PRINCIPIOS DE CDMA

GUSTAVO ADOLFO MARTINEZING. PLANIFICACION Y CALIDAD CELULAR

TELCEL BELLSOUTHGustamc@yahoo.com

2G – 3G Y MAS ALLÁ

AGENDA Introducción

– Eficiencia espectral Tecnologías de acceso múltiple

– FDMA, TDMA, CDMA Principios de CDMA

Detalles del Funcionamiento de CDMA– Vocoder de tasa variable, Control de Potencia,

Mecanismos de Handoff

3RA generacion y mas allá.– Innovaciones técnicas de 3G– Tendencias hacia 4G

IntroducciónDE ANALÓGICO A 3G

¿POR QUÉ HAN EVOLUCIONADO LOS SISTEMAS CELULARES?

Para proveer mas y mejores servicios a los clientes (SMS, Internet, MMS)

Para incrementar la eficiencia espectral. El espectro radioeléctrico es un recurso

limitado

  Min Max

AMPS 1.0x 1.0xGSM 2.6x 2.9xTDMA 3.0x 3.0xCDMA (IS-95A) 6.4x 8.3xCDMA2000 1X 13.1x 15.0x

Eficiencia Espectral de las Tecnologías DigitalesRelativo a AMPS

Introducción

EFICIENCIA ESPECTRAL = # DE USUARIOS

W x CELDAW = 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

Tecnologías de Acceso Múltiple

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)

Tecnologías de Acceso Múltiple

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 (Hrecuency 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 fecuencia

No Requiere planeamiento de frecuencia

Control de potencia es fundamental.

El cambio de celda no implica un cambio de frecuencia: Soft handoff

Tecnologías de Acceso Múltiple

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

Tecnologías de Acceso Múltiple

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

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 CDMACodificación: 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 CDMACodificación: 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 universalde frecuencias

Vocoder tasa Variable

Receptor Rastrillo(Rake Receiver)

Capa FísicaSegura

Capacidad suave(Control de Potencia)

Soft HandoffSofter Handoff

Características de CDMA (IS 95)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 comeinza 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 minimo 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)

Características de CDMA (IS 95)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 El móvil asigna los FINGERS según le convenga Cada lado del enlace selecciona la señal que mejor vea. El cambio de frecuencias de una celda a otra esta definido y se

conoce como Hard Handoff

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 alláEvolución de CDMAOne (IS 95)

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

CO

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

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3RA Generacion y mas allá¿Qué esperamos para 4G?

¿4G?

Tasas de Datos

Capacidad

Costos

¿PREGUNTAS?

Principios de CDMA

Tecnologías tradicionales trnasminten la mayor cantidad de informacion sobre el menor ancho de banda

CDMA utiliza secuencias de ensanchamiento para usar un ancho de banda mayor lo que se traduce en ganancia de procesamiento

Codificación de Canal

Características de CDMA (IS 95)Softer Handoff

Cada sector tienen un PN offset y piloto diferentes El móvil interpreta cada PN como independiente Cuando multimples sectores dan servicio a una llamada se

habla de SOFTER HANDOFF La llamada utiliza un solo canal en la celda El móvil puede estar en cualquier combinación de soft y softer

handoff El cambio de frecuencias de una celda a otra esta definido y se

conoce como Hard Handoff

Características de CDMA (IS 95)Estructura de Canales Canal Piloto (Wo)

– Identificación Celda/Sector– Referencia de tiempo, fase, potencia– Identiicación de Candidatos a HandOff

Canal de Sincronización (W32)– Sincronia, SID,NID, Version de ineterfaz de radio.

Canal de Page (W2)– Puede haber hasta 7, según sea necesario– Asignacion de canal de tráfico– Busqueda de moviles.– SMS

Canal de trafico– Transmision de voz o datos a un movil