvil no puede saber

con que potencia conectarse.

Entonces la pregunta obligada es que con qué nivel de potencia

hacer el primer intento de acceso a la RB ?.

En este instante la RB no ha hecho contacto con la RB y no

conoce la locación del móvil para indicarle el nivel de P que

debe usar.


Access Probe

Para resolver esto existen dos opciones:

La primera opción es que el móvil pueda intentar accesar a la

RB con un nivel alto de potencia. Esto incrementaría la

probabilidad de que la RB recibiera su solicitud de acceso al

sistema. Sin embargo la desventaja de una transmisión inicial

con un nivel de potencia alto representa una interferencia para

los otros usuarios que se encuentran ya servidos por la Celda.

La segunda opción es que móvil comience el intento de acceso

con un nivel de potencia bajo para no causar interferencia, pero

esto disminuye las posibilidades de éxito en el acceso al

sistema.


Access Probe

La solución diseñada en el standard IS-95, consiste en que

cuando el movil hace su primer intento de acceso al sistema

transmite una serie de pruebas de acceso o access probes.

Las Access probes son una serie de transmisiones de potencia

con un incremento de nivel progresivamente.

El movil comienza transmitiendo a un nivel relativamente bajo

y entonces espera por la respuesta de la RB. Si despues de un

tiempo determinado no recibe confirmación de la RB entonces

el movil transmite un segundo intento con un P ligeramente

superior. Este proceso se repite hasta conseguir la confirmación

de respuesta de la RB.


Access Probe

Access probe correction:

La norma específica además que el móvil debe utilizar el nivel

de potencia que recibe de la estación base para estimar la

cantidad con la que debe de transmitir inicialmente:

pt initial = -pr - 73 + NOM_PWR + INIT_PWR

Donde pr es la potencia recibida en la BS.

Los valores de estos dos factores de ajuste, NOM_PWR y

INIT_PWR, así como PWR_STEP se difunden en broadcast por

la estación base (en el access parameters message)


Control de Potencia en CDMA. Open Loop:

En ese caso el control de potencia lo ejerce solo el móvil. Para

lo cual se asume que la perdida en la ruta es igual para Forward

y el Reverse Link.

En este caso el móvil continuara monitoreando la potencia

recibida de la RB Pt y se mantendrá ajustando la potencia según

la siguiente ecuación.

pt initial = -pr - 73 + NOM_PWR + INIT_PWR+(La suma de

todos los access probes corrections).

El control de potencia de esta forma controla con facilidad la

variación debido a cambios de posición, sin embargo es un

método lento para controlar perdidas por desvanecimiento.



Closep Loop.

Este proceso es usado para compensar las variaciones de

potencia debido a perdidas por desvanecimiento o Fading.

Una vez el móvil inicia el contacto con la RB, el Closep Loop

puede operar en conjunto con el proceso Open-loop.

La RB continuamente monitorea el reverse Link y mide la

calidad del enlace.



Closep Loop.

El control de potencia reverse-link closed-loop opera de la

siguiente forma :

1. La Radio Base continuamente monitores el Eb /N0 en el

reverse link.

2. Si Eb /N0 es demasiado alto ( excede el umbral prefijado),

entonces la RB comanda el móvil para bajar la potencia .

3. Si el Eb /N0 es demasiado bajo(cae por debajo del umbral

fijado), entonces la RB comanda al móvil a incrementar la

potencia.


Control de Potencia en CDMA. Closep Loop.

Los comandos usados en el control de potencia están

implementados en el sistema como PCBs (power control bits).

La cantidad de potencia que el móvil incrementa o decrementa

por cada PCB es nominalmente +1 dB y -1 dB. La Decisión se

hace en si el PCB = 0 entonces +1dB y Si PCB = 1 entonces -

1dB

Como el control de potencia por closed-loop esta orientado a

combatir de forma rápida las perdidas por Fading, el móvil

responde a estos comandos de forma rápida. Por esta razón, los

PCBs son enviados directamente sobre el traffic channel.

Los PCBs (Power-control bits) no estan protegidos contra

errores.



Closep Loop.

Una consideración final con el proceso de control de potencia

closed-loop tiene que ver con el control de potencia durante el

soft handoff.

El sistema CDMA utiliza un soft handoff cuando un móvil se

mueve entre 2 o 3 celdas.

El Soft handoff es el proceso por el cual un móvil mantiene

conexión con 2 o 3 RB como transición entre ellas.



Closep Loop.

Durante el soft handoff, el móvil recibe tramas de 2 o 3 RB, y

en este caso el móvil puede encontrar un conflicto de comandos

en el control de potencia. Por ejemplo una RB puede solicitar

subir la potencia mientras que otra puede solicitar bajar la

potencia.

En esta situación el movil sigue la siguiente regla :

Si una RB solicita bajar la potencia, el móvil bajara la potencia.

El móvil solo subirá la potencia si todas las RB envueltas en el

proceso de Handoff solicitan subir la potencia.



Closep Loop.

La implementación del ajuste de potencia por el proceso Closep

Loop se realiza ajustando entonces la potencia según la

siguiente ecuación.

pt initial = -pr - 73 + NOM_PWR + INIT_PWR+(La suma de

todos los access probes corrections)+(closep-loop corrections).



Control de Potencia: Forward

• La RB continuamente reduce la potencia de los usuarios en el Forward link

• Cuando el Móvil detecta errores en el forward link solicita mayor energía

• La RB incrementa la potencia de ese usuario y luego comienza a disminuirla progresivamente de nuevo.


Características de CDMA (IS 95) Control de Potencia: Reverse

• Lazo Abierto: Móvil ajusta la potencia basado en la potencia de la señal recibida de la celda

• Lazo Cerrado: la celda indica +- 1dB @ 800Hz basado en mediciones de potencia en la celda

• Lazo Externo: La controladora detecta gran cantidad de errores (FER) y setea el punto mínimo de potencia


Características de CDMA (IS 95) Rake Receiver (Rastrillo)

• En cada set de datos el móvil suma la salida de cada FINGER del receptor

• Cada finger puede decodificar un PN offset y Código Walsh

• Cada finger se sintoniza en diferentes reflexiones retardadas (multitrayecto) de la señal o celdas/sector

• SEARCHER continuamente chequea por pilotos disponibles (Wo)


Canales en CDMA


Canales de Operacion.

En el sistema CDMA el Forward Link y el Reverse Link

tienen una estructura diferente.

El Forward Link consiste de 4 tipos de canales logicos: pilot,

sync, paging y traffic channel

Hay Un pilot, Un sync, hasta 7 paging y varios traffic

channels por cada estación Radio Base.

Todos los canales son sumados juntos de forma de transmitirlos

en una sola señal en el Forward Link.



El Reverse Link consiste de dos tipos de canales lógicos:

El access channel

El traffic channels.

El Reverse Link no cuenta con un pilot channel porque es

ilógico que cada móvil haga un broadcast de su propio canal

piloto.



Forward Links: Pilot Channel:

El Canal Piloto es transmitido continuamente por la Radio Base

de cada sector.

El Pilot Channel provee la información de Sincronización y

fase.

El Móvil también mide el nivel de señal de Pilot Channel para

dar la indicación de cuál es el canal más fuerte que está

sirviendo al sector donde se encuentra el móvil.

Función Walsh : 0

Velocidad : 1.288 Mcps



Forward Links: Sync Channel: La información contenida en el sync channel

message que notifica al móvil de información importante sobre

la sincronización y parámetros de funcionamiento del sistema.

Después de la recepción exitosa del sync channel message, el

móvil es sincronizado con una de las secuencias de códigos PN

transmitida por la Radio Base.

Velocidad: 1.2 Kbps.

Funcion Walsh: 32

sync channel message: PILOT_PN, LC_STATE and

SYS_TIME .



Forward Links: Paging Channel:

Una vez que el móvil adquiere la sincronización usando el

sync channel, comienza a monitorear el paging channel.

A pesar de que pueden haber hasta 7 canales paging por RB,

cada móvil solo monitorea un canal paging.

El primer bit de cada media trama es llamado SCI

(synchronized capsule indicador bit). Este tiene la función de

indicar el comienzo de una nueva trama.

SCI=1 comienzo de Trama

SCI=0 continuación de Trama.




Mensajes como el overhead y paging son enviados sobre el

canal paging.

La información Overhead es usada para notificar al movil de

importante parametros de configuración del sistema.

Ejemplos de mensajes overhead (Cabecera) son:

system parameters message,

access parameters message,

neighbor list message.



Forward Links: Paging Channel: El system parameters message contiene

información importante de la configuración del sistema como la

siguiente:

Handoff parameters para uso del movil:

· T_ADD—pilot detection threshold;

· T_DROP—pilot drop threshold;

· T_COMP—active set versus candidate set comparison

threshold;




system parameters message

Handoff parameters para uso del movil:

· T_TDROP—drop timer value;

· SRCH_WIN_A—search-window size for the active and

candidate sets;

· SRCH_WIN_N—search-window size for the neighbor set;

· SRCH_WIN_R—search-window size for the remaining set;

· NGHBR_MAX_AGE—neighbor set maximum age.




Parámetros de control de potencia en el Forward Link para usar

por el móvil :

· PWR_REP_THRESH—power-control reporting threshold;

· PWR_REP_FRAMES—power-control reporting frame count;

· PWR_THRESH_ENABLE—threshold report mode indicator;

· PWR_PERIOD_ENABLE—periodic report mode indicator;

· PWR_REP_DELAY—power report delay.




Parámetros de control de potencia para usar por el móvil :

· NOM_PWR—nominal transmit power offset;

· INIT_PWR—initial power offset for access;

· PWR_STEP—power increment.




Parámetros de Acceso a usar por el movil:

· NUM_STEP—number of access probes;

· PROBE_PN_RAN—time randomization for access channel

probes;

· ACC_TMO—acknowledgment timeout;

· PROBE_BKOFF—access channel probe backoff range;

· BKOFF —access channel probe sequence backoff range;

· MAX_REQ_SEQ—maximum number of access probe

sequences for an access channel request;

· MAX_RSP_SEQ—maximum number of access probe

sequences for an access channel response.




Parametros del Access channel para usar en el movil:

· MAX_CAP_SZ—maximum access channel message capsule

size;

· PAM_SZ—access channel preamble length.

.




El neighbor list message contiene una lista de sectores vecinos

para que el movil use en caso de necesitarlos. Esto incluye el

codigo PN de la celda vecina. ( NGHBR_PN) .

Los mensajes paging son enviados sobre canales paging.

Un mensaje paging puede contener un page para un móvil en

particular o puede contener un page para un grupo de móviles.

.



Forward Links: Traffic channels.

El forward traffic channel es usado para transmitir data y voz

del usuario. Sin embargo mensajes de señalización tambien son

transmitidos sobre este canal.

La estructura del Forward traffic channel es similar a la de un

paging channel.

Esta diseñado para soportar cuatro tipos de velocidades de Tx de

data : 9.6, 4.8, 2.4, and 1.2 Kbps.

Por ejemplo durante un periodo de silencio el Vocoder puede

elegir codificar a la mas baja velocidad de 1.2 kbps.



Reverse Links :

El reverse link soporta 2 tipos de canales logicos :

1.- access channels

2.- traffic channels.

Debido a la manera de operar del Reverse link, este usa

codificación long PN, diferente a la codificación WALSH usada

en el Forward Link. Es por ello que la modulación usada es la

OQPSK.



Reverse Links : Access Channel.

El access channel es usado por el móvil para comunicarse con

la Radio base cuando el móvil No tiene una traffic channel

asignado.

El movil usa este canal para iniciar un proceso de originación de

llamada y responder a mensajes Paging u ordenes del sistema.

La velocidad de este access channel es fija de 4.8 Kbps.



Reverse Links : Access Channel.

Hay 2 tipos de mensajes enviados en el access channel:

Un response message (en respuesta a un mensaje de una radio

Base)

Un request message (enviado por el móvil).



Reverse Links : Traffic Channel.

Igual que en el Foward Link, el Reverse traffic channel es usado

para transmitir data y voz del usuario. Y de la misma forma

aprovecha espacios de tiempo para enviar también mensajes de

señalización.

La estructura es similar a la del access channel.

Una diferencia importante con el Forward traffic channel es que

en el RTCH la velocidad en el control de potencia es mucho más

exigente que en el FTCH.


Estados en CDMA


Procesos de Llamada.

Durante una operación normal, el movil puede ocupar uno de

los siguientes estados:

· Initialization state;

· Idle state;

· System access state;

· Traffic channel state.


CDMA: Initialization state. Proceso de Inicialización


Inicialización en TDMA

Después de power-up, el móvil entra en el inicialización state. Este

contiene 4 sub-estados, por los cuales el móvil pasa de forma

secuencial:

1. System determination substate;

2. Pilot channel acquisition substate;

3. Sync channel acquisition substate;

4. Timing change substate.



Después de power-up, el móvil entra en el inicialización state. Este

contiene 4 sub-estados, por los cuales el móvil pasa de forma

secuencial:

1. System determination substate;

El Móvil selecciona cual sistema va a usar (A o B) y luego

selecciona en cual portadora va a transmitir.

2. Pilot channel acquisition substate: El móvil demodula y

obtiene el canal piloto.



.

3. Sync channel acquisition substate:

El móvil realiza el proceso de sincronización recibiendo el sync

channel message.

4. Timing change substate:

Con los parámetros PILOT_PN, LC_STATE, and SYS_TIME, el

móvil sincroniza el código que va utilizar en la conexión al sistema.


CDMA: Idle State


Idle State.

En el Idle state conseguimos 3 Sub-estados:

Paging Channel Monitoring

Idle Handoff

Paging Channel Messages.

Paging Channel Monitoring: En el idle state, el movil monitorea el paging channel en el

forward link.


Idle State.

Idle Handoff.

Si el móvil detecta que el nivel de señal de otra celda vecina es

mayor que el de la celda actual, entonces ejecuta un Idle

Handoff.

Para ello el móvil contiene un conjunto de variables que están

sirviéndole para medir los niveles de las celdas.


Idle State. Idle Handoff. El móvil mantiene un monitoreo sobre un conjunto de celdas

agrupadas de la siguiente forma:

· Active set: esta contiene el piloto del sector cuyo paging

channel esta en uso.

· Neighbor set: Contiene el pilot de el sector que es candidato

para hacer el handoff.

· Remaining set: Contiene todos los posibles pilotos del

sistema, excluyendo el piloto activo y los vecinos.

Variables Usadas en el State : SRCH_WIN_A, SRCH_WIN_N

y SRCH_WIN_R


Idle State. Paging Channel Messages

Hay en total 6 mensajes de encabezado que son enviados al

movil durante el estado de Paging Channel Messages.

· System parameters message;

· Neighbor list message;

· CDMA channel list message;

· Extended system parameters message;

· Global service redirection message;

· Access parameter message.


CDMA: Access State Proceso de Acceso.


Idle State. Paging Channel Messages

Durante este estado el movil transmite mensajes a la RB a traves

del Access Channel y recibe desde la RB por el Paging Channel.

Hay 6 sub-estados por donde el movil puede pasar.

· Update overhead information substate;

· Page response substate;

· Mobile station origination attempt substate;

· Registration access substate; (Ubicación)

· Mobile station order/message response substate;

· Mobile station message transmission substate.


CDMA: Procedimiento de Acceso.


Procedimiento de Acceso.

Cuando el movil envia información a la RB , es posible que

tenga que competir con otros moviles para enviar la

informacion, incluso esta situación puede llegar a ser critica en

sistema en horas de alto trafico y de congestión.

Para resolver este problema CDMA ha contemplado el siguiente

mecanismo.

La congestión puede resolverse separando los móviles y

asignándoles diferentes Access channel.



Procedimiento de Acceso.

La RB hace esto especificando el parámetro ACC_CHAN

enviado en el access parameters message.

De esta forma el móvil aleatoriamente trata de ocupar un canal

de acceso entre 0 y ACC_CHAN.

Si a pesar de ello aun no consigue el canal de acceso, repite el

procedmiento, por lo que es probable que intente ocupar otro

canal de acceso diferente al intento fallido.



CDMA: Traffic Channel State Estado de Canal de Trafico en Uso


Traffic Channel State

Traffic Channel State.

El móvil puede entrar en el estado de Trafico viniendo de dos

sub estados que son: page response substate o el mobile station

origination attempt substate.

En este estado el móvil se comunica con la Radio Base usando

los canales de trafico Forward y Reverse.


Traffic Channel State

Traffic Channel State.

Este estado consta de 5 Sub-estados a saber:

· Traffic channel initialization substate;

· Waiting for order substate;

· Waiting for mobile station answer substate;

· Conversation substate;

· Release substate.


CDMA: Proceso de Handoff


Handoff. Hand Off

Diferentes tipos de handoff en CDMA.

Soft handoff: CDMA usa el soft handoff donde un móvil

mantiene conexión con dos o tres radio bases simultáneamente.

En el Forward Link el móvil recibe por separado dos señales de

RB diferentes, las cuales aprovecha para demodular y componer

un señal de mejor calidad.

En el Reverse Link las dos RB reciben la señal la demodulan y

la envian a la MSC separadamente. La MSC tiene un selector de

tramas que selecciona la mejor de las dos.


Handoff. Hand Off


Softer Handoff: Este tipo de handoff ocurre cuando un móvil

hace una transición entre dos diferentes sectores de la misma

Radio Base. Este sigue el mismo procedimiento que el Soft

handoff en el Forward Link.

Pero en el Reverse Link la radio base recibe dos señales del

móvil. En este caso la Radio Base combina y selecciona una

sola señal para ser enviada a la MSC.


Handoff. Hand Off


Hard Handoff: En CDMA se utilizan dos tipos de Hard handoff:

CDMA a CDMA handoff , ocurre cuando el móvil se mueve de

una portadora a otra portadora diferente. O cuando pasa de una

operador a otro diferente.

CDMA a Sistema Analógico.



Soft Handoff y Softer Handoff

• Handoff es el paso de una celda a otra y es controlado por el móvil.

• El móvil chequea por pilotos disponibles y los comunica al sistema, el cual responde a que Celda/sector corresponde

• Un sector vecino es un PN distinto. SOFTER HO

• Cada lado del enlace selecciona la señal que mejor vea.

• El cambio de frecuencias de una celda a otra está definido y se conoce como Hard Handoff

• De esta forma CDMA logra eliminar la interferencia Multiruta


Proceso de Llamada.

Handoff Proceso.

La siguiente secuencia de eventos se ejecuta durante la

transición en un Handoff :

1. El Móvil está servido solo por la Celda A, y solo contiene el

piloto A. El Móvil mide el nivel de señal del piloto B y

encuentra que es mayor que T_ADD. El móvil envía un

pilot strength measurement message y se mueve el piloto

B del neighbor set al candidate set.

2. El Móvil recibe un handoff direction message desde la

celda A. El mensaje direcciona al móvil a comenzar una

comunicación en un nuevo traffic channel de la Celda B.

Contiene los Codigos PN y WALSH de la Celda B.


Proceso de Llamada.

Handoff Process

3. El Móvil mueve el piloto B desde el candidate set a el

active set. Después de obtener el forward traffic channel

especificado en el handoff direction message, el móvil

envía un handoff completion message. Ahora el active set

contiene dos pilotos.

4. El móvil detecta que el piloto A ha caído por debajo de

T_DROP. El móvil inicia un temporizador de caída.

5. El temporizador de caída alcanza T_TDROP. El móvil envía

un pilot strength measurement message.


Proceso de Llamada.

Handoff Process

6. El Móvil recibe un handoff direction message. El mensaje

solo contiene los códigos PN de la Celda B. Los códigos PN

de la Celda A no están incluidos en este mensaje.

7. El Móvil mueve el piloto A de el active set a el neighbor set,

y envía un handoff completion message.


3RA Generación y mas allá

¿Qué es la 3G Celular?

1. DATOS DE ALTA VELOCIDAD (hasta 2.4 Mbps)

2. INCREMENTO DE CAPACIDAD


3RA Generacion y mas allá Evolución de CDMAOne (IS 95)


3RA Generacion y mas allá CDMA ONE Vs. CDMA 2000 1X

CO

NT

RO

L D

E

PO

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NC

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NS

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3RA Generacion y mas allá CDMA ONE Vs. CDMA 2000 1X

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AD

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TO

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3RA Generación y mas allá

¿Qué esperamos para 4G?

¿4G?

Tasas de Datos

Capacidad

Costos


CDMA

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