introduccion umts_espaÑol-jg

Comunicaciones Móviles: Tecnologías, Servicios y Modelos de Negocio

IntroducciIntroducci óón a UMTSn a UMTS

Luis Luis MendoMendo TomTom áássGrupo de RadiocomunicaciGrupo de Radiocomunicaci óónnDepartamento SSRDepartamento [email protected]@grc.ssr.upm.es

ÍNDICE

• Conceptos básicos de CDMA• Espectro ensanchado• CDMA• Características de sistemas celulares CDMA

• Sistema UMTS• 3G, IMT-2000 y UMTS• Interfaz radio UMTS

Conceptos bConceptos b áásicos de CDMAsicos de CDMA

• Definición: R/W << 1.Se utiliza para ello una secuencia código.

• Clasificación:

• Saltos de frecuencia, FH (Frequency Hopping)

• Saltos de tiempo, TH (Time Hopping)

• Secuencia directa, DS (Direct Sequence)

• Multiportadora, MC (Multicarrier)

ESPECTRO ENSANCHADO (SS)

Secuencia directa

ESPECTRO ENSANCHADO

Tbd(t)

c(t)

m(t

)=d(

t)·c

(t)

Tc

m(t)

c(t)

m(t

)·c(

t)

Ensanchamiento (transmisión) Desensanchamiento (recepción)

m(t

)·c(

t)fil

tro

adap

tado

(inte

grad

or)

Señal deseada (recepción)

señaldeseada

(desensanchada)

t

f

filtro adaptado(integrador)

Secuencia directa

ESPECTRO ENSANCHADO

d(t)

m(t)

Transmisión

Transmisor DS-SS BPSK

ESPECTRO ENSANCHADO

Señal de datos

Señal de código

Modulador

Portadora

Señal ensanchada

Receptor DS-SS BPSK

Señal recibida

Señal código

Demodulador(filtro adaptado)

Pulso de chip

TB

Ventajas (secuencia directa)

• Protección frente a interferencias.Esta característica es muy útil en sistemas celulares (que por su propio diseño están sujetos a interferencia), y permite además la utilización de acceso múltiple por división en el código (CDMA).

• Resolución temporal y protección frente a multitrayecto.Esta característica es especialmente adecuada en sistemas móviles, en los que es habitual la propagación multitrayecto.

ESPECTRO ENSANCHADO

• Se basa en la propiedad de rechazo a interferencias de banda ancha.

• Todas las señales se transmiten en la misma frecuencia al mismo tiempo. La interferencia se reduce gracias a las propiedades de la secuencias código.

ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGO BASADO EN SECUENCIA DIRECTA (DS-CDMA)

DS-CDMA

Sistema basado en secuencias ortogonales

• No existe interferencia por acceso múltiple.

• Número de canales limitado: Nº canales = Factor de ensanchamiento (chips/símbolo).

• Necesidad de sincronismo muy preciso (fracción de chip)

Tbd(t)1

c(t)

m(t

)=d(

t)·c

(t)

Tc

m(t)

c(t)

m(t

)·c(

t)

Señal deseada (transmisión) Señal deseada (recepción)

DS-CDMA

m(t

)·c(

t)

DS-CDMA


Señal deseada (recepción)

señaldeseada

(desensanchada) t

f


Tbd(t)1

c(t)

m(t

)=d(

t)·c

(t)

Tc

m(t)

c(t)

m(t

)·c(

t)

Señal interferente (transmisión) Señal interferente (recepción)

DS-CDMASistema basado en secuencias ortogonales

m(t

)·c(

t)

Señal interferente (recepción)

DS-CDMA

Sistema basado en secuencias ortogonales


interferencia

f

t


Tbd(t)1

c(t)

m(t

)=d(

t)·c

(t)

Tc

m(t)

c(t)

m(t

)·c(

t)

Señal interferente (transmisión):no sincronizada


DS-CDMASecuencias ortogonales: necesidad de sincronismo

m(t

)·c(

t)


DS-CDMASecuencias ortogonales: necesidad de sincronismo


interferencia

f

t


DS-CDMA

Sistema basado en secuencias pseudoaleatorias (PN)

• Las secuencias no son ortogonales: se produce interferencia por acceso múltiple.

• La interferencia es pequeña, gracias al efecto de promediado (integración): ganancia de procesado.

• Número de canales ilimitado: no es necesaria la reutilización

• No se requiere sincronismo entre señales correspondientes a comunicaciones diferentes.

Tbd(t)1

c(t)

m(t

)=d(

t)·c

(t)

Tc

m(t)

c(t)

m(t

)·c(

t)

Señal interferente (transmisión) Señal interferente (recepción)

DS-CDMASistema basado en secuencias PN

m(t

)·c(

t)

DS-CDMA

Sistema basado en secuencias PN



interferencia

f


t

• Se diseñan como sistemas basados en secuencias PN, pero se establece ortogonalidad entre algunas señales.

• En el enlace descendente la ortogonalidad se refiere a señales transmitidas por la misma base

• En el ascendente se refiere a señales transmitidas por el mismo móvil (varios canales simultáneos)

• En el enlace ascendente con movilidad reducida se puede extenderla ortogonalidad a móviles de una misma base. Ello requiere una sincronización muy estricta.

Sistemas CDMA utilizados en la práctica

DS-CDMA

Sistemas CDMA utilizados en la práctica

Lo anterior se consigue mediante dos “capas” de código:

• Enlace descendente:

– Códigos ortogonales o de canalización para usuarios de una misma célula.

– Códigos PN o de aleatorización para células diferentes.

• Enlace ascendente:

– Códigos ortogonales (canalización) para señales del mismo móvil.

– Códigos PN (aleatorización) para móviles diferentes.

DS-CDMA

Códigos de canalización y de aleatorización

Señal de datos:TB

Código de canalización:TC

Señal ensanchada:TC

Código de aleatorización:TC

Ensanchamiento: TB/TC No ensancha

DS-CDMA

Sistemas CDMA utilizados en la práctica: DL

A B

1 2 3 4

1: d1·h1·gA

2: d2·h2·gA

Secuencias “d”: datos

Secuencias código “g”: PN

Secuencias código “h”: ortogonales

0)()()()·()(0

221 =∫ dttgthtdtgthST

AA

Comportamiento:• Ortogonal dentro de la célula• PN entre células

3: d3·h3·gB

4: d4·h1·gB

)(0)()()()·()(0

331 P

T

BA GdttgthtdtgthS

≈∫)(0)()()()·()(

0141 P

T

BA GdttgthtdtgthS

≈∫

DS-CDMA

Sistemas CDMA utilizados en la práctica: DL

• De este modo se consiguen las ventajas de un sistemas basado en secuencias pseudoaleatorias la mejora añadida de que se elimina parte de la interferencia (la de señales de la propia célula), por ortogonalidad parcial.

• Pueden reutilizarse todos los códigos ortogonales no en cada célula, gracias a la etapa de aleatorización.

DS-CDMA

Sistemas CDMA utilizados en la práctica: UL

A B

1 2 3 4

1: d1·g1

2: d2·g2

3: d3·g3

4: d4·g4

Secuencias “d”: datos

Secuencias código “g”: PN

)(0)()()·(0

1 P

T

jj GdttgtdtgS

≈∫

Comportamiento: PN

DS-CDMA

DS-CDMA (ESPECTRO ENSANCHADO)

Protección frente a multitrayecto

chip

• Resolución temporal ≈ TC : se separan los ecos.• Sólo pueden interferir destructivamente (desvanecimiento)

ecos con diferencia de retardos < TC.• Menor TC implica mayor resolución y mayor protección frente a

desvanecimiento.

Protección frente a multitrayecto: Receptor Rake

DS-CDMA (ESPECTRO ENSANCHADO)

DS-CDMASecuencias ortogonales: ortogonalidad parcial

• En canales multitrayecto, si los retardos entre ecos son comparables o mayores que TC, parte de la señal interferente llega no sincronizada.

• Como resultado, la ortogonalidad es sólo parcial: factor de ortogonalidad.

Señal interferente

Señal deseada

ortogonal a

no ortogonal a

ortogonal a

no ortogonal a

CARACTERÍSTICAS DE CDMA

Control de potencia

Necesidad: problema “cerca-lejos” (near-far):

• Enlace ascendente: diferente atenuación de las señales.

• Enlace descendente: diferente nivel de las señales de la célula relativo a la interferencia externa y al ruido térmico; diferentes factores de ortogonalidad.

El control debe ser dinámico con una actualización periódica, por lo que las órdenes de control deben multiplexarse en el tiempo con la información.

• Bucle abierto. Compensa desvanecimientos lentos (≈ 20 ms)

• Bucle cerrado. Compensa desvanecimientos rápidos (≈ 1 ms)

• Bucle externo. Ajuste de relación EB/N0 objetivo.

Control de potencia en bucle abierto

• Se basa en estimar la atenuación de un enlace midiendo el nivel de señal recibido, y suponer dicha estimación válida para el enlace opuesto

• En FDD la suposición anterior es válida para la pérdida media de propagación, pero no para la atenuación instantánea incluyendo el efecto del multitrayecto. Esto es debido a la diferencia de frecuencias, que da lugar a “longitudes eléctricas” distintas en cada enlace.


Control de potencia en bucle cerrado

• Se basa en un proceso de realimentación negativa: el receptor mide un cierto parámetro, compara con el valor objetivo o de referencia para dicho parámetro, y ordena aumentar o reducir la potencia al transmisor, normalmente con un paso fijo (0.5-2 dB).

• El parámetro medido suele ser la relación señal/interferencia (SIR), o la EB/N0. Se utiliza un valor de referencia: SIRref o (EB/N0)ref.


Bucle externo

• A pesar del bucle cerrado, la EB/N0 instantánea sufre fluctuaciones. Esto se debe a que dicho bucle no es ideal (retardo, paso fijo, errores): no compensa exactamente las variaciones del canal multitrayecto.

• Las fluctuaciones son mayores o menores en función de las condiciones de propagación. Por ejemplo, suelen ser grandes para velocidades del móvil elevadas, ya que al bucle cerrado le cuesta seguir las variaciones del canal.


“EB/N0” (valor medio)

BLER=1%

EB/N0 instantánea

(EB/N0)ref (referencia)

CARACTERÍSTICAS DE CDMABucle externo

Cuanto mayores sean las fluctuaciones en la EB/N0instantánea, mayor tiene que ser la EB/N0 media para una cierta calidad objetivo.

-2 0 2 4 6 8 1010

-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

BPSK con canal AWGN y receptor ideal

EB

/N0

(dB)

p B

0 2 4 6 8 1010

-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

BPSK con canal AWGN y receptor ideal

EB/N0 (unidades naturales)

p B

Bucle externo

• Según lo anterior, una misma calidad (BLER) objetivo puede requerir diferentes EB/N0 medias, en función de las condiciones de propagación.

• Por tanto hay que controlar la EB/N0 media del enlace.


BLER=1%

EB/N0 instantánea

BLER= 3%

EB/N0 instantánea

BLER= 1%

EB/N0 instantánea

t t t

Bucle externo

• El control se lleva a cabo modificando el valor de referencia del bucle cerrado, SIRref.

• El mecanismo encargado de ello es el “bucle externo”. Se basa en una realimentación negativa. El parámetro medido es la calidad (BLER) y el parámetro sobre el que se actúa es SIRref.

• Frecuencia de actualización: 10-100 Hz (las variaciones que debe compensar son relativamente lentas).



• UL: recepción desde varias bases y selección/ combinación (emplazamiento/RNC)

• DL: transmisión desde varias bases y combinación en el móvil (Rake)

Traspaso con continuidad

Ventajas:

• Mayor continuidad de las llamadas

• Reducción de interferencia

• Mayor calidad (macrodiversidad)


Traspaso con continuidad

Nivel recibido

Tiempo

Base 1 Base 2Bases 1 y 2

Umbral deinclusión

Umbral deexclusión

Nivel recibido

Tiempo

Base 1 Base 2

Histéresis

Traspaso convencional (GSM) Traspaso con continuidad

1

2

1

2


Traspaso con continuidad: enlace ascendente

• El conjunto de bases que atienden a un usuario se denomina conjunto activo.

• En el enlace ascendente, el móvil transmite en cada momento con la potencia mínima de entre las que exijan las bases de su conjunto activo.

• Esto es equivalente a que el móvil se encuentre instantáneamente asignado a la mejor base. Se consigue así reducir la interferencia.


Traspaso con continuidad: enlace ascendente

• Las señales en las bases activas

– se seleccionan (soft handover), si se reciben en emplazamientos diferentes; o

– se combinan (softer handover), si se reciben en sectores de un mismo emplazamiento (proximidad física de los equipos).

• La existencia de móviles en traspaso con continuidad exige dimensionar adecuadamente el número de receptores (“elementos de canal”) en la estación base. Se suele considerar un incremento del 30-40%.


Traspaso con continuidad: enlace descendente

• La información se transmite al móvil desde todas las bases del conjunto activo.

• En el móvil las señales se combinan en el receptor Rake (se tratan como si fueran distintas componentes multitrayecto, sólo que con secuencias código diferentes).

• El hecho de que varias bases transmitan al móvil puede incrementar el nivel de interferencia en el enlace descendente, en función de cómo se elijan los valores de potencia de transmisión.


Traspaso con continuidad: enlace descendente

• Una variante es la utilización de SSDT (Site SelectionDiversity Transmission) durante el traspaso en el enlace descendente. De este modo, sólo una de las bases transmite en cada momento información útil hacia el móvil (la señalización se mantiene).

• El móvil determina qué base es la más adecuada en cada momento y lo indica mediante señalización en el enlace ascendente.


Relación capacidad-cobertura

Mayor carga

Mayor interferencia

Mayor potencia necesaria

Menor cobertura


Relación capacidad-cobertura

• La cobertura de una celda CDMA queda definida por la potencia máxima que un móvil (enlace ascendente) o base (enlace descendente) puede radiar.

• Si hay muchos usuarios activos aumenta la interferencia y se solicita más potencia, con lo que la cobertura se reduce. Lo contrario ocurre si hay pocos usuarios.

• Este fenómeno se denomina a veces “respiración celular” (cell breathing).


Compartición automática de capacidad

Célula pococargada

Menor interferenciasobre células vecinas

Mayor capacidadpara células vecinas

• La capacidad (carga) de las células tiende a compartirse, lográndose un uso más eficiente de los recursos.

• La compartición de capacidad se logra de manera más “natural” que en sistemas clásicos, en los que exigiría asignación dinámica de frecuencias.

Sistema UMTSSistema UMTS

3G, IMT-2000 Y UMTS

• Servicios multimedia de “banda ancha”.• Conexiones múltiples, simultáneas y flexibles con

diferentes velocidades binarias de 64 kbit/s a 2 Mbit/s.• Itinerancia mundial en cobertura, operadores y

servicios.• Modalidades terrenal y por satélite.• Conmutación de circuitos y paquetes.• Calidad de servicio negociable.• Utilización eficaz del espectro.• Seguridad de acceso a la red y utilización de la misma.

Características de la 3G

IMT-2000

• Desarrollado en la UIT como norma mundial para 3G

• Modos de operación

– UMTS (Europa y Japón)

– cdma 2000 (USA)

– TD-SCDMA (China)

– DECT (Europa)

– UWC 136 (USA)

3G, IMT-2000 Y UMTS

Origen de UMTS

1995 Proyecto europeo FRAMES para selección de método de acceso múltiple: propuesta con dos modos TDMA y CDMA.

1997 Proceso de selección de tecnologías para UMTS por parte de ETSI: propuesta con cinco categorías.

1998 Selección de dos tecnologías: WCDMA con FDD y TD-CDMA con TDD.

1998 Armonización de las dos tecnologías anteriores y la japonesa. Envío conjunto como candidato para IMT-2000.

1999 Creación de 3GPP y 3GPP2. Armonización de propuestas. 2000 Definición de IMT-2000: cinco modos.2001 Pruebas no comerciales.2003 Primeros terminales UMTS/GSM. Explotación comercial.2006 Comienzo de HSDPA.

3G, IMT-2000 Y UMTS

Servicios de usuario en UMTS

• Mensajería MultimediaSimilar al MMS/GPRS actual con adición de video y música.

• Internet e Intranet móviles.A mayor velocidad que con GPRS. De 384 kb/s a 2 Mb/s.

• Videotelefonía.

• Vídeo y audio bajo demanda

3G, IMT-2000 Y UMTS

Servicios portadores en UMTS

Los servicios se han clasificado en 4 categorías:

• Servicios conversacionales: Bidireccionales, en tiempo real, retardo pequeño y constante: voz, videoteléfono.

• Servicios afluentes (streaming): Unidireccionales, retardo constante pero no necesariamente reducido: vídeo.

• Servicios interactivos: Bidireccionales, retardo moderado y baja tasa de errores: navegación Internet.

• Servicios diferidos (background): Bidireccionales: correo electrónico, descarga de datos.

3G, IMT-2000 Y UMTS

Arquitectura de las redes UMTS

• CN: Core Network (Núcleo de Red)

• UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network.

• UE: User Equipment (Equipo de Usuario).

Nucleo de Red (Core Network, CN)

Controlador de la RedRadio (Radio Network

Controller, RNC)

Controlador de la RedRadio (Radio Network

Controller, RNC)

Nodo B Nodo BNodo B Nodo B

Iub IubIub Iub

UE

Iu Iu

Subsistema de la Red Radio(Radio Network Subsystem, RNS)

Iur

Uu

3G, IMT-2000 Y UMTS

INTERFAZ RADIO UMTS

• Acceso múltiple DS-CDMA, denominado “WCDMA”• Modos FDD y TDD• Velocidad de chip: 3.84 Mc/s• Separación entre portadoras: 5 MHz• Secuencias código:

– canalización: códigos ortogonales de factor de ensanchamiento variable (OVSF)

– aleatorización: varios tipos de códigos pseudoaleatorios

• Trama de 10 ms dividida en 15 intervalos• Modulación BPSK/QPSK en coseno alzado

• Conmutación de circuitos y de paquetes• Velocidad binaria variable estática y dinámicamente• Posibilidad de múltiples conexiones simultáneas• Incorporación de nuevas tecnologías:

– turbo-códigos– antenas adaptativas– detección multiusuario

INTERFAZ RADIO UMTS

Se han definido dos modos de funcionamiento en UMTS:• Modo FDD, con dos portadoras por radiocanal, para operación en

bandas de frecuencias emparejadas.• Modo TDD, con una portadora por radiocanal, para operación en

bandas de frecuencias no emparejadas.

Bandas Emparejadas (Paired Bands):• Enlace Ascendente: 1920 – 1980 MHz• Enlace Descendente: 2110 – 2170 MHz• 60 MHz = 12 Portadoras

Bandas no emparejadas (Unpaired Bands):• 2010 – 2025 MHz• 1900 – 1920 MHz• 35 MHz = 7 Portadoras

INTERFAZ RADIO UMTS

Bandas de frecuencias

• Canal lógico: define el tipo de información enviada– De control– De tráfico

• Canal de transporte: define el formato de envío– Comunes– Dedicados

• Canal físico: frecuencia, secuencias código. Además pueden distinguirse por división temporal (en DL) o fase I/Q (en UL).

– Asociados a canales de transporte– No asociados a canales de transporte.

INTERFAZ RADIO UMTS

Canales

• De control– BCCH (Broadcast Control Channel, DL): información

general de configuración de la red– PCH (Paging Channel, DL): aviso a móviles– CCCH (Common Control Channel, DL y UL): otros tipos

de señalización común– DCCH (Dedicated Control Channel, DL y UL):

señalización dedicada

• De tráfico– DTCH (Dedicated Traffic Channel, DL y UL): información

dedicada– CTCH (Common Traffic Channel, DL): información punto-

multipunto

INTERFAZ RADIO UMTS

Canales lógicos

• Comunes– RACH (Random Access Channel, UL)– CPCH (Common Packet Channel, UL)– BCH (Broadcasting Channel, DL)– FACH (Forward Access Channel, DL)– PCH (Paging Channel, DL)– DSCH (Downlink Shared Channel, DL)

• Dedicado– DCH (Dedicated Channel, DL y UL)

INTERFAZ RADIO UMTS

Canales de transporte

• Asociados a canales de transporte– P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel):

transmite el BCH

– S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel): FACH y PCH

– PRACH (Physical Random Access Channel): RACH

– PDSCH (Physical Downlink Shared Channel): DSCH

– PCPCH (Physical Common Packet Channel): CPCH

– DPDCH (Deditated Physical Data Channel): DCH, parte de tráfico

– DPCCH (Deditated Physical Control Channel): DCH, parte de señalización (de nivel físico)

• No asociados a canales de transporte– CPICH (Common Pilot Channel)

– SCH (Synchronization Channel): primario (P-SCH) y secundario (S-SCH)

INTERFAZ RADIO UMTS

Canales físicos

BCCH

BCH

PCCH

PCH

DCCH

CPCH

CCCH

RACH

CTCH

DSCH

DTCH

DCHFACH

CanalesLógicos

Canales deTransporte

P-CCPCH S-CCPCH PCPCH PRACH PDSCH DPDCH DPCCHCanalesFísicos

INTERFAZ RADIO UMTS

Correspondencias

• Un canal físico es una asociación de códigos e intervalos dentro de una estructura de tramas. Por ello:

- En FDD: Par (Frecuencia Portadora, Código).- En TDD: Tripleta (Frecuencia Portadora, Código, Intervalo).

• Los canales físicos se diferencian o clasifican:– Según el sentido de la transmisión:

- Ascendente.- Descendente.

– Según la asignación a estaciones móviles:- Comunes.- Dedicados.

– Según el tipo de información intercambiada:- Datos.- Control.

INTERFAZ RADIO UMTS

Canales físicos

• Es una estructura jerárquica de división temporal.

• El nivel básico (intermedio) es la Trama (Frame), formada por 15 TS con una duración de 10 ms que corresponde a un período de control de potencia.

• No se utiliza como forma de acceso múltiple, sino para:

Informaciones periódicas (en cada intervalo)

Modo comprimido (en cada trama)

Control de potencia (en cada intervalo)

Variación dinámica de tasa binaria (en cada trama)

INTERFAZ RADIO UMTS

Estructura de tramas

Esquema de la estructura temporal:

• En FDD hay dos tramas diferentes soportadas por dos portadoras, para los enlaces ascendente y descendente, respectivamente.

Int.#0 Int.#1 Int.#i Int.#14

Trama #0 Trama #1 Trama #i Trama #71

Tsuper = 720 ms

Ttrama = 10 ms

Tintervalo =0,667 ms

• En TDD la trama y la frecuencia portadorason únicas:

- Cada TS puede emplearse tanto para elenlace ascendente (UL) como para el

descendente (DL).- En la trama deben asignarse al menos,

un TS al UL y otro al DL.

10 ms

10 ms

10 ms

10 ms

Configuración con múltiples puntos de conmutación (simétrico)

Configuración con un punto de conmutación (simétrico)

Configuración con múltiples puntos de conmutación (asimétrico)

Configuración con un punto de conmutación (asimétrico)

INTERFAZ RADIO UMTS

Bandas de tramas

• DPCCH: SF = 256

• DPDCH: SF = 28-k, k = 0,...,6: SF = 256, 128, …, 4:Tasa binaria = 15, …, 960 kb/s. Puede haber varios DPDCH en paralelo.

Pilot: bits piloto (para la demodulación)

TPC (transmit power control): control de potencia en bucle cerrado

TFCI (transport format combination indicator): formato de transporte (para tasa binaria variable; campo opcional)

FBI (feedback indicator): para diversidad de transmisión (SSDT)

INTERFAZ RADIO UMTS

PilotNpilot bits

TPCNTPC bits

DataNdata bits

Slot #0 Slot #1 Slot #i Slot #14

Tslot = 2560 chips, 10 bits

1 radio frame: Tf = 10 ms

DPDCH

DPCCHFBI

NFBI bitsTFCI

NTFCI bits

Tslot = 2560 chips, Ndata = 10*2k bits (k=0..6)

Ejemplo: canales físicos dedicados en UL

C8,1=(1,1,1,1,1,1,1,1)C4,1=(1,1,1,1)

C2,1=(1,1)

C1=(1)

C2,2=(1,-1)

C4,2=(1,1,-1,-1)

C8,2=(1,1,1,1,-1,-1,-1,-1)

C8,3=(1,1,-1,-1,1,1,-1,-1)

C8,4=(1,1,-1,-1,-1,-1,1,1)

C8,5=(1,-1,1,-1,1,-1,1,-1)C4,3=(1,-1,1,-1)

C4,4=(1,-1,-1,1)

C8,6=(1,-1,1,-1,-1,1,-1,1)

C8,7=(1,-1,-1,1,1,-1,-1,1)

C8,8=(1,-1,-1,1,-1,1,1,-1)

SF = 2

SF = 4SF = 8

• Proporcionan varios posibles factores de ensanchamiento, cada uno la mitad del anterior.

• Dos secuencias cualesquiera del árbol son ortogonales siempre que una no descienda de otra.

INTERFAZ RADIO UMTS

Códigos ortogonales: OVSF

• DL: se utiliza una familia de códigos “largos”, de periodo 38400 chips.

• UL: dos opciones:

– Códigos “largos”, de periodo 38400. Son los utilizados normalmente.

– Códigos “cortos”, de periodo 256. Son más adecuados para detección multiusuario en la estación base.

INTERFAZ RADIO UMTS

Códigos pseudoaleatorios

Ensanchamiento:

• Se utilizan un código OVSF y un código de aleatorizacióndependiente del móvil.

• Los canales de datos (DPDCH) y de control (DPCCH) se distinguen por la rama I/Q.

• Puede haber varios DPDCH en paralelo: códigos OVSF diferentes.

Modulación:

• BPSK en cada eje I/Q

• Filtrado en coseno alzado con factor de caída (roll-off) 0,22

INTERFAZ RADIO UMTS

Ensanchamiento y modulación en UL

Ensanchamiento:

• Se utilizan un código OVSF y un código de aleatorizacióndependiente de la base.

• Los canales de datos (DPDCH) y de control (DPCCH) se multiplexan en el tiempo.

• Puede haber varios DPDCH en paralelo: códigos OVSF diferentes

Modulación:

• QPSK

• Filtrado en coseno alzado con factor de caída (roll-off) 0,22

INTERFAZ RADIO UMTS

Ensanchamiento y modulación en DL

• Código interno, detector: CRC de 8, 12, 16 ó 24 bits

• Código externo, corrector:– Código convolucional de tasa 1/2 o 1/3 y longitud

(constraint lenght) 9.

– Código turbo de tasa 1/3.

• Entrelazado de profundidad 10, 20, 40 u 80 ms.

INTERFAZ RADIO UMTS

Codificación de canal

• Bucle abierto : se usa en algunos canales comunes.• La potencia se calcula a partir de atenuación (medida por el

móvil) y nivel de interferencia (indicado por la base).

• Bucle cerrado : se usa en DPCCH y DPDCH.• Mide la SIR, compara con la SIR de referencia y envía órdenes

para subir o bajar la potencia.

• Hay dos algoritmos. El “normal” funciona 1500 veces por segundo.

• Es efectivo a velocidades del móvil bajas (hasta 30–50 km/h)

• Bucle externo : se usa en conjunción con el cerrado.• Ajusta la SIR objetivo para garantizar una calidad (BLER).

• Debe ajustarse a cambios en las condiciones de propagación.

• Los algoritmos no están estandarizados.

INTERFAZ RADIO UMTS

Control de potencia

• Soft. Entre células o sectores de emplazamientos distintos.

– UL: selección en RNC.

– DL: combinación o SSDT.

• Softer. Entre sectores del mismo emplazamientos.

– UL: combinación en el emplazamiento.

– DL: combinación o SSDT.

• Hard. Requiere uso de modo comprimido en el móvil para hacer medidas. Puede ser entre portadoras UMTS, o entre sistemas (UMTS-GSM).

• Los algoritmos no están estandarizados. 3GPP propone algunos como referencia, basados en el nivel recibido en el canal piloto de cada base.

INTERFAZ RADIO UMTS

Traspaso

BIBLIOGRAFÍA

Comunicaciones Móviles de Tercera Generación. UMTS.Telefónica Móviles España, 2ª edición, 2001.José M. Hernando y Cayetano Lluch (coordinadores)

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