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RSRD - Redes y Servicios de RadioGrado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación
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Tema 1: Técnicas básicas en
redes radio
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Contenido
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Técnicas de Acceso Múltiple en contienda.
Técnicas de Acceso Múltiple con
reserva/selección. TDMA, OFDMA, CDMA.
Optimización del enlace Radio: Fundamentos de
Técnicas de Control del Enlace (LLC). HARQ.
MIMO.
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Acceso Múltiple:Técnicas de Compartición
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Clasificación de las técnicas
● Contienda. Las estaciones compiten por el medio, pudiendo haber colisiones.
● Reserva. En primer lugar la estación solicita el recurso (intervalo de tiempo, canal en
frecuancia, código). Se le asigna una parte del recurso (reserva) para que curse sus datos.
● Selección.Existe un mecanismo que indica qué estación puedehacer uso del enlace en cada momento.
● Técnicas híbridas.
Tratan de combinar las ventajas que ofrecen las anteriores
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Acceso Múltiple en Contienda: Aloha simple
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Una estación transmite cuando tiene datos que cursar.
Puede que 2 o más teminales solapen su transmisión (colisiones).
Después de recibir, se espera un asentimiento del destino.
Si no llega transcurrido un plazo, se retransmite.
El plazo de retransmisión es aleatorio.
Formato de paquete Aloha
Preámbulo Cabecera Datos (0-L caracteres) FCS
1 2 3 4 5 3r1 4r 6 5r 3r2
Rtx del 3 Rtx del 4 Rtx del 3r1
Transmisiones buenas
Colisiones
Rtx del 5
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Acceso Múltiple en Contienda: Aloha Ranurado
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Las estaciones transmiten sin escuchaprevia
La probabilidad de colisión disminuirá sidisminuye el intervalo vulnerable
El tiempo se divide en cuantosdenominados ranuras (slots)
Se transmite al comienzo de cada ranura
La ranura se dimensiona con un tamaño xp
Intervalo vulnerable:
Mitad que en Aloha simple
1 2 3
4
3r 4r1
5
5 4r2
Formato de paquete aloha ranurado
Preámbulo Cabecera Datos +relleno (L caracteres) FCS
Rtx del 3
Rtx del 4
Rtx del 5
Rtx del 4r1
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Acceso Múltiple en contienda: Prestaciones de Aloha
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Capacidad máxima doble en Aloha ranurado que en Aloha simple. Buenas prestaciones con tráfico bajo.
Inestabilidad.
100%
37%
18%
Tráfico cursado (% de la capacidad del canal)
Tráfico inyectado al canal (Cursado + Colisionado. % de la capacidad del canal)
S=G e-2G
S=G e-G
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Acceso Múltiple: Refinamientos de la contienda
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Escucha de portadora (Carrier Sense)
No se transmite si el medio está ya ocupado
Gestión de colisiones (Collision Detect/Avoidance)
Se utilizan aplazamientos de duarción aleatoria pararesolver/evitar las colisiones
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Acceso Múltiple: División del recurso
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Recursos de comunicación “troceados” (xDMA)
Se crean/reparten:
• Intervalos de tiempo
• Canales de frecuencia
• Familias de códigos
xDMA: Acceso Múltiple por División en “x” (Tiempo/Frec./Código)
• TDMA• FDMA, OFDMA• CDMA
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Acceso Múltiple: Métodos de Reserva
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Asignación de recursos bajo demanda
Se basan en:
Recursos de comunicación “troceados” (xDMA)
Mecanismos de reserva (centralizados o distribuidos)
La reserva concede el derecho de uso de una parte de los recursos de comunicación.
DAMA/xDMA
DAMA: Acceso Múltiple con Asignación bajo Demanda
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Acceso Múltiple: Métodos de Reserva
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Casi libre de colisiones
Permite muchos usuarios
Elevados retardos de acceso
Elevado caudal cursado
Intervalode guarda Preámbulo Datos CRC
Intervalo de guarda Preámbulo Petición CRC
R1R6,R7R2
Rn
P1 Pn P2Pz
m slots de reserva
Trama TramaTrama
R2,R6
DAMA/TDMA con acceso Aloha
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Acceso Múltiple: Métodos Híbridos
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Combinar las buenas propiedades de los métodosanteriores:
● Con tráfico bajo: Los métodos de contienda se comportan bien y dan bajos retardos de acceso
● Con tráfico alto: Los métodos de reserva permiten cursar un caudal muy elevado
Métodos Híbridos: Contienda para bajo tráfico y Reserva para alto
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Acceso Múltiple. Prestaciones caudal-retardo
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No se parte del modelo teórico, sino de un modelo de tráfico más real
Se tienen en cuenta diversos factores que no aparecen en el modelo teórico:
● Preámbulos
● Cabeceras
● Ocupación de slot
Figura tomada de Ku-Band Satellite Data Networks Using Very Small Aperture Terminals-Part I:
Multiaccess Protocols. D. Raychadhuri, K. Joseph.
RE
TA
RD
O (
s)
Caudal Cursado (Relativo al Canal)
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Acceso Múltiple: OFDMA
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• Historia
• Modelo OFDM
• Características
• Parámetros OFDM
• Acceso múltiple OFDMA
• Single Carrier FDMA (SC-FDMA)
• Despliegue celular
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OFDMA Historia
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• 1966. Descrito por R. W. Chang en Bell Labs
• 1970. Primera patente OFDM
• 1991. Estándar ANSI ADSL
• 1994. Descripción y patente de OFDMA por M. Fattouche and H. Zaghloul
• 1995. Estándar ETSI DAB (Digital audio broadcasting).
• 1997. Estándar DVBT (TDT)
• 1999. Estándar IEEE 802.11a
• 2002. Estándar IEEE 802.11g
• 2004. Estándar IEEE 802.16
• 2005. Estándar 3GPP LTE (downlink)
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OFDMA. Modelo OFDM
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Modulación multiportadora:
Escalable en ancho de banda
Codificación espacio-tiempo
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OFDMA. Modelo OFDM
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Portadoras ortogonales:
Tu = 1/Δf
Sin interferencia entre portadoras
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OFDMA. Características OFDM. Sencillez
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Implantación:
IFFT - FFT
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OFDMA. Características OFDM. Reducción de la interferencia entre
símbolos
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Multitrayecto → Interferencia entre símbolos
Muchas portadoras → Baja velocidad de símbolo
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
OFDMA. Características OFDM. Reducción de la interferencia entre
símbolos
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Prefijo cíclico
Tiempo de guarda:
• Mayor que el tiempo de dispersión
Relleno con el final del símbolo:
• Para conservar la ortogonalidad
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OFDMA. Características OFDM. Alto factor de cresta
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El máximo PAPR es igual al número de subportadoras Nc
Reduce la eficiencia del amplificador de Tx al obligar a altos backoff
Output backoff (OBO) and input backoff (IBO)
Peak to Average Power Ratio: PAPR
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OFDMA. Características OFDM. Robustez al desvanecimento
selectivo
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El multitrayecto produce desvanecimientos parciales
Se puede codificar con diversidad en frecuencia
(frecuency interleaving)
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OFDMA. Características OFDM. Sincronización
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Se requiere en tiempo y en frecuencia
Con las referencias también se evalúa el canal
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OFDMA. Parámetros OFDM. Espacio entre subportadoras Δf = 1/Tu
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• Δf pequeño:
• Es bueno. Tu grande → Reduce el efecto overhead del prefijo cíclico
• Es malo. Más sensibilidad al efecto Doppler
El efecto Doppler desplaza las portadoras perdiendo ortogonalidad,
provocando interferencia entre portadoras.
La solución es un compromiso. Por ejemplo:• Banda de 2GHz → λ=15 cm
• Velocidades hasta v=200 km/h
• Dispersión por Doppler = v/λ = 370 Hz
• Para S/R = 30 dB → dispersión Doppler normalizada ≤ 2,5 %
• Δf = 14,8 kHz (En LTE se usa 15 kHz)
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OFDMA. Parámetros OFDM. Número de subportadoras Nc
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• Nc determina el ancho de banda total = Nc x Δf
El espectro decae lentamente. Se aplican guardas en los extremos.
Reduce en un 10 % el ancho de banda disponible.
Ejemplos para un ancho de banda de 5 MHz:
• Disponible 4,5 MHz
• En LTE, Δf = 15 kHz → Nc = 300 subportadoras
• En WiMAX, Δf = 10,94 kHz → Nc = 400 subportadoras
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OFDMA. Parámetros OFDM. Prefijo cíclico. Tcp
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• Absorbe la dispersión temporal por multitrayecto
• El decaimiento suele ser exponencial
• A mayor Tcp:
• Más overhead
• Peor rendimiento en potencia (En Tcp también se transmite)
• Dispersión por multitrayecto DS (Delay Spread) típica:
• Zona urbana. DS ≤ 0,7 µs en el 90%
• Zona rural. 5 µs ≤ DS ≤ 20 µs en el 90%
• Ejemplo:
• Trayecto alternativo con Δs = 2 km → Δt = Δs/c = 6,7 µs
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OFDMA. Parámetros OFDM. Conformación de pulsos
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• Se puede aplicar para mejorar el decaimiento del espectro
• Típicamente: Coseno alzado en el tiempo
• Roll-off de compromiso β = 2,5 %
• Ni WiMAX ni LTE lo usan
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OFDMA. Acceso múltiple OFDMA. Modelo
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• Grupos de portadoras asignadas a diferentes usuarios
• En downlink y uplink
• Asignación de subportadoras:• Consecutivas
• Por bloques
• Distribuidas
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OFDMA. Acceso múltiple OFDMA. Asignación dinámica
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El desvanecimiento cambia con:
• El tiempo
• La frecuencia (selectivo)
• La ubicación
Sondeando el estado se planifica dinámicamente la asignación para maximizar la capacidad
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OFDMA. Acceso Múltiple Single Carrier FDMA (SC-FDMA)
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OFDMA
SC-FDMA
Ventaja: Menor factor de cresta.
Uplink LTE
→ Optimiza el consumo de batería
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OFDMA. Acceso Múltiple Single Carrier FDMA (SC-FDMA)
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Multiplexación de usuarios
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
OFDMA. Despliegue celular
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Despliegue celular GSM
Factor de reutilización = 3
Cada celda puede utilizar 1/3 de las frecuencias
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
OFDMA. Despliegue celular
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Despliegue celular WiMax con sectorización.
Factor de reutilización = 1
Técnicas de aleatorización para repartir la interferencia
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
OFDMA. Despliegue celular
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Despliegue celular WiMax con sectorización.
Factor de reutilización = 3
Menor interferencia.
Menor ancho de banda por sector
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
OFDMA. Despliegue celular
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Reutilización fracionaria
En el centro: Factor de reutilización 1.
En los bordes: Factor de reutilización 3
Se puede combinar con coordinación temporal
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Acceso múltiple. Espectro ensanchado. CDMA
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• Transmisión con espectro ensanchado
• Modelo
• Características
• Historia
• Ventajas
• Técnicas
• Secuencia directa DS
• Salto de frecuencia FH
• Acceso múltiple CDMA
• Análisis de CDMA-DS
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Espectro ensanchado. Modelo
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Características del generador pseudoaleatorio:
Generado por: algoritmo+semilla.
Debe ser el mismo en TX y RX.
Generador pseudoaleatorio
.
Generador pseudoaleatorio.
Datos
Cod. línea
Mod. Dem. Dec. línea
BW datos
BW en el medio
BW datos
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Espectro ensanchado. Características
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• Códigos: muy baja correlación cruzada/autocorrelación.
• Ganancia del proceso: Wmedio/Wdatos = 10 - 106
• Inicialmente se usó para comunicaciones militares:
Protección frente a interferencias.
Disminución de la densidad espectral de potencia.
Medición de retardos y distancias (radar).
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Espectro ensanchado. Historia
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• Primeras ideas durante la 2ª Guerra Mundial (H. Lamarr, G. Antheil).
• No llegaron a concretarse.
• Durante los años 50 y principios de los 60, gran investigación militar en este tipo de sistemas.
• Desclasificada en los años 80.
• Actualmente también en sistemas de uso civil.
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Espectro ensanchado. Ventajas
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Detección en el receptor
interferencia Señal ensanchada
señal
Interferencia ensanchada
f f
P P
Problemas en comunicaciones por radio:
Los desvanecimientos pueden afectar bastante a un canal de banda estrecha.
Coexistencia de varias señales en el mismo espectro y tiempo.
Protección frente a usuarios maliciosos o enemigos.
Solución: ensanchar el espectro de la señal.
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Espectro ensanchado. Ventajas
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Señal de usuarioInterferencia de banda anchaInterferencia de banda estrecha
TRANSMISOR
Señal original Tras la expansión
RECEPTOR
P P
P P P
fff
ff
Señales recibidas
Tras deshacer la expansión
Filtrado
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Técnicas de ensanchamiento espectral
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Existen diferentes formas de ensanchar una señal:
Secuencia directa (DS).
Salto de frecuencia (FH).
Salto en el tiempo (TH).
...
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Espectro ensanchado por secuencia directa (DS)
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• La señal de datos se multiplica por una secuencia pseudoaleatoria(PNcode).
• PNcode es una secuencia de chips con propiedades de ruido: baja correlación cruzada entre códigos, y dificultad de interferir.
• Existen varias familias de PNcodes.
• La longitud del código es la ganancia de procesamiento.
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Espectro ensanchado por secuencia directa (DS)
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• Producto de la señal con una secuencia pseudoaleatoria (secuencia de chips)
• Muchos chips por bit aumentan el ancho de banda.
• Ventajas
– Reduce desvanecimientos
• selectivos en frecuencia
– En redes celulares
• Las bases pueden usar las mismas frecuencias
• Soft handover.
• Desventajas
– Necesario control de potencia.
datos
secuencia de chips
señal resultante
1 0
0 1 1 0 1 0 1 01 0 0 1 11
X
0 1 1 0 0 1 0 11 0 1 0 01
=
tb
tc
tb: periodo de bittc: periodo de chip
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Espectro ensanchado por salto de frecuencia (FH)
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• Cambios discretos de la frecuencia de portadora.
• Cambios determinados por una secuencia pseudoaleatoria.
• Dos versiones:
• Slow Hopping: varios bits de usuario por frecuencia.
• Fast Hopping: varias frecuencias por bit de usuario.
• Características:
• Desvanecimientos e interferencias limitados a periodos cortos.
• Implantación simple.
• Sólo se usa una parte del espectro en cada instante.
• Más fácil de detectar que CDMA-DS.
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Espectro ensanchado por salto de frecuencia (FH)
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Datos
Slow hopping(3 bits/salto)
Fast hopping(4 saltos/bit)
1 0 0 1 1
f
t
td
f
t
td
tb: periodo de bit td: tiempo de permanencia en 1 frecuencia
f1
f2
f3
f4
f1
f2
f3
f4
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Espectro ensanchado. CDMA
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• Code Division Multiple Access
• Basa la separación entre canales de transmisión en códigos.
• Cada usuario del sistema usa un código.
• Los usuarios transmiten en el mismo ancho de banda y al mismo tiempo.
• El código no está correlado con la señal a transmitir, y su ancho de banda es mucho mayor.
• Como resultado, se ensancha el espectro de la señal transmitida (basado en técnicas de espectro ensanchado, spread spectrum).
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
CDMA. Ventajas e inconvenientes
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Ventajas: Puede llegar a ser bastante
eficiente.
Protección frente a interferencias,
ataques, multipropagación, ...
Desventajas: Tasas de usuario ¿bajas?
Complejidad.
Requiere un control de potencia
muy estricto.
f
t
c
C1
C5
C4
C3
C2
C6
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
CDMA. Propiedades
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Propiedades
• Baja densidad espectral.
• Sistema limitado por interferencia.
• Seguridad grande comparado con FDMA o TDMA.
• Protección frente a la multipropagación.
• Posibilidad de iniciar las transmisiones en instantes arbitrarios.
• Buena resistencia ante señales interferentes.
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
CDMA. Ganancia del proceso
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• Cociente entre el BW de la transmisión y el de la información.
GP = BWt / BWi
• Este factor determina:
• Capacidad del sistema.
• Reducción de los efectos de la multipropagación.
• Capacidad de detección de la señal.
• Resistencia a ataques por interferencia.
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
CDMA. Control de potencia
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• En CDMA existe un problema si las señales se reciben con niveles de potencia diferentes: las más fuertes pueden suprimir las más débiles (problema cerca/lejos).
• Deben estar en torno a 1 dB para un funcionamiento adecuado.
• Es preciso un control de potencia adaptativo y rápido.
• Se usan combinaciones de control en bucle abierto y cerrado.
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
CDMA-DSSS. Dimensionado
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• Modelo de caso peor: todos los (K) usuarios transmitiendo.
• P: potencia transmitida con un código.
• Potencia total: KP.
• Ruido en el receptor despreciable frente a KP.
• La calidad depende del número de usuarios.
o
bit
o
chip
GN
E
N
E
KPK
P
ciaInterferenRuido
Señal
1
1
)1(
o
bit
N
E
GK 1
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Optimización del enlace
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• Técnicas de control de enlace
• ARQ
• FEC
• Híbridas FEC-ARQ
• Técnicas de transmisión MIMO.
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Optimización del enlace. Objetivo
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Son técnicas en general aplicables a cualquier sistema radio e incluso a varios niveles de la arquitectura de protocolos (enlace, transporte, aplicación)
Fiabilidad
Eficiencia
Condiciones del “canal”
Repaso de Algunas Técnicas de Optimización dePrestaciones en Redes Radio
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Perturbaciones del enlace
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Canal fuertemente variable
Ruido blanco
Desvanecimineto acorto plazo
(multitrayecto)
Desvanecimiento alargo plazo(shadowing)
Datos Buenos
Potenciade señal
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Control de enlace
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Calidad de servicio punto a punto:
● FIABILIDAD: Prob. de error residual.
● EFICIENCIA: Retardo. Caudal eficaz.
Control acceso Control acceso
CANAL
Control enlace Control enlace
CALIDAD DE SERVICIO DE ENLACE
Protocolo
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Control de Enlace: Técnicas
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●Las soluciones dependen de la calidad del canal
● (BER, tipo de errores, variabilidad de comportamiento)
●Técnicas básicas utilizadas
● FEC (corrección de errores en destino)
● ARQ (petición automática de retransmisión)
● Híbridos
● ( Concatenación de códigos,FEC + ARQ estático, FEC + ARQ adaptativo )
COMPROMISOS: complejidad - calidad
EFICIENCIA – FIABILIDAD
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Técnicas ARQ
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Buffering+
Retransmisiones
Codificador
CANAL + Control de acceso
DATOS
Buffering+
Petición de Retransmisiones
Detección de Errores
DATOS
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Caudal Eficaz Normalizado con ARQ
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k,n son parámetros del código detector:k/n (Tasa de codificación): Relación entre símbolos
de información y símbolos totalesM: número medio de transmisiones por paquete.
BER
Caudaleficaz
normalizado
k/n
1
n
k
Datos CRC
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Técnicas FEC
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Codificador
CANAL + Control de acceso
DATOS
Corrección de Errores
DATOS
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Técnicas FEC: Características
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El código seleccionado es función del tipo de errores del canal.
CANALES CON RUIDO BLANCO GAUSSIANO:
Códigos convolucionales
CANALES CON RUIDO A RÁFAGAS o DESVANECIMIENTOS:
Códigos bloque
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Técnicas FEC: Concatenación de códigos
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Suma de códigos Suma de prestaciones
Convolucional (anti ruido blanco) BER disminuye
Codificadorinterno
CANAL + Control de acceso
Decodif.interno
Super canal
DATOS DATOS
Codificadorexterno
Decodificadorexterno
Bloque (anti ráfagas)
+
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Técnicas FEC: Entrelazado (Interleaving)
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OBJETIVO:convertir ráfagas de errores en errores aislados
Entrelazador
CANAL + Control de acceso
DATOS DATOS
Codificador Decodificador
Desentrelazador
SALIDA
ENTRADA
PARÁMETRO: profundidad de entrelazado
(compromiso entre máxima longitud de ráfaga de errores a superar y retardo añadido)
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Técnicas híbridas tipo I. (FEC + ARQ rígido)
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Codificador
CANAL + Control de acceso
Corrección de errores
FEC
DATOS DATOS
Buffering+
Retransmisiones
Codificador
Buffering+
Petición de Retransmisiones
Detección de Errores
ARQ
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Técnicas híbridas tipo I (FEC + ARQ rígido)
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EFICIENCIA
Equilibrio entre: BER y k / n
BER
Caudaleficaz
ARQ
MENOS errores
MAS redundanciaARQ + FEC rígido
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Técnicas híbridas tipo II. Necesidad
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PROBLEMA: Canales NO ESTACIONARIOS
¿ Diseño de caso peor ? NO
SOLUCIÓN: Sólo mandar la redundancia del FEC si es necesaria
BER
Caudaleficaz
ARQ
ARQ II
ARQ + FEC rígido
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Técnicas híbridas tipo II. Arquitectura
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Codificador
CANAL + Control de acceso
Buffering+
Retransmisiones
Buffering+
Petición de Retransmisiones
Detección de Errores
ARQ
Codificador
DATOS DATOS
Corrección de errores
FEC
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
HARQ II – repetición de copias
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RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
HARQ II – redundancia incremental
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datos información
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Técnicas MIMO
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Multiple In Multiple Out
•Se transmite y recibe con varias antenas
•La multipropagación se considera “un refuerzo”
•Mejora la capacidad de detección
• Más distancia
• Más velocidad
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Referencias
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• LTE: Nuevas tendencias en comunicaciones móviles. Ramón Agusti, et al. Coordinador Ramón Agusti. Fundación Vodafone España. ISBN: 84-934740-4-5. D.L: M-34503-2010
• Spread Spectrum (SS) An Introduction.Jan Meel, DE NAYER institutein Belgium. 1999
• Spread Spectrum Applications.Jan Meel, DE NAYER institute in Belgium. 1999
• ARQ Schemes for Data Transmission in Mobile Radio Systems. R. Comroe et al. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. Vol. SAC-2, no.4, July 1984
• OFDM(A) for wireless communication. R&I Research Report R 7/2008. Per Hjalmar Lehne, Frode Bøhagen. ISBN / ISSN 82-423-0614-1 / 1500-2616. 2008.04.25
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Resumen
Se ha visto:
• Las técnicas básicas de Acceso Múltiple en contienda: Aloha y Aloha ranurado.
• Las técnicas de Acceso Múltiple con reserva/selección DAMA/TDMA
• Los fundamentos de OFDM y su aplicación a OFDMA
• Los fundamentos de Espectro Ensanchado y su aplicación a CDMA.
• La optimización del enlace radio mediante Técnicas de Control del Enlace FEC, ARQ e Híbridas
• La optimización del enlace radio mediante técnicas MIMO.
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RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Backup
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Métodos de Contienda: Análisis de Retardo
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Se define el retardo de tránsito T como el intervalo desde que una trama se puede transmitir por primera vez hasta que llega al otro extremo sin colisión.
Suponemos que después de transmitir se espera por un asentimiento Te del destinatario, y luego se retransmite después de una espera aleatoria Tr
Aloha Simple:
Aloha Ranurado:
Nr = Número de transmisiones
TS = Tiempo Salto Satélite
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Métodos de Contienda: Análisis de Retardo (II)
74
Si Tr es una variable aleatoria entre xp y kxp,
El número de transmisiones por trama cursada es igual al de colisiones más la trama cursada
Aloha simple:
Aloha ranurado:
El retardo normalizafo (D=T/xp) :
w = Te/xp
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Análisis de CDMA-DS
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Se asigna un código a cada usuario: g1(t), g2(t), ... , gK(t). Los códigos son casi ortogonales (muy baja correlación cruzada).
Sean s1(t), s2(t), ... , sK(t) las señales que cada usuario desea transmitir. Cada uno las combina con su código, de forma que cada uno transmite:
s1(t)g1(t), s2(t)g2(t), ... , sK(t) gK(t)
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Análisis de CDMA-DS
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Considerar una secuencia de expansión {cn},n=0 a n=N-1, que supondremos polar (valores +1 y –1).
Las propiedades deben ser:
Media cero:
Autocorrelación:
Se trata de condiciones ideales, aunque en la práctica se pueden aproximar bastantes.
Al ser propiedades similares a las del ruido, dan lugar a las llamadas secuencias PN (pseudonoise).
)(1
0
iNccN
n
inn
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Análisis de CDMA-DS
77
)()(1
0
)()(jkiN
N
n
j
in
k
n cc
Supongamos que la secuencia {cn} se usa como multiplicador de la secuencia de información {bm}, y que la duración de cada símbolo de la secuencia c, Tc, está relacionada con la duración de cada bit T por Tc = T/N.
Supondremos también que hay K usuarios, y que cada usuario tiene asignada la secuencia {cn
(k)}, cumpliéndose que la correlación cruzada es:
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Análisis de CDMA-DS
78
En el receptor se reciben las transmisiones superpuestas de los K usuarios (supondremos que sincronizadas), y un ruido añadido {wn} con propiedades
E(wn) = 0, E(wnwn+l) = σ2δ(l)
La secuencia recibida es, por tanto,
siendo bm(k) el bit de información m que se está
transmitiendo por el usuario k.
wcbr n
k
n
K
k
k
mn
)(
1
)(
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Análisis de CDMA-DS
79
El receptor realiza correlación con el código que está interesado en recibir (supondremos el 1).
Usando la propiedad de correlación:
1
0
)1()1(
2
1
0
)()(1
0
2)1()1( )1(N
nnn
K
k
N
n
k
n
k
m
N
nmm
cwccbcby nn
1
0
)1()1()1(
0N
nnmm
cwNby n
RSRD - T1 Técnicas básicas en redes radio
Análisis de CDMA-DS
80
Se ha supuesto sincronización en el receptor:
Frecuencia de portadora.
Control de potencia.
Relojes de chip y bit.
En la práctica el sistema está limitado por la relación señal a interferencia, interferencia introducida por las demás transmisiones.
Cuanto mayor sea la ganancia de procesamiento, mejor es la relación señal a interferencia.