Espectro Radio Eléctrico
TIPOS DE COM UNICA UNICACIO CIONES NES M ÓV ÓVILE ILES S PRESENTADO POR: Mg.Ing. Wilbert Chávez Irazábal
CLASIFICACION SEGÚN LA UIT Según la UIT, La definición de C de C omu omunic nicac acion iones es Mó Móvi viles les se da cu cuan ando do exist exi stee al men menosun osun term termin inalcuya alcuya ubic ubicaci aciónse ónse des despl plaza aza, requiriéndose servicio durante ese desplazamiento.
Una posible clasificación, puede ser la siguiente: Sistemas vía satélite (INMARSAT, IRIDIUM, GLOBALSTAR) Redes de área extensa de transmisión de dat os (WATM) Redes móviles privadas (Wirel ess Ethernet, HF) Redes de telefonía celular públ icos (AMPS, GSM, GPRS, UMTS, LTE) Redes de telefonía sin hilos (DECT) Redes domésticas (Home RF) Redes de área personal (Bluetooth)
COMUNICACIONES MOVILES
Clasificaciónsegún la ETSI:
Clasificación según la ETSI: 1.-Radiotelefonía de Corto Alcance (RTCA): También denominados radio convencional o "Walkie-Talkies", son sistemas de comunicación símplex, a una o dos frecuencias, o semi-dúplex, a los que se les asigna una serie de frecuencias para que cualquiera pueda utilizar siempre que estén libres.
2.- Radiotelefonía de Grupo Cerrado (RTGC): También denominados sistemas "trunking". Son sistemas en los que un conjunto de canales de radio soporta a todo un colectivo de usuarios móviles, gracias a un sistema dinámico de asignación de frecuencias. 3.-TETRA (Trans-European Trunked RAdio system): El ETSI ha definido un sistema de trunking, al que se ha denominado TETRA, que soporta voz y datos. 4.- Digital Short Range Radio (DSRR): Define un transceptor de radio de baja potencia del servicio de radio móvil privada, diseñado para ofrecer comunicaciones, tanto de voz co mo de datos, vía radio en distancias co rtas y capaz de trabajar en la banda medica, en modo simplex a una frecuencia, para lo que se le asigna la banda de 933-935 MHz, y/o en modo semi-dúplex con dos frecuencias en la banda 933-935 MHz emparejada con 888-890 MHz.
"Walkie-Talkies",
Clasificaciónsegún la ETSI:
Digital Short Range Radio ( DSRR)
Clasificaciónsegún la ETSI: 5.- El DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications): El DECT es esencialmente una tecnología genérica de acceso radio para comunicaciones inalámbricas en distancias cortas. Esta diseñado para soportar altas densidades de tráfico, a distancias reducidas - típicamente 300 metros, aunque podría ampliarse considerablemente para aplicaciones específicas. El DECT se aplica a cualquier tipo de comunicaciones inalámbricas, no sólo a telefonía convencional. Actualmente, el DECT permite el envío de mensajes de texto, acceso RDSI básico 2B+D. velocidades de transmisión de hasta 522 kbps para aplicaciones multimedia.
TÉCNICAS DE TRANSMISIÓN
TÉCNICAS DE TRANSMISIÓN
¿Por que Utilizar Si mulcast?
Simulcast Provee cobertura en un amplio área introduciendo varios transmisores que emiten la misma frecuencia de forma simultánea. Los emplazamientos "Simulcast" suelen solaparse. Los usuarios pueden recibir- comunicaciones independientemente de donde se hallen en el sistema.
Para ampliar la cobertura con frecuencias mínimas. Simulcast también puede ser utilizado para multiplicar la cantidad de canales disponibles desde diferentes pares de frecuencia no tienen que ser utilizados en cada sitio repetidor.
¿Qué problemas se tiene al u tilizar Simulcast? Simulcast requiere un diseño del sistema más complejo Hay una ligera degradación en la calidad de audio en las zonas de solapamiento. La transmisión simultánea requiere un hardware más costoso que un sistema convencional de radio.
Alteración de Señales
TÉCNICAS DE TRANSMISIÓN
Multicast Este proporciona un amplio área de cobertura a través de múltiples emplazamientos que se solapan y que util izan conjuntos diferentes de frecuencias.
PROPAGACION RADIO ELECTRICO
Definiciones de factor de ruido SNR
i • General f = SNR o
Ruido en el receptor
• Dipolo (antena): “ fuente de ruido”
f ant
Tant
Tant T0
• Cuadripolo: “añade ruido”
f cuad
g Tcuad
Tcuad T0
1
Tcuad (f cuad
1)T0
Para un cuadripolo pasivo a T0: f cuad = l = 1/g • Sistema
N kT0 f sisW
f sis f a f sis
1 l ar
Ttotal a la entrada T0
N: potencia de ruido
l tr 1 f pa 1 l d 1 f r 1 1 1 g pa g pa l ar l ar l tr l ar l tr l ar l tr l d
Ttotal
Calidad en Comunicaciones Digitales
Modulaciones digitales • Modulaciones utilizadas en Comunicaciones Móviles – BPSK
N kT0 f sisW
N: potencia de ruido
– QPSK – GMSK (equivalente a BPSK con conformación de pulsos) – En los últimos años se han introducido 8-PSK, 16-QAM.
EB N0
W S R N
S N 0R
S kT0f sisR
S: potencia de señal R: tasa binaria
Eb /N0=SNR/(eficiencia espectral) S/N: SNR R/W: eficiencia espectral (bps/Hz)
• Receptor: – Para símbolos independientes: Filtro adaptado (óptimo) – En presencia de ISI: Filtro adaptado y algoritmo de Viterbi (óptimo) o ecualizador (subóptimo).
• Conformación de pulsos: – Reducción de lóbulos laterales – Posible ISI.
Modulaciones en los Móviles Modulación MSK
Modulación MSK
Es una señal PSK que tiene como moduladora la función coseno alzado, técnicamente, es una señal OQPSK que usa un señal senoidal en vez de la típica función rectangular. Tiene una eficiencia espectral alta, por el hecho de usar un filtro de coseno alzado, y de tener una envolvente constante, lo que facilita la detección. Además, como máximo puede haber un desfase de pi/2 (debido a que es OQPSK) , lo que hace que l os lóbulos secundarios no sean tan grandes.
Modulación GMSK(GaussianMinimum Shift Keying ) El GSMK deriva de la modulación MSK, y funciona pasando los datos modulantes a través de un filtr o Gaussiano de premodulación, lo que estabiliza las variaciones de las frecuencias instantáneas a través del tiempo, y reduce los lóbulos latera les en el espectro transmitido.
Modulación QPSK
Codificación de canal
Modulación QPSK
Tipos de códigos: • Detección de errores / corrección de errores. • Bloque / convolucional / turbo.
Formas de decodificación: • Soft / hard.
Utilización en Comunicaciones Móviles: • Código externo: detector (bloque) • Código interno: c orrector (convolucional o turbo; a veces bloque) • Entrelazado.
Codificación de canal ·· · Bits de fuente
Código externo
Código interno
Detector
Corrector (FEC)
Bloque
Convolucional / Turbo / Bloque
Entrelazado
Hay que distinguir EB/N0 de fuente y de canal . Normalmente se utiliza la de fuente (es decir, considerando l a tasa binaria de fuente).
Modulador
Efectos de la codificación de canal: (1) (–)Reducción de EB/N0 de canal, para una EB/N0 de fuente dada •
Canal (propagación) ·· ·
Debido al aumento dela tasa binaria trascodificar
(2) (+) Capacidad correctora (3)(–) Aumento de la tasa binaria
·· ·
Decod. ext.
Bloque: correcto o erróneo. Si erróneo: eliminación o retransmisión (ARQ).
Decod. int.
Desentrel.
Demod.
• (1) y (2) afectan a laBER final. El código es útil cuando (2) supera a (1).
Soft / Hard
• Aumento detasabinariaafectaal ancho debanda, salvoen sistemas de espectro ensanchado.
Acceso múltiple Ganancia de codificación
Ejemplo: código BCH (n=127,k=36)
0
10
10-1
(ver apuntes de apoyo)
(b)
(a) BER sin código
10-2
(b) BER de canal con código (a)
10-3
R E B10-4
(c) BER de fuente con código
(c) 10-5 10-6
5
6
7
+ Sencillez − Número de equipos en la base; poca flexibilidad en los canales; para incluir señalización asociada
dificultad
• TD MA
Ganancia de codificación: reducción de EB/N0 para una calidad objetivo
+ Menos equipos; flexibilidad para canales de distinta señalización asociada
Zona útil: ganancia positiva
− Sólo digital; sincronización estricta; interferencia en equipos (p. ej. de audio, típico sonido molesto en altavoz cuando suena un móvil cercano)
10-7 4
• FD MA
8
Eb/N0 (dB)de fuente
capacidad; facilidad para
• C DM A + Flexibilidad (como TDMA); más capacidad (discutible en algunos escenarios)
k: bits antes de codificar
k/Tbloque: R antes de codificar
n: bits tras codificar
k/Tbloque: R tras codificar
− Sólo digital; control de potencia muy estricto; tecnología compleja
Acceso múltiple
Acceso múltiple
• OFDMA + Mayor eficiencia espectral. + Inmunidad a las interferencias − Probabilidad de colisión − Retardo de tiempo.
• SCFDMA + Robusto ante los valores nulos del espectro . − Complejidad en el transmisor.
• Los sistemas siempre incluyen una componente FDMA. De acuerdo con esto, existen − Sistemas FDMA. Ej.: AMPS. − Sistemas FDMA/TDMA. Ej.: GSM. − Sistemas FDMA/CDMA. Ej.: UMTS. − ···
• Se llama radiocanal a la unidad mínima de la división FDMA. Suele ir asociado a una frecuencia portadora − Ej.: en GSM un radiocanal (portadora) ocup a unos 200 kHz. Se divide en 8 intervalos de tiempo, según una estructura TDMA.
