3CONCEPTOS CELULARES1

7/25/2019 3CONCEPTOS CELULARES1

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• Gran capacidad de abonados.• Calidad telefónica similar al servicio telefónico

convencional.

• Utilización eficaz del espectro.

• Conmutación automática de radiocanales.• Capacidad de expansión.• Gran movilidad y accesibilidad

• Poder constituir una red de comunicaciones

completa en sí mismos.

• Compatibilidad nacional e internacional

• Servicios portátiles y especiales

• Adaptabilidad para el tráfico denso

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- Radio : àrea del hogar



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•

Predominan efectos

de propagación debido

a objetos cercanos al

usuario• Los eventos atmosféricos

son importantes a las altas

frecuencias.

•

Estos Sistemas operanen bandas superiores a

1Ghz



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-dispositivo similar a un router pero que actúa como emisor 3G\4G-se trata de estaciones base de reducidas dimensiones compuestas por un

equipo de radio prácticamente idéntico al de una torre de comunicaciones de unoperador de telefonía móvil

-potencia de trabajo menor que la de un teléfono inalámbrico (50mW) # aumentala duración de la batería del móvil

-bandas licenciadas # -control por parte de compañía de telefonía móvil

-los que hagan uso de la femtocelda deben tener contratado el

servicio con la misma compañía



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No obstante los nuevos sistemasTMA celular digital contemplan células

de unos 0.3 Km de radio



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Condiciones:

• Células con forma arbitraria en función del terreno.

• Ubicaciones limitadas por la disponibilidad de emplazamientos.

• Número de frecuencias diferente en cada célula o sector.

• Células o sectores de diferentes tamaños.

• No hay un patrón de reutilización regular.

•

Los parámetros radio (potencias, número de sectores, orientación deantenas, …) pueden ser diferentes en cada base.

Procedimiento:

•

Se utilizan herramientas software con mapas digitales y modelos de

propagación más detallados.

•

Se realiza el cálculo de C/I en toda la zona cubierta: mapa de C/I.• Se comprueba si en un porcentaje p del área cubierta se supera Rp, o

bien Rp + M’.

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65

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66

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Cuando prevalecen las interferencias sobre el ruido.Se establece el alcance de cobertura en función de:

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Tiempo

Frecuencia

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Tiempo

Frecuencia

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Frecuencia

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Tiempo

Tiempo

F1

Móvil/Base

F2

Base/Móvil

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TDD

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• El objetivo es saber cuántos canales (intervalos de tiempo o

portadoras) se necesitan en una célula o sector.

• Hipótesis:

! Las llegadas siguen un proceso de Poisson (válido cuando hay muchos

usuarios: aproximación de población infinita).

!

El tiempo de servicio sigue una distribución exponencial.!

Un solo tipo de servicio, por conmutación de circuitos.

• Tratamiento de la congestión:

!

Sistemas de bloqueo o pérdidas (PLMN):

GoS = Pr [ llamada bloqueada ] = PB

!

Sistemas de espera (PMR, PAMR):

GoS = Pr [ espera > tiempo de referencia ].

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• Tráfico ofrecido en la célula (sector), A: número medio de canales ocupadossuponiendo que todas las llegadas son aceptadas.

•

Tráfico ofrecido por usuario, a: porcentaje de ocupación que genera unusuario, suponiendo que todas sus llegadas son aceptadas.

•

El tráfico ofrecido por célula (sector), A, puede calcularse como el tráfico

ofrecido por usuario, a, por el número medio de usuarios en la célula

(sector), M.

&:i]D? ?Z:8D@<?

cel./sec.laallegadasentre

segmento

T

T A ==

µ

!

esindividualllamadasentre

llamada

T

T a =

Tsegmento: duración media de un segmento

Tentre llegadas: tiempo medio entre llegadas a la célula (nuevas o traspasos)!: tasa de llegadas a la célula. ! = 1/Tentre llegadas a la cél./sec.

µ: tasa de servicio en la célula. µ = 1/ Tsegmento

Tentre llamadas individuales: tiempo medio entre llamadas por usuario

Tllamada: duración media de la llamada, suponiendo que no hay caídas

aM A !=

$,)+#R -



$,)+#R -

En este modelo se asume:

–Que el arribo de peticiones de llamada se distribuye

según Poisson.

–Hay un infinito número de usuarios.

–Hay arribos de requerimientos con memoria nula.

–El tiempo de utilización de un canal por un usuario se

distribuye exponencialmente.

–Hay un numero finito de canales en el sistema.

$,)+#R -



$,)+#R -

1% 2% 1% 2%Erlang-B



1% 2% 0.0101 0.0204

0.1526 0.22350.4555 0.6022

0.8694 1.09231.3608 1.6571

1.9090 2.2759

2.5009 2.93543.1276 3.6271

3.7825 4.3447

4.4612 5.08405.1599 5.8415

5.8760 6.61476.6072 7.4015

7.3517 8.2003

8.1080 9.0096

8.8750 9.82859.6516 10.655810.4369 11.4909

11.2301 12.3330

12.0306 13.1815

12

3

456

7

89

101112

1314

15

1617

1819

20

12.8378 14.036013.6513 14.8959

14.4705 15.7609

15.2950 16.630616.1246 17.504616.9588 18.3828

17.7974 19.2648

18.6402 20.150419.4869 21.0394

20.3373 21.931622.0483 23.724923.7720 25.5291

25.5070 27.343127.2525 29.1662

29.0074 30.9973

30.7712 32.836032.5430 34.6817

34.3223 36.533736.1086 38.3916

37.9014 40.2551

2122

23

242526

27

2829

303234

3638

40

4244

4648

50

1% 2%Erlang B

Erlang-B



Erlang B

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0

2

4

6

8

10

12

14

Nc

A

1%

2%

$,)+#R !



$,)+#R !

En el segundo tipo de sistemas, se implementa una cola para almacenar

las llamadas que son bloqueadas.•Este tipo es llamado “Blocked Calls Delayed”.

•Su medida de GOS esta definida como la probabilidad que una llamada

sea bloqueada y deba esperar un cierto tiempo en la cola.

La probabilidad de que una llamada no tenga acceso inmediato al

sistema estádada por la formula ErlangC:

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•

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• +RC@=<C@9 =?N=CFE9> NDE C@EC;@FD Z*@EC;@FD?pleL\ :=<FED :=;<9 C=>:9 D := BE=9 := ?=EH@C@DJ l@:= =RC@=<C@9 :=

CD:@RC9C@M< V := ID:;>9C@M<3 :D<:= *8 );IA=E DT C@EC;@F? N=E C9EE@=E

K8 *X9<<=> A9<:•@:FX Z@<C>;:@<S S;9E:A9<:?\ @< xeL

/.8 );IA=E DT €E=?FE@CF=: 9:U9C=<F CX9<<=>?

0X= R<9> :@H@?@D< AV # @? <=C=??9EV FD 9CCD;<F TDE FX= ;?= DT FE9<?I@F 9<: E=C=@H= TE=G;=<CV N9@E?J

( )( )

MHz Circuits MHz

RA B

C /

2

1000

1=!

+!

*B> > R @ @ F >



a5

*B>C;>D =RC@=<C@9 =?N=CFE9>Spectrum Efficiency calculations (circuits/MHz)

SYSTEM ARCHITE

CTURE

CHANNE

L

BANDWI

DTH

CIRCUITS

PER

CARRIER

CODER

BITRATE

Kb/s

MODULA

TION

INFORMA

TION

DENSITY

(BITS/Hz)

ADJACEN

T

CHANNE

L

RESTRIC

TION

CIRCUITS

PER MHz

AMPS

CELLULA

R

Analog

FDMA

30 kHz 1 - - Yes 5.5

DAMPS

Full rate

TDMA 30 kHz 3 13 1.6 Yes 16.7

DAMPS

Half rate

TDMA 30 kHz 6 6.5 1.6 Yes 33.3

DAMPS

E-TDMA

TDMA 30 kHz ~15 6.5 1.6 Yes ~80

CT-2 TDD 50 kHz 1 32 0.6 No 10

GSM TDMA 200 kHz 8 16 ~1 Yes ~7

IS-95 CDMA 1250 kHz 20 8 ~0.5 Yes 16

*B>C >D =RC@=<C@9 =?N=CFE9>



a6

*B>C;>D =RC@=<C@9 =?N=CFE9>

•

+RC@=<C@9 =?N=CFE9> S=DSEBRC9 – -P>@L9 => E=;?D := TE=C;=<C@9J *D< )82 I=UDE

=RC@=<C@9 G;= CD< )8_J

–

*=>:9? IB? N=G;=W9? S=<=E9< IB? C@EC;@FD? NDExI#

!i6D=6? 8]D@8>D@; 87K8D9:;6



a_

!i6D=6? 8]D@8>D@; 87K8D9:;6

( ) 2/ !! N C BionrumAllocat TotalSpect

overed TotalAreaC

Cell rcuits NumberofCills NumberofCe /!

( ) overed TotalAreaC N C B

lls NumberofCeionrumAllocat TotalSpect

!!!

!

2/

Where B is the channel bandwidth,

C is the circuits per carrier, and N is the reuse pattern

Eficiencia espectral geográfica

NumberofCircuits/Cell =

!;K;D@<;< 8> 7@798G;7 D86=6;:87



!;K;D@<;< 8> 7@798G;7 D86=6;:87•

El dimensionamiento se hace por célula, o por sector si es una redsectorizada.

! !!!! S ad S aM A ===

d: densidad de usuarios (usuarios/km2)

S: superficie de la célula o sector

": densidad de tráfico (E/km2): " = d"a

• Dados Nc y PB, puede determinarse A = B-1(PB,Nc)

•

Para poder atender una mayor densidad de tráfico (") puede recurrirse a

reducir el tamaño de las células o sectores.

•

Eficiencia espectral (E/km2/MHz):

S B

N P B

B

c B

!

),(

total

1

total

!

==

" #

Btotal: ancho de banda total del sistema

!;K;D@<;<I 8[8GK6?



!;K;D@<;<I 8[8GK6?

GSM 900 MHz: radiocanales de 200 kHz, 8 canales/radiocanal (TDMA)

Btotal = 12,5 MHz (para cada sentido)2 canales para señalización.

PB = 1%.

" = 20 E/km2.

Estructura celular:

1) omnidireccional con N = 7

2) sectorizada con N = 4, m = 3.

Se supone que ambas cumplen los requisitos de C/I.

¿S, #?

¿Densidad de emplazamientos?

!;K;D@<;<I 8[8GK6?



K [ K1) Hay 12,5/0,2 = 62 radiocanales en total.

Pueden asignarse 62/7 $ 9 radiocanales por célula.

Nc = 9*8-2 = 70 canales de tráfico por célula.

A = 56,1 E por célula.

Scélula = A/" = 2,8 km2.

# = 56,1 / (12,5"2,8) = 1,6 E/km2/MHz = " / Btotal.

Densidad de emplazamientos = 1/Scélula = 0,36 km-2.

2) Pueden asignarse 62/(4*3) $ 5 radiocanales por sector.

Nc = 5*8-2 = 38 canales de tráfico por sector.

A = 27,3 E por sector.

Ssector = A/" = 1,48 km2.

# = 1,6 E/km2/MHz.

Densidad de emplazamientos = 1/(m"Ssector ) = 0,23 km-2.

La estructura sectorizada con N=4, m=3 es más interesante

que la omnidireccional con N = 7, pues requiere menosemplazamientos para la misma capacidad (").

+:C=@98D9=:; A8>8:;6 <8 => 7@798G; <8



!b!

D?G=>@D;D@F>

Fuente Tx Rx Destino

Fuentesde Ruido

El canal

$7C=8G; Li7@D? <86 7@798G; <8



!b#

,;<@?D?G=>@D;D@F>

Portadora (estabilidad de

frecuencia )Señal Deseada

Propagación Atenuación

espacial

desvanecimiento

Efecto Dopler

Despolarizacion

Antena TXDiagrama de

Radiación,

polarización

Txpot,Bw,

Densidad

espectral

Señal

12

34

Modulación (Dispersión de

energía )

1. Entrada de la señal de información al modulador.2. Salida de la señal modulada.

3. Salida de la señal amplificada y filtrada del Tx con destino a laantena.

4. Emisión de la portadora modulada

$7C=8G; Li7@D? <86 7@798G; <8



!b2

,;<@?D?G=>@D;D@?>

Ruido

fuente,

naturalezapropagacion

densidad espect

Antena Rx

Diagrama deRadiación,polarización

EntradaRx SeñalRec.

7 6 5 8

Dem

Señal Recibida

RF/FI

SeñalDeseada

5. Llegada de las señales (deseada, interferentes y ruido)al Rx.

6. Entrada al demodulador del Rx.7. Recuperación de la información.

8. Actuación del ruido sobre el Rx.

Señal interferente

2"4$)" 4$ '.'&$2+ 4$ &,+'2.'.P#



2"4$)" 4$ '.'&$2+ 4$ &,+'2.'.P#

!b4

2"4$)" '.'&$2+ 4$ &,+'2.'."#



2"4$)" '.'&$2+ 4$ &,+'2.'."#

!b5

T+#4"MM r T+#4"3$, r &,+'%+'"



T+#4"MM r T+#4"3$, r &,+'%+'"

!b6

3CONCEPTOS CELULARES1

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