Énfasis ii: radiocomunicaciones móviles e inalámbricas...

1

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Capitulo 2: El Nivel Físico en los

Sistemas de Comunicaciones Móviles

VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ


Introducción

• Retos: eficiente utilización de los recursos y

manejo de las perturbaciones existentes y la

variabilidad espacio-temporal de las condiciones

de propagación.

• Características del nivel físico condicionan el

diseño de los niveles de enlace de datos y de red.

• El canal radio puede ser modelado por su

atenuación y características dispersivas (tiempo y

frecuencia).



La Interfaz Radio

• Sistema de telecomunicaciones: red de

acceso y red de transporte.



La Interfaz Radio (2)

• UL. Múltiples MSs que utilizan los recursos

disponibles de la BS.

– Técnicas de acceso múltiple.

– Multiacceso. Efecto de concentración. “muchos a uno”.

• DL. Comunicación de la BS a las MSs.

– Técnica de multiplexación. “uno a muchos”.

• Frecuencias portadoras diferentes para el UL y el

DL. (sub-bandas separadas).

• Par de frecuencias =radiocanal.




• Todo proceso de radiocomunicación es

tridimensional.

– Una señal ocupa un volumen definido por:

• Espacio-cobertura (s).

• Frecuencia-Ancho de banda (f).

• Tiempo (t).

• Interferencia. Otro usuario ocupa total o

parcialmente el mismo volumen.



La Interfaz Radio (4) • Uso compartido y coordinado en la asignación de

las variables (f, t y s).


2


• Gestión del espectro: tridimensional.

• La separación espacial entre

comunicaciones radio que utilizan las

mismas frecuencias → principio de

reutilización de frecuencias → incremento de

la capacidad.

• Separaciones (f, t, s) → técnicas

multiacceso.




• Recursos de frecuencia y de canalización.

– Canalización: subdivisión de una banda en intervalos o

canales de frecuencias, susceptibles de ser asignados a

diferentes emisiones.

– El ancho de banda de canal ≥ ancho de banda de

emisión.




• Recursos de frecuencia y de canalización (2).

– Limites de sub-bandas (fI, fS) y (fI´,fS´).

– Ancho de las sub-bandas BW= fS-fI= fS´-fI´.

– Separación entre frecuencias homólogas, B. fi y fi´=fi+B.

– La pareja (fi,fi´) constituye un radiocanal.

– Paso de canalización Δf, diferencia entre dos

frecuencias contiguas. Δf=fi+1-fi=fi-fi-1..

– Número teórico de radiocanales:

– Los canales se enumeran:



1

´

( 1)n

n n

f f n f

f f B

BWNf



• Entidades y parámetros de la interfaz radio.




• Entidades y parámetros de la interfaz radio

(2).

– En la interfaz radio (canal radioeléctrico) , se

producen efectos no deseables

(perturbaciones) que afectan la calidad de

funcionamiento del sistema de comunicaciones.

– Perturbaciones más importantes:

• Ruido (externo e interno).

• Desvanecimiento (obstáculos y multitrayectoria).

• interferencia (cocanal y canal adyacente).





(3).

– Calidad: SINAD, BER.

– Calidad f(sistema de modulación).

– Calidad: C/N y C/I.

– Canales limitados por ruido.

– Canales limitados por interferencia.

– Valor umbral C/I=Relación de protección (Rp).


3




(4).

– Caracterización de la antena transmisora.

• Potencia transmisor: pt.

• Antena. Ganancia directiva isótropa: g(θ,φ).

• Potencia isótropa radiada equivalente (pire)


, ,tpire p g




(5).

– Caracterización de la antena transmisora(2).

• Intensidad de campo, en condiciones de espacio

libre, producido por una antena, a una distancia d es:


0

0

, ( ), 173.2

( )

, 74.8 , 20log

pire KWmVe

m d Km

E dBu PIRE dBW d Km




(6).

– Caracterización de la antena transmisora(3).

.

• El dipolo de λ/2 tiene una ganancia isótropa de 2.15

dB (1.64 veces), entonces:


0

0

( ), 222

( )

77 ( ) 20log

pra KWmVem d Km

E dBu PRA dBW d Km

( ) ( ) 2.15PIRE dBW PRA dBW




(7).

– Caracterización de la antena receptora.

• Función de la antena receptora: extracción de

energía de la onda electromagnética incidente y su

transferencia al receptor conectado a ella.

• Los parámetros se definen en condiciones ideales de

adaptación de polarización e impedancia.


r effp S A S Densidad de flujo de potencia onda incidente

Aeff Area efectiva de antena.




(8).

– Caracterización de la antena receptora (2).


2

2

2 2

120

4

120 4

eff r

r r

eS

A g

ep g

e: valor eficaz del campo incidente.

gr: ganancia isótropa de la antena

receptora.

20log 77.2 ( )r rP dBm E dBu f MHz G dBi




(9).

– Caracterización del enlace

• Balance de potencias (perdidas y ganancias).

• Perdida del sistema: pt/pr. (Pt-Pr en dBs).

• Perdidas de espacio libre. (perdida mínima asociada

a un trayecto)

• Perdida real (sumando perdida o atenuación en

exceso)


4



(10).


2

24 4

rr eff

gpirep S A

d

2

2 24 4

tr t r

p Cp g g

d f

pire

d24

pire

d

24

; ; _ _ _

( ) 32.45 20 ( ) 20 ( )

t t rr o

o

o

p g g dfp l Perdidas de Espacio Libre

l C

L dB Logf MHz Logd Km





(11).

– Caracterización del enlace (3).


0

0

0

32.45 20log 20log

b ex

ex

L dB f MHz d Km

L L L

L E E




(12).

– Caracterización del enlace (4).


( )

2.2 ( )

20log 77.2

( ) ( ) 20log 79.4

r b r

r b r

r r

b

P dBm PIRE dBm L dB G dBi

P dBm PRA dBm L dB G dBi

P dBm E dBu f MHz G dBi

L dB PRA dBm E dBu f MHz




(17).

– Modelo Energético





(18).

– Modelo Energético (2)


' '

100 10010log ; 10log

;

tt com dup con f f

at ar

at ar

t t at r r ar

L L L L l

L L

G G L G G L




(19).

– Balance de un enlace radioeléctrico

Ejemplo: Se considera un enlace entre un transmisor que entrega

una potencia de 10W a una antena de ganancia directiva 8 dB y

eficiencia del 95% a través de un cable de 1.2 dB de pérdida. La

antena receptora tiene una ganancia de 3 dB y una eficiencia del

97.7% y la perdida en el cable de conexión al receptor es de 1 dB.

La perdida básica de propagación es de 120 dB. Se desea conocer

las ganancias de potencia de las antenas del sistema y la potencia

recibida.


' 'Pdr et tt t b r trP L G L G L

5




(20).


10010log 0.2

95

10010log 0.1

97.7

at

ar

L dB

L dB

'

'

8 0.2 7.8

3 0.1 2.9

t

r

G dB

G dB

' 'P

40 1.2 7.8 120 2.9 1 71.5

dr et tt t b r tr

dr

P L G L G L

P dBm




(21).

– Estudio y evaluación de la interferencia





(22).

– Estudio y evaluación de la interferencia (2)

Zona de cobertura protegida de un transmisor


P

Pj j j j j

rD tD tD bD rD

rI tI tI bI rI

P G L G

P G L G

10

1

10rI j

PN

rI

j

p

rP 10logrD I

Cp

I

pC R

I


Ruido en los Sistemas Radioeléctricos

• Ruido es una perturbación eléctrica que limita la

calidad de funcionamiento de un sistema

radioeléctrico.

• Fuentes de ruido: naturales y artificiales.

• Fuentes de ruido: internas y externas.

• La evaluación de la influencia del ruido sobre la

calidad de funcionamiento del sistema receptor, se

efectúa mediante el valor normalizado de la

potencia total de ruido (ganancia neta de la red

igual a uno).



Donde:

K, constante de Boltzman: 1.38*10-23 J/K.

To, temperatura de referencia: To=290°K.

B, ancho de banda de pre-detección (Hz).

fsis, factor de ruido del sistema receptor.

Ganancia Normalizada


0n sisP KT bf

Ruido en los Sistemas Radioeléctricos(2)


• Factor de ruido de un sistema receptor.

Temperatura de ruido equivalente de antena


0

na

Pf

KT b

0a aT f T

1010arL

arl 1010trL

trl


6


• Factor de ruido de un sistema receptor (2). Formula de Friis:


32 41

1 1 2 1 2 3

11 1...

ff ff f

g g g g g g

11 1 11

1 1

patr d rsis a ar

pa pa

ar ar tr ar tr ar tr d

fl l ff f l

g g

l l l l l l l l

01 1 ;ar trsis a pa ar tr r d

pa

l lf f f l l f l Ta T

g



• Factor de ruido de un sistema receptor (3).

Degradación por ruido artificial: incremento de la potencia

de ruido en recepción debido al ruido artificial captado

por la antena.


'

0

1;r d

sis ar tr pa

pa

f lf l l f Ta T

g

'

'1

sis

sis

sis a sis

fd

f

f f f

'

'

11

110log 1

a

sis

a

sis

fd

f

fD

f



• Ejemplo 1. Receptor sin preamplificador ni

divisor de potencia. Haciendo fpa=gpa=1 y

ld=1


1 1

1

ar trsis a pa ar tr r d

pa

sis a ar tr r

l lf f f l l f l

g

f f l l f



• Ejemplo 2. Receptor de estación base con

antena de perdidas despreciables,

preamplificador y divisor de potencia. lar=1


1 1

1 1

ar trsis a pa ar tr r d

pa

trsis a pa tr r d

pa

l lf f f l l f l

g

lf f f l f l

g



• Ejemplo 2. (2). Suponiendo Ltr=3.5 dB;

Gpa=20 dB; Fpa=3 dB; Ld =15 dB; Fr=6 dB;

Fa=15 dB.


1.5

0.35

0.3

2

1.5

0.6

10 31.6

10 2.24

10 2

10 100

10 31.6

10 4

a

tr

pa

pa

d

r

f

l

f

g

l

f

'

'

37.9

15.8

7.3

8.6

5.2

7.2

sis

sis

sis

sis

f

F dB

f

F dB

d

D dB



• Si el factor de ruido del sistema receptor es

fsis, la potencia de ruido de recepción a la

entrada del demodulador se evalúa

mediante la expresión:


0

0

pa

n sis

ar tr d

n sis

gP KT bf

l l l

P KT bf g


7


• Relación portadora/ruido.

– La entrada al demodulador es el punto de referencia.

– Se supone antena ideal (lar=1; Lar=0 dB) y que la

potencia de señal pr se define a la salida del circuito de

acople de antena.


pa

c r

d

gp p

l

0

r

sis

tr

pc

KT bfnl



• Relación portadora/ruido(2).

– Ejemplo 1.


1 ; 1

1

sis a ar tr r ar

sis a tr r

f f l l f l

f f l f

0

0

1

r r

sis artr

tr

p pc

KT bfn fKT b fl

l

0

; 1ra

r

pcf

n KT bf


expresión clásica utilizada en

sistemas receptores de

radioenlaces fijos.


Distribuciones Estadísticas de la

Propagación Radioeléctrica

• En los enlaces de comunicaciones móviles, las ondas que

llegan por diferentes caminos al receptor encuentran

diferentes condiciones de propagación.

• La señal recibida por el móvil es la suma de componentes que

se propagan por múltiples trayectos.

• Por lo tanto las comunicaciones móviles se caracterizan por

amplias variaciones de campo eléctrico (potencia) en función

de la variación de la ubicación del receptor (variación

espacial) y en función del tiempo (variación temporal).

• Las variaciones de campo eléctrico-potencia

(desvanecimiento) se asocian a distintas distribuciones

estadísticas.





Propagación Radioeléctrica (2)

Fuente:Wikipedia.

• Distribución normal


• Distribución normal de campo.

– Condiciones de desvanecimiento lento.

– Variación de la intensidad de campo (dBu), con

las ubicaciones se representa por una

distribución Normal o Gaussiana.

– Función de densidad de probabilidad.




2

1 1exp

22 LL

E Ef E

Valor medio

Desviación estándar.

E

L


• Distribución normal de campo (2).

– σL depende de la frecuencia y de la extensión y

de la irregularidad del terreno.

• PMR. Cobertura BS relativamente grande. Informe

ITU-R RPN 358 para terrenos medianamente

ondulados. – Bandas de 150-200 MHz: 8dB.

– Banda de 450 MHz: 10dB.

• PMT. Radio celular pequeño. Radio celular pequeño. – 900 MHz: 7 dB.




8



– Eu: valor umbral.

– Cuando se trabaja con potencia (Unidades de

dB).




Pr

Pr 1

corte u u

cobert u u corte

p F E ob E E

P G E ob E E p

2

1 1exp

22 LL

P Pf P



– Si la potencia se expresa en unidades naturales

(mw). Función de densidad de probabilidad es

Log-Normal.

• La distribución log-normal se aplica para el

cálculo de la interferencia múltiple.




2

2

10 10

ln /1 1exp ; 0

22

10 ; 10 ; 0.23

nn

P P

n L

p pf p p

p

p p





• Distribución de Rayleigh.


• Distribucíón Rayleigh(2).

– En radiocomunicaciones describe la variación

estadística de la envolvente de la señal

resultante de la propagación multitrayecto,

cuando los diferentes rayos tienen amplitudes

similares y fases aleatorias.

– r=envolvente(amplitud). La función de densidad

de probabilidad.




2

22exp ; 0

2

r rp r rbb


• Distribución Rayleigh + Log-Normal (RLN)

– En radiocomunicaciones móviles en medios

urbanos, el campo a lo largo de una zona (por

ejemplo, una calle) sigue una distribución de

Rayleigh con una media variable que se

distribuye de unas zonas a otras según una

distribución normal.





• Distribución Nakagami-Rice

– Describe estadísticamente las variaciones de

intensidad de una señal constituida por una

fuente determinística (trayecto dominante

despeado, LOS) y varias componentes

aleatorias (multitrayecto, NLOS).




9


Distribución Tipo de

desvanecimiento

Tipo de Entorno Aplicación Típica

gaussiana Lento (sombra) Rural

Urbano

SD/SI

CA

Rayleigh Rápido

(multitrayecto)

Urbano

NLOS

SD

CD

Rayleigh-LN Mixto Urbano

NLOS

SI

CD

Rice Rápido Urbano

LOS-NLOS

SD/SI

CD





UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ

Generalidades Sistemas Inalámbricos

• ¿Diferencia entre un sistema cableado y un

sistema inalámbrico?

– La variabilidad del canal.

– La movilidad del usuario.

– El ancho de banda disponible.

• Los sistemas móviles celulares tienden a

imitar el comportamiento de los sistemas

fijos.



• Ventajas de la Tecnología Inalámbrica

– «Mayores velocidades de transmisión de datos»

• Graficas, video, audio.

– Conveniencia y reducción de costo

• Las redes y los servicios pueden ser implementados de manera

más rápida que las redes fijas cableadas.

• No costo de planta de cable.

• El servicio es móvil, casi en cualquier momento y lugar.

• Inalámbrico es conveniente en soluciones rápidas, flexibles y

escalables y es mucho más económico.

Generalidades Sistemas Inalámbricos (2)



• ¿Por qué los sistemas inalámbricos (algunas

veces) no trabajan?

– Multitrayectoria-Desvanecimiento.

– Limitaciones de potencia.

– Interferencia y ruido.

– Tipo de antena y orientación.

– Cobertura.

– Congestión (Limitaciones de Capacidad).






Principios de Propagación

• Desvanecimiento


10


• Desvanecimiento (2)

Principios de Propagación (2)






C

ciaciaDiferenDistardo

tanRe














• Desvanecimiento (7).



Received

Power

Delay Spread t

( ) ij

i i

i

h t a e t t

11



– Variaciones de campo asociadas a desvanecimiento son

descritas a través de diferentes distribuciones

estadísticas: Distribución normal o Gaussiana y

Distribución de Rayleigh.

– Multitrayectoria genera desvanecimiento e ISI (BER).

– Soluciones: Diversidad en transmisión y recepción,

ecualización, receptores tipo Rake (CDMA), OFDM,

códigos espacio-temporales(MIMO).

– Clasificación del desvanecimiento: Lento (shadow

Fading, sombra) y Rápido.




• Sombra (Shadowing)

– La señal recibida es afectada por obstrucciones tales

como montañas y edificios.

– Variaciones en la potencia media de la señal recibida.

– Implicaciones:

• Cobertura no uniforme.

• Incrementa la potencia de transmisión requerida



0, ,4 10

r r S

S S S

P dB P dB G

G N


• Sombra (2)



R P = Pr0











Sistema de Comunicaciones Inalámbrico

12



Sistema de Comunicaciones Inalámbrico (2)


• Transmisor




• Receptor





• Datos analógicos a señal digital.

– Pulse Code Modulation (PCM).

• G.711. 64 Kbps.

– Differential Pulse Code Modulation (DPCM).

– Delta modulation (DM).

– Adaptative Differential Pulse Code Modulation (ADPCM).

• G.721. 32 Kbps; G.726. 6, 24, 32, y 40 Kbps; G.723. 24 y 40 kbps.

– Vector Sum Excited Linear Prediction (VSELP).

– Linear Prediction Coding (LPC).

– Adaptative Multirate (AMR).

Codificación de Fuente



Modulación (1)

• Técnicas de modulación analógica

–Datos analógicos a señal analógica

•Modulación lineal.

–Modulación en Amplitud (AM).

•Modulación angular o exponencial.

–Modulación en Frecuencia (FM).

–Modulación en Fase (PM).



Modulación (2)

• AM

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 2 4 6 8 10 12 14

13



Modulación (3)

• FM



Modulación (4)

• PM



• Técnicas de Modulación Digital

–Datos Digitales a Señales

Analógicas.

• Amplitude-Shift Keying (ASK).

• Frequency-Shift Keying (FSK).

• Phase-Shift Keying (PSK).

Modulación (5)


Modulación (6)

• Técnicas de Modulación Digital (2)

– Objetivos de las técnicas de modulación digital

• Altas velocidades de transmisión de datos.

• Alta eficiencia espectral.

• Alta eficiencia de uso de energía.

• Bajo complejidad de implementación.

• Robustez .

• Bajo costo de implementación.



• Técnicas de Modulación Digital (3)


Modulación (7)



• Amplitude-Shift Keying (ASK)

– Un digito binario es representado por la presencia de la portadora, en amplitud constante.

– El otro digito binario es representado por la ausencia de la portadora (OOK).

– Requiere alta SNR.

– Circuitería de baja complejidad.

• Donde la señal portadora es Acos(2πfct)

ts tfA c2cos

0

1 binario

0 binario

Modulación (8)

14


• ASK(2)

– Alto consumo de energía (ineficiente).

– Aplicaciones: Transmisión de datos sobre fibra.

– Utilizada en líneas con grado de voz, utilizado a

1200 bps.

– Detección:

• Coherente (Detector de producto).

• No coherente (Detector de envolvente).


Modulación (9)



• ASK (3)

Modulación (10)

1

2 2

1

2 2

b

nulo nulo

nulo nulo

R BT

BW R B

R B bps

BW B Hz



Modulación (11)

• Frequency-Shift Keying (FSK)

– Dos dígitos binarios son representados por dos

frecuencias diferentes cerca a la frecuencia portadora.

– Menor susceptibilidad al ruido que ASK.

• Donde f1 y f2 son variaciones a partir de una frecuencia

portadora fc por igual

ts tfA 12cos

tfA 22cos 1 binario

0 binario


• FSK (2)


Modulación (12)

1

2( ) 2( )

2( )

b

nulo nulo

nulo nulo

R BT

BW f B f R

R B bps

BW f B Hz



• FSK (3)

– En líneas con grado de voz, utilizada a 1200 bps

(módems de baja velocidad).

– Utilizadas en transmisión por radio(3 a 30 MHz).

– Circuitería de mediana complejidad.

– Detección:

• Coherente (detector de producto).

• No coherente (detector de frecuencia).

Modulación (13)



• Minimun Shift Keying (MSK)

– Es una variación de la FSK, pero el cambio en

frecuencia se da en forma continua.

– Mayor eficiencia espectral que FSK

– La diferencia entre la frecuencia de marca y

espacio es igual a la mitad de la velocidad de

transmisión de datos (Las formas utilizadas para

representar un uno y un cero difieren

exactamente en medio periodo de portadora).

Modulación (14)

15



• MSK (2)

– La representación de marca y espacio son señales

ortogonales. (cambio de fase continuo, menor ancho de

banda)

– Incremento de complejidad.

– Aplicaciones: Bluetooth (GMSK) y GSM (GMSK).

– Detección:

• Coherente.

Modulación (15)


•MSK (3)

•Mínimo espaciamiento que permite a dos frecuencias ser

ortogonales.

•Espectralmente eficiente, fácilmente generado.


Modulación (16)

1 21 2

1

2

4

b

f fh T f f

R

Rf


•MSK (4)


Modulación (17)



• Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK)

– La GMSK es una modulación simple y robusta.

– Modificación de MSK.

– Los lóbulos laterales del espectro se reducen al

pasar la señal codificada en NRZ a través de un

filtro conformador de pulso gaussiano.

– Utilizado en tecnología celular de segunda

generación (GSM)

Modulación (18)



Modulación (19)

• GMSK (2)



• Phase-Shift Keying (PSK)

– PSK de dos niveles (BPSK)

• Utiliza dos fases para representar dígitos binarios

ts tfA c2cos

tfA c2cos

1 binario

0 binario

tfA c2cos

tfA c2cos

1 binario

0 binario

Modulación (20)

16


– Simple de implementar, ineficiente uso del ancho de

banda.

– Muy robusta, utilizada extensivamente en

comunicaciones satelitales.


Modulación (21)


• BPSK (3)


Modulación (22) 1

2 2

1

2 2

b

nulo nulo

nulo nulo

R BT

BW B R

R B bps

BW B Hz


• BPSK (4)

– Envolvente constante.

– Cada bit transmitido debe contener un numero

entero de ciclos de portadora.

– Desempeño superior a FSK. Requiere de menor

potencia con respecto a FSK y ASK para una

probabilidad de error dada.


Modulación (23)


Modulación (24)

• BPSK(5)

– Circuiteria de mediana complejidad.

– Aplicaciones: WLAN, RFID, Zigbee.

– Detección:

• Coherente (Detección sincrónica).

• Problemas: ambigüedad de fase, detección

sincrónica.




Modulación (25)

• PSK Diferencial (DPSK)

– La fase cambia con referencia a un bit previo

• 0 Binario – Señal con la misma fase que la señal previa

• 1 Binario – Señal de fase opuesta a la señal previa

• Se puede considerar a DPSK como la versión no

coherente de PSK. Se elimina la necesidad de un

oscilador de referencia en el receptor



Modulación (26)

• PSK Diferencial (DPSK) (2)

17


• MPSK –Señalización tipo PM.

–Los bits son representados por cambios de fase en la portadora.

–Envolvente constante.

–Mayor eficiencia espectral a cambio de un menor desempeño ante los errores.

–Aplicaciones: WLAN,

–Detección: •Coherente (Detección sincrónica). Desempeño superior pero requiere detección sincrónica.

–Problemas: •ambigüedad de fase


Modulación (27)



Modulación (28)

• PSK de cuatro fases o en cuadratura(QPSK)

– Cada elemento representa más de un bit

ts

42cos

tfA c 11

4

32cos

tfA c

4

32cos

tfA c

42cos

tfA c

01

00

10


• QPSK(2)

• Técnica de modulación multinivel : 2 bits por símbolo.

• Eficiente espectralmente, un receptor más complejo.


Modulación (29)


Modulación (30)

• QPSK(3)


Modulación (31)

• QPSK(4)



• π/4-Shifted QPSK

– Variaciones sobre QPSK.

– Los elementos de señalización son

seleccionados de manera alternada de dos

constelaciones QPSK.

– Popular en sistemas celulares de segunda

generación (IS-54).

Modulación (32)

18



• π/4-Shifted QPSK (2)

– Uso de dos constelaciones idénticas con

diferencia de 45º (/4).

– Aplicación: TDMA-Celular.

Modulación (33)


• O-QPSK.


Modulación (34)


• Tipos de QPSK

Modulación (35)


• 8PSK


Modulación (36)



Modulación (37)

• Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

– QAM es una combinación de ASK y PSK

• Dos diferentes señales enviadas simultáneamente

sobre la misma frecuencia portadora (Modulación en

amplitud sobre dos portadoras)

– Uso extensivo en enlaces de radio-microondas

digitales

tftdtftdts cc 2sin2cos 21


• QAM (2)


Modulación (38)

19


• QAM (3)

• Los bits son representados por cambios

de amplitud y fase en la portadora.

• Mayor eficiencia espectral a cambio de un

menor desempeño ante los errores.


Modulación (39)


• QAM (4)


Modulación (40)



Modulación (41)

• Consideraciones en la escogencia del esquema de modulación – Demodulación: Proceso de remover la señal portadora.

– Detección: Proceso de decisión de símbolo.

• Detección Coherente – El receptor utiliza la fase de la portadora para detectar la señal.

– Correlaciona la señal en el receptor con una replica de la portadora.

– Compara con un nivel de umbral para tomar una decisión.

• Detección No Coherente – No explota la información de referencia de fase.

– Menos complejo el receptor, peor desempeño.


Modulación (42)

• Desempeño



Modulación (43)

• Desempeño (2)



Modulación (44)

• Desempeño (3)


20


Modulación (45)

• Desempeño (4)



Modulación (46)

• Desempeño (5)


Eficiencia de Ancho de Banda


• Desempeño (6)

Modulación (47)



Codificación de canal

• Un sistema de comunicaciones digital, libre de

errores no es posible, debido a a imperfecciones

en la transmisión.

• En el extremo receptor, debe existir un mecanismo

para detectar errores y si es posible su corrección.



Codificación de canal(2)

• Errores

– Aleatorios.

– Rafaga.

• Generados por disturbios repentinos (rayos).

• Generan errores en bits consecutivos.

• Desempeño del sistema de comunicaciones.

– BER

• Detección y corrección de errores es realizada a

través de la codificación de canal.




• Detección de errores

– Paridad (Parity)

– Códigos bloque

• Checksum.

• Verificación de Redundancia Ciclica (CRC, Cyclic Redundancy

Check).


mk:@MSITStore:C:/Users/victor/Documents/DocumentosVictor/libros/generales/Principles%20Of%20Digital%20Communication%20Systems%20And%20Computer%20Networks%20-%202003.chm::/7282/images/fig5-1_0.jpg






21



• Corrección de errores

– Corrección de errores en el destino (FEC, Forward error

Correction).

– Tasa de código es n/(n+k).

– Incremento del ancho de banda y retardo de

procesamiento.



• Control de enlace – Canal radio es altamente variable.

• Desvanecimiento lento y rápido.

• Ruido en el canal.

• Interferencia.

– Técnicas

• FEC.

• Solicitud de Retransmisión Automática (ARQ, Automatic

Request Query).

• Hibridos (Concatenación de códigos: FEC + ARQ rígido, FEC +

ARQ adaptativo).





• Códigos FEC

– Códigos correctores de errores (ECC, Error Correcting

Code).

– Adiciona redundancia haciendo uso de un algoritmo

predefinido.

– Dos tipos de categorías principales.

• Códigos bloque.

– Operan sobre bloques o paquetes de longitud fija.

• Códigos convolucionales.

– Operan sobre flujos de bits de medida arbitraria.

– Decodificación algoritmo de Viterbi.




• Códigos FEC(2)

– Códigos bloque.

• Códigos Reed-Solomon (CD, DVD, Disco Duro).

• Binary Golay Code.

• BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem).

• Hamming.

– Corrección de un error y detección de errores en 2 bits por

bloque.

• Reed-Muller.

• Verificación de Paridad de Baja Densidad (LPDC,

Low Density Parity Check). UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES



• Técnicas ARQ




• Técnicas FEC




22



• Técnica FEC(2)

– Concatenación de códigos




• Técnica FEC(3)

– Entrelazado (interleaving)

• Convertir errores en ráfaga en errores aislados.

• Parámetro: profundidad de entrelazado.




• Técnica Hibrida I

– FEC + ARQ (Rígido)




• Técnica Hibrida 2

– FEC + ARQ (Adaptativo)




Multiplexación

• La capacidad del medio de transmisión

usualmente excede la capacidad requerida

para la transmisión de una única señal

• Multiplexación – Transportar señales

multiples sobre un unico medio

– Mayor eficiencia en el uso del medio de

transmisión



Multiplexación (2)

23



Multiplexación (3)

• Técnicas de Multiplexación

– FDM (Frequency-Division Multiplexing)

• Toma ventaja del hecho que el ancho de banda útil

del medio excede el ancho de banda requerido para

una señal dada.

– TDM (Time-Division Multiplexing)

• Toma ventaja del hecho que la velocidad de

transmisión de datos alcanzable en el medio excede

la velocidad de transmisión de datos requerida por

una señal digital.


• Multiplexación por División de Frecuencia


Multiplexación (4)


• Multiplexación por División de Tiempo


Multiplexación (5)



Duplexación

• Transmitir y recibir simultaneamente

• Frequency Division Duplexing (FDD).

– Dos distintas frecuencias al mismo tiempo en las dos

direcciones.

– La separación de frecuencias es coordinada por

tecnología RF.

– Una frecuencia para cada usuario.



• Time Division Duplexing (TDD)

– Dos distintos conjuntos de intervalos de tiempo sobre

la misma frecuencia en las dos direcciones

– Latencia en el tiempo debido a que es cuasi-duplex

– No necesita Duplexor de RF

Duplexación (2)



• Frequency Division Multiple Access (FDMA) – Asigna bandas de frecuencia diferentes a usuarios o

circuitos individuales.

– Banda de frecuencia (“canal”) asignado bajo demanda a usuarios quienes requieren el servicio.

– El espectro disponible dividido en un número de canales “banda estrecha” .

– Transmisión continua. No implica tramas, bits de sincronización, etc.

– Requiere filtrado de RF para minimizar la interferencia de bandas adyacentes.

– Costosos filtros pasabandas en las estaciones base eliminan la radiación espuria.

– Usualmente combinado con FDD para la duplexación.

Técnicas de Acceso

24



• FDMA (2)

Técnicas de Acceso (2)



• FDMA (3)




• Time Division Multiple Access (TDMA) – Usuarios múltiples comparten la misma banda de frecuencia,

y a cada usuario se le asigna un intervalo tiempo.

– canal == intervalo de tiempo especifico reocurrente cada trama de N intervalos.

– Necesidad de ecualización adaptativa para altas velocidades de transmisión de símbolos.

– Encabezado – bits de sincronización.

– Bits de guarda para las variaciones de retardo en la propagación.

– Usualmente combinado con TDD o FDD.

– TDMA/TDD: Mitad de los intervalos en una trama son utilizados en el UL, mitad en el DL.

– TDMA/FDD: Tramas idénticas, sobre dos frecuencias.




• TDMA (2)




• TDMA (3)




• FDMA/TDMA Hibrido – TDMA “puro” con una sola banda de frecuencia es no

deseable.

– Requiere de tolerancias en el tiempo.

– FDMA/TDMA híbrido= múltiples portadoras con múltiples intervalos de tiempo por portadora

– canal == (banda de frecuencia, intervalo de tiempo)

– Puede hacer saltos de frecuencia para combatir el desvanecimiento rápido (TDFH, Time Division Frequency Hopping)

– Incrementa la capacidad del sistema



25



• FDMA/TDMA Hibrido (2)




• Code Division Multiple Access (CDMA) – Múltiples transmisores ocupan el mismo espacio

frecuencia-tiempo.

– Las transmisiones son codificadas con códigos que presentan muy baja correlación cruzada. (Códigos ortogonales).

– El receptor recupera una transmisión especifica con su correspondiente código

– CDMA puede ser combinado con TDMA o FDMA




• CDMA (2)



• CDMA (3)




• CDMA (4) – Los usuarios se distinguen por códigos.

– Técnica de transmisión: Espectro Ensanchado (Spread Spectrum).

– El Tx multiplica la señal de usuario con un código especial de alta velocidad para su transmisión. La señal resultante es de alta velocidad y por lo tanto de mayor ancho de banda (ensanchamiento) que la señal de usuario original. La señal es multiplicada en el Rx por el mismo código, así se desensancha, se recupera la señal de usuario y retorna a su BW original.

– Otras señales creadas con otros códigos solo aparecen en el receptor como ruido aleatorio.




• CDMA (5). SSM.



26


• CDMA (6). SSM (2).




• CDMA (7). SSM (3).




• Ventajas de CDMA y el Espectro Ensanchado

– Resistente a la interferencia de banda estrecha – afecta de manera mínima a la señal.

– Permite a múltiples usuarios con diferentes códigos compartir el mismo rango de frecuencias de manera simultanea.

– El sistema puede operar efectivamente a bajas SNR.





• Ventajas de CDMA y el Espectro Ensanchado (2)

– Pseudo-noise (PN) significa que la señal parece ruido excepto para todos aquellos quienes conocen como reconstruir la secuencia.

– No se puede decodificar la señal, aun cuando se reconozca ya que luce como ruido.



• Tipos de SS – Secuencia Directa (DS, Direct Sequence)

• Multiplicando la señal banda base por la señal de alta velocidad (código PN).

• bits muestreados a una frecuencia muy alta (e.g. 1.228 Mcps en IS-95, 3.84 Mcps en WCDMA).

• La nueva señal tiene mayor velocidad de transmisión de datos.

• La energía de la señal se dispersa sobre un amplio rango de frecuencias (e.g. 1.25 MHz in IS-95, 5 MHz en WCDMA).

– Saltos de Frecuencia (FH, Frequency Hopping) • Aletoriamente cambia la frecuencia del canal con el tiempo en

función del código PN.




• DSSS



27


• FHSS




• FHSS (2)





• Space Division Multiple Access (SDMA)

– Control de la energía radiada para cada usuario

en el espacio.

– Antenas sectorizadas.

– Áreas diferentes servidas por diferentes antenas

o lóbulos.

– Antenas inteligentes (conformación de haces,

Beamforming).



• SDMA(2)




• Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

– OFDM. Técnica de transmisión. Multiplexación por división

de frecuencia. Técnica de modulación multiportadora

digital.

– Divide un canal de alta velocidad en canales múltiples,

paralelos de baja velocidad.

– altas velocidades de transmisión de datos y disponibilidad.

– Utilizado en IEEE 802.11a,g (WLANs), WiMAX

(IEEE802.16), LTE, radio digital y televisión digital.

– Compensa efectos del canal sin complejos ecualizadores.




• OFDM (2)



28


• OFDM (3)

– La ortogonalidad requiere que el espaciamiento

entre sub-portadoras Δf = k/(TU) Hertz, donde TU

segundos es la duración del simbolo, y K es un

entero positivo, tipicamente igual a 1.

– Con N sub-portadoras, el ancho de banda total

sera B ≈ N·Δf (Hz).




• OFDM (4)




• OFDM (5)




Calidad de Fidelidad

• Cuantificar en que medida la señal

demodulada es una replica fiel de la señal

transmitida.

• Formas:

– Objetiva (SNR, BER) .

– Subjetiva (Inteligibilidad f(Índice de nitidez), Nota

Media de Opinión (MOS, Mean Opinion Score).



Calidad de Fidelidad(2)

• Relación señal a ruido FM.

– Salida del demodulador de un receptor monocanal.

– β=Δf/fm, (índice de modulación)

– Δf, Desviación de frecuencia

– fm, Frecuencia de señal moduladora (tono sinusoidal)

– fr, factor de ruido del receptor.


23

2

r

r m

ps

n KTf f



• Relación señal a ruido FM (2).

– Sistema con β=5/3 (canalización 25 KHz) y fm=3 KHz.

– En terminos de la tensión de entrada, si la impedancia

de RF es 50Ω


175.8 20log 10logr r m

SdB P dBm F f

N

145.4 ( )r r

SdB P dBm F dB

N

38.4 ( )r

SdB V dBu F dB

N

29


• Relación señal a ruido FM (3).

– BT es el ancho de banda de transmisión.

– Factor de mejora de FM


23

2

T

m

Bs c

n f n


23

2

T

m

B

f


• Características prácticas fidelidad FM.

– SNR interés puramente teórico.

– SINAD (Rec. UIT-R 331)

– Portadora modulada al 60% con un tono de

1000 Hz.



10log s n d

n d

p p pSINAD

p p


Dimensionamiento Interfaz Radio

• Determinación del número de recursos que deben

asignarse a un sistema de comunicaciones móviles

para que puedan efectuarse en ella las

comunicaciones con unas características de calidad

determinadas.

• Canales = recursos radio .

– FDMA. Un canal=una o dos frecuencias.

– TDMA. Un canal=dos intervalos de tiempo

– CDMA. Un canal= un código.

– OFDMA. Un canal=un numero definido de

subportadoras.



Dimensionamiento Interfaz Radio (2)

• Grado de Servicio (GoS, Grade of Service): mide

la dificultad de utilizar un canal cuando es

necesario realizar una comunicación.

• GoS: Probabilidad que una llamada en un grupo

de circuitos sea bloqueada (probabilidad de

bloqueo) o tenga que esperar un tiempo superior

a un valor especificado (probabilidad de espera).

• Objetivo del dimensionamiento: lograr un equilibrio

entre la calidad y el número de radiocanales

disponibles.



• Métodos de asignación de canales.

– Asignación rígida o proporcional: a un grupo

de M móviles se le asigna un radiocanal en su

zona de cobertura.

– Asignación troncal: a un grupo de M móviles

se les asigna un grupo de N canales. Una

estación móvil puede tomar cualquier

radiocanal.




• Tráfico telefónico (modelo clásico).

– Generador o fuente de llamadas. M elementos

productores de llamada.

– Conjunto de N servidores (radiocanales) o circuitos que

cursan las llamadas (N<<M).

– Régimen de llegada de las llamadas a los servidores de

tipo Poissoniano, con número de intentos de llamada por

unidad de tiempo constante, λ.

– El tiempo entre llegadas de llamadas sucesivas sigue

una ley exponencial negativa de tasa también igual a λ



30


• Tráfico telefónico (modelo clásico) (2).

– Tiempo de servicio (ocupación de un servidor o

radiocanal por llamada) variable según una ley

exponencial de tasa negativa μ (implica que duración

media de una llamada es H=1/ μ).

– Los estudios de tráfico y dimensionamiento se refieren a

la Hora Cargada (BH, Busy Hour).

– Si cada móvil efectúa, por término medio, L llamadas en

la BH, la tasa de oferta de llamadas es:



3600

ML



– Intensidad de tráfico (tráfico) ofrecido a los N servidores.

– El tráfico puede interpretarse como la relación entre el tiempo

total de ocupación de los radiocanales (si se logra cursar todas

las llamadas) y el tiempo de referencia. (Erlangs).

– Un aparato telefónico que efectué 1 llamada de 90 segundos de

duración media en la hora ocupada (BH), ofrece un tráfico:



3600

MLHA H

900.025 .

3600A E




– Si estando ocupando los N servidores, se genera una

nueva tentativa de llamada. Se dice entonces que hay

congestión o bloqueo en la red.

– Las redes se clasifican según la forma en que reacciona

el terminal ante una situación de bloqueo .

• Sistemas con pérdidas.

• Sistemas con espera.

– Cola infinita.

– Cola finita.

– Cola ordenada (FIFO)

– Cola de salida aleatoria.

– Cola con prioridades.




–El grado de servicio (GOS) para los

sistemas con asignación troncal es igual a

la probabilidad:

• De pérdida (para los sistemas con pérdidas).

• De espera superior a un tiempo determinado

(para sistemas con espera).





– Sistemas con pérdidas

• GOS=100p, siendo p la probabilidad de pérdida o de

bloqueo que viene dada por la denominada formula

Erlang B.

• Donde N es el número de radiocanales y A es la

intensidad de tráfico ofrecida por las fuentes.



100 100 ( , )GOS p B N A

0

!( , )

!

N

kN

k

A

Np B N AA

k



– Sistemas de perdidas (2)



31



– Sistemas de perdidas(3)

• Tráfico cursado

• Tráfico perdido

• Rendimiento de utilización de radiocanales



1 ,A B N A

,AB N A

A

N



– Sistemas con espera

• La probabilidad de que una llamada tenga que

esperar es función de la distribución Erlang C.



1

0

1,

!1 1

!

kN

Nk

C N AA N A

N A k

,,

1 ,

NB N AC N A

N A B N A



– Sistemas con espera (2)





– Sistemas de espera (3)

• La probabilidad de una espera W superior a un

tiempo dado Wo (Grado de Servicio), para las

llamadas que esperan es:



0% 100 ,GOS C N A p W W

0 0exp /p W W N A W H

0

0

% 100 , xp /

(%) 100 , xp ;

GOS C N A e N A W H

GOS C N A e N A W H



– Dimensionamiento de redes con asignación

rígida (y espera).

• Asignación rígida: redes pequeñas PMR.

• Un solo radiocanal en la zona de cobertura.

• No cola de espera de llamadas, sino un acceso

controlado. La llamada se realiza cuando se escucha

que el canal se encuentra libre.

• Dimensionamiento →Determinar el número de

móviles por canal para un GOS determinado.






rígida (2)

• N=1

• M(número de móviles)

• a(tráfico por móvil)



/M INT A a

3600

LHa

0(%) 100 xp 1 ;GOS A e A W H

0% 100 , xp /GOS C N A e N A W H

32




rígida (3)

• Ejemplo. Suponiendo que cada móvil efectúa L=1

llamada por BH con H=20 s y se desea un GOS del

5% (Wo=H).



1*200.0056

3600 3600

LHa E

% 5 100 xp 1

0.121

GOS A e A

A




rígida (4)

• Ejemplo(2).

– Si la red tiene un número de móviles mayor que el

calculado, es necesario contar con más radiocanales y

dividir los usuarios en grupos.

– Asignación proporcional: Conmutación manual a un canal

de otro grupo cuando el canal propio se encuentra ocupado.



/ 0.121/ 0.0056 21.6 21M INT A a INT INT




rígida (4)

• Ejemplo(3). NUMERO DE MOVILES PARA MULTIACCESO PROPORCIONAL

NUMERO DE MOVILES PARA MULTIACCESO PROPORCIONAL



Número de

canales, N

Tráfico total A Tráfico por

canal , ac

Número de

móviles M

1 0.121 0.121 21

2 0.242 0.121 42

5 0.605 0.121 105

10 1.21 0.121 210




rígida (5)

• Ventajas asignación proporcional:

– Sencillez de los equipos.

– Rapidez en el establecimiento de la llamada.

– Canal abierto (comunicación todos con todos).

– Señalización simple.

– Costo reducido.





– Asignación troncal

• Principio de concentración: un volumen limitado de recursos N,

se coloca a disposición de un número elevado M de potenciales

usuarios.

• En general N < < M.

• Es posible un funcionamiento eficiente: los usuarios utilizan los

recursos durante un tiempo limitado (en un momento

determinado solo una fracción de los usuarios se encuentra

activa).

• Requisito (principio de concentración) →acceso automático a los

recursos.





– Asignación troncal (2)

• Multiacceso = concentración de enlaces o troncal (trunking).

• Los N canales son un deposito de canales (pool) disponible a los

M usuarios.

• Mejora el GOS.

• No asignación rígida de frecuencias.

• Sistemas PAMR, sistemas celulares.

• Sistemas de radio troncalizado (Radio Trunking) . Asignación

troncal. Sistemas con espera. Dimensionamiento con Erlang C.

• Sistemas celulares. Asignación troncal . Sistemas con perdida.

Dimensionamiento con Erlang B.



33




• Requiere protocolos y técnicas de señalización eficaces y

rápidas (proceso de asignación de canales, reducir el efecto de

colisiones (tentativas simultaneas de llamadas) y gestión de

colas).

• Capacidad de señalización para ofrecer servicios adicionales

(datos, mensajes de estado y control, identificación de

terminales, prioridad de llamadas, etc).

• La capacidad de un sistema con asignación troncal (o de

concentración de enlaces), puede desbordar las necesidades de

un usuario concreto, por lo tanto se alquila la capacidad

excedente a terceros. → PAMR.





–Asignación troncal (4)

• Ventajas de los sistemas troncales: – Número elevado de móviles con pocos radiocanales.

– Buen desempeño.

– Señalización digital.

– Posibilidad de transmisión de datos.

– Amplia gama de servicios de llamadas.

– Formación sencilla de grupos cerrados de usuarios.

– Cierta privacidad.





–Asignación troncal (5)

• Desventajas – Canal no abierto.

– Lentitud en el establecimiento de la llamada.

– Dependencia del controlador del sistema.

– Mayor costo.






• Ejemplo. Asignación Proporcional. Una red de

comunicaciones móviles en que los terminales

realizan por termino medio una llamada por BH de

H=20s de duración. Se fija como objetivo GOS=5%.

(Ver Dimensionamiento Interfaz Radio (17))



1*200.0056

3600 3600

LHa E

0.121A 21M




• Ejemplo (2).

– Para concentración de enlaces (troncalizado) Sistema

con espera.

– GOS=5%

– N(1,2,5,10)

– De forma iterativa obtener A



/M INT A a3600

LHa

0(%) 100 , xp ;GOS C N A e N A W H




• Ejemplo (3). NUMERO DE MOVILES PARA MULTIACCESO TRONCAL



Número de

canales, N

Tráfico total A Tráfico por

canal , ac

Número de

móviles M

1 0.121 0.121 21

2 0.7 0.35 125

5 3.23 0.646 581

10 7.94 0.794 1429

34



– Dimensionamiento de los sistemas troncales

• Dimensionamiento → problema directo →

N(radiocanales) ? M GOS.

• Dimensionamiento → problema inverso → M? N

(radiocanales) y GOS.

• El dimensionamiento es para los radiocanales de

tráfico a los cuales debe añadirse el (los)

radiocanal(es) de control y/o señalización.





– Dimensionamiento de los sistemas troncales(2)

• Problema directo. (Calculo de N radiocanales)

– GOS(%)=5

– Tiempo de espera: W0=20s.

– Duración media de las llamadas: H=20s.

– Número de terminales: M:1000

– Número promedio de llamadas en la hora cargada: L=1



1000 1 205.56

3600 3600

MLHA E




• Problema directo. (Calculo de N radiocanales) (2)

– Iterativamente.



1

0

1,

!1 1

!

kN

Nk

C N AA N A

N A k






– N=7.

» C(7;5.56)=0.474

» exp(-(7-5.56))=0.237

» Producto=0.11(11%). Insuficiente

– N=8.

» C(8;5.56)=0.263

» exp(-(8-5.56))=0.086

» Producto=0.023(2.3%<5%). Luego N=8.







– Se necesitarán 8 canales de tráfico más un canal de

señalización.

– El tiempo medio de espera será:

– Las necesidades operativas crecen y se habilitan nuevos

terminales. ¿Cuántos terminales adicionales podrá admitir

la red con los N radiocanales? (problema inverso).



20

, 0.263 2.28 5.56

HW C N A s

N A




• Problema inverso. Cálculo del número de terminales

M, conocidos el número de radiocanales N y el GOS.

L y H son conocidos.

– iterativamente



1

0

1,

!1 1

!

kN

Nk

C N AA N A

N A k


35




• Problema inverso (2).

– Se obtiene A y con este M.



/M INT A a

3600

LHa





– Condiciones del ejemplo anterior. Se admite un GOS=30%.

– Iteración.

– Incremento de 296 móviles.



7.2A E

1 200.0056

3600 3600

LHa E

/ 1296M INT A a





– La eficiencia de los sistemas troncales disminuye a medida

que aumenta el número de canales.

– La mayoría de los sistemas prácticos se limita a 20 canales.

– Para mayor capacidad se debe disponer de más de un

sistema.

• Se ha considerado un tráfico uniforme.





– Dimensionamiento sistemas con perdidas.

• Caso de la telefonía móvil publica (PMT).

• En PMT, 1%<=GOS<=2% y el tráfico por terminal, de

17 a 25 mE.



100 100 ( , )GOS p B N A

0

!( , )

!

N

kN

k

A

Np B N AA

k



– Dimensionamiento sistemas con perdidas(2)

• Problema directo. N (radiocanales)? M y GOS.

• Datos

– M=500 terminales.

– a=20mE. Intensidad de tráfico por terminal.

– GOS=1%






• Problema directo (2).

– Iterativamente o por tabla se determina N.

– Tráfico ofrecido



100 ( , )GOS B N A

0

!( , )

!

N

kN

k

A

Np B N AA

k

3500*20*10 10A M a E

36




• Problema directo (3).

– De la tabla B(N;A)=B(N,10E) para GOS=1%.

» N=17 → A=9.65

» N=18 → A=10.4

– Se elige 18 canales.






• Problema inverso. M? N y GOS.

• Se determina A por iteración o tabla.

• Se calcula M



/

522

M INT A a

M




• Ejemplo: Una portadora GSM ofrece 7 canales de

tráfico. Calcular el número de terminales que se

puede dar servicio para un GOS del 1% si el tráfico

por terminal es 25mE.

– Tabla. B(N;A)=B(7;A); GOS=1% → A=2.5E

– Se pueden atender 100 móviles.



/ 2.5 / 25 100M INT A a INT mE


• Dimensionamiento redes radiopaquetes.

– En comunicaciones móviles se realiza

transmisión de datos por modulación directa.

– Existen canales comunes de señalización

digital.

– Dimensionamiento busca evaluar la capacidad

de estos canales.

– MS→BS. Multiacceso. Protocolos que regulan

esta operación. Técnicas de acceso aleatorio

(random access) o de contienda (contención).




• Dimensionamiento redes radiopaquetes(2).

– Acceso aleatorio → No se puede predecir los momentos

en que un terminal emitirá sus paquetes y todos los

terminales compiten ya que no existe un control

centralizado.

– Uno de los protocolos más utilizados hoy en dia es el

ALOHA ranurado (S-ALOHA, slotted ALOHA).

– Tiene una inestabilidad inherente. Cuando sobrepasa el

punto de saturación, la situación es caótica, y la

capacidad se reduce considerablemente (sistema

multiacceso inestable).





– En el enlace de bajada. No multiacceso. La BS

envía mensajes dirigidos a MSs concretas. (no

hay contienda)

– Dimensionamiento → Obtención de la

capacidad de transmisión de paquetes con éxito

para un canal.

– Se compara esa capacidad con la oferta de

tráfico para verificar si basta un solo canal de

señalización o si son necesarios más.



37



– Modelo de tráfico.

• Fuente de tráfico: un número elevado de usuarios

que emiten paquetes de longitud constante hacia el

receptor.

• Perturbaciones en el medio (ruido, interferencia)

• En el medio se pueden producir colisiones totales o

parciales .

• Métodos que confirmen al transmisor la recepción

correcta del paquete.

• Las retransmisiones no son inmediatas.





– Protocolo S-ALOHA

• El tiempo se divide en intervalos (slots) de tamaño

uniforme e igual al tiempo de transmisión de un

paquete.

• Todos los móviles se encuentran sincronizados con la

red o sistema.

• Los paquetes no colisionan o colisionan totalmente.











