INTRODUCCIÓN A LAS TECNOLOGÍAS DE TELEFONÍA CELULAR
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Introducción a las Tecnologías de Telefonía Celular
INTRODUCCIÓN A LAS TECNOLOGÍAS
DE TELEFONÍA CELULAR
Consejo Profesional de Ingeniería de
Telecomunicaciones, Electrónica y Computación
Ciudad Autónoma de Buenos Aires
Jueves 29 y Viernes 30 de mayo de 2003
Disertante: Ing. Raúl O. Viñales
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Antecedentes de la Telefonía Celular
1946 - Se introduce el primer servicio público de telefonía móvil en las veinticinco
ciudades más grandes de Estados Unidos.
Cada sistema constaba de un transmisor de alta potencia y una torre muy alta para
cubrir distancias de hasta 50 km. Estos sistemas FM usaban 120 KHz de ancho de
banda en RF en el modo half-duplex (una sola persona puede hablar por vez) aunque
el espectro vocal ocupa sólo 3 KHz.
Este gran ancho de banda en RF se necesitaba por la gran dificultad de fabricar filtros
de RF ajustados y los amplificadores receptores de RF de bajo ruido.
1950 - La FCC duplica el número de canales telefónicos móviles en base a la mejora
de la tecnología, que permite cortar el ancho de banda de RF en 60 Khz
1960 - Mitad de esta década, el ancho de banda de RF era de 30 KHz.
Por lo que desde los años 40 hasta mitad de los 60, sólo hubo un incremento de 4
veces en la eficiencia del espectro.
Al mismo tiempo se introdujo el IMTS (Improved Mobile Telephone Service) por lo que
las compañías telefónicas comenzaron a ofrecer sistemas telefónicas móviles full-
duplex, auto-dial y auto-trunking.
Pero lamentablemente, este servicio se saturó inmediatamente en casi todas las
ciudades.
Durante los años 1950 y 1960, los laboratorios Bell, AT&T y otras compañías
telefónicas de todo el mundo investigaron la teoría y las técnicas de la radiotelefonía
celular, el concepto de dividir una zona en pequeñas celdas, en las cuales se reusan
las frecuencias para incrementar el espectro disponible a expensas de una utilización
de mayor infraestructura.
AT&T propuso este concepto de telefonía móvil celular a la FCC en 1968 y la
tecnología estuvo disponible a finales de los años 70
En 1983, la FCC asignó 666 canales duplex que ocupan un espectro de 40 MHz en la
banda de 800 MHz y cada canal tiene un ancho de banda de 30 KHz, para el
denominado sistema AMPS (Advanced Móvil Phone System)
La FCC dispuso que cada ciudad podría tener dos operadores de telefonía celular
para asegurar la competencia, por lo que los 666 canales de radio se dividen en dos
sistemas de 333 canales cada uno.
En 1989, la FCC agregó 166 canales de radio para dar respuesta al rápido crecimiento
de la demanda
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Advanced Mobile Phone Systems (AMPS)
Interface de aire
Se usa un canal de control (set up o paging) en cada Radiobase para alcanzar en
forma simultánea a todos los móviles para avisarles de las llamadas entrantes y para
que se muevan a un canal de voz.
El canal Forward Control Channel (FCC) transmite constantemente datos a 10 Kb/s en
código binario FSK.
Las transmisiones del canal FCC contienen mensajes de overhead y mensajes de
control de la estación móvil.
Los canales Forward Voice Channel (FVC) y Reverse Voice Channel (RVC), se usan
para transmisiones de voz en el enlace de ida y de retorno.
Mientras los canales de voz están en uso, se usan tres técnicas de señalización
adicionales para permitir la supervisión de la estación móvil desde la Radiobase.
Dos señales de supervisión son: 1) SAT (Supervisory Audio Tone) y
2)ST (Signaling Tone)
Además, se utiliza una señalización de datos de banda ancha en el canal de voz para
proveer mensajes tipo ráfagas para ajustar la potencia o iniciar un hand-off. Se usa la
técnica blank-and-burst, donde se elimina el audio y se reemplaza por una ráfaga de
gran ancho de banda a 10 Kb/s usando modulación FSK. La duración de esta ráfaga
es menor de 10 ms, por lo cual es virtualmente imperceptible al usuario del canal de
voz.
Señales de Supervisión (SAT y ST)
Los tonos SAT son tres frecuencias ubicadas en 5.970 Hz, 6.000 Hz y 6030 Hz.
Una dada Radiobase transmitirá constantemente 1(uno) de los 3(tres) tonos SAT en
cada canal de voz mientras están en uso.
El tono SAT se superpone en el canal de voz en ambos sentidos ida y retorno y es
inaudible para el usuario.
La frecuencia particular SAT designa una Radiobase en particular para el móvil y es
asignada por el MSC, para cada llamada.
Debido a que todo sistema celular debe tener muchas Radiobases co-canales en una
pequeña región geográfica, el tono SAT le permite al móvil y a la Radiobase conocer
cual de las tres Radiobases co-canales está manejando la llamada. Cuando se asigna
el canal de voz, el FVC desde la Radiobase, comienza a transmitir el SAT. Cuando el
móvil comienza a monitorear el FVC, se detecta, filtra y demodula el tono SAT desde
la Radiobase y entonces reproduce el mismo tono para transmitirlo en forma continua
en el RVC hacia la Radiobase.
Este reconocimiento es necesario para que permanezca un canal de voz dedicado.
Si el tono SAT, no está presente o se detecta en forma incorrecta dentro de un
intervalo de 1(un) segundo, la Radiobase y el móvil terminan la transmisión y el MSC
usa un canal vacante para nuevas llamadas.
La transmisión de SAT desde el móvil se suspende un instante durante el blank-and-
burst en el RVC. La detección y el reenvío del SAT, desde el móvil debe realizarse
cada 250 mseg.
En muchas oportunidades, las llamadas celulares terminan prematuramente, debido a
la interferencia o la detección incorrecta del tono SAT, en el terminal móvil o la
Radiobase.
El tono de señalización ST es una ráfaga de datos que señaliza la terminación de la
llamada por parte del usuario. Este es un mensaje de terminación de llamada que
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consiste en una ráfaga de 1s y 0s, que envía el móvil sobre el canal RVC durante 200
mseg. A diferencia de los mensajes blank-and-burst que suspenden en forma
transitoria la transmisión del tono SAT, el tono ST se envía en forma simultánea con el
tono SAT.
La señal ST le avisa a la Radiobase, que el móvil terminó la comunicación. En efecto,
cuando un usuario termina una llamada o apaga el terminal durante una conversación,
el móvil envía en forma inmediata un tono ST.
De esta manera la Radiobase puede discriminar entre la comunicación terminada en
forma deliberada por el usuario y aquella que es eliminada por el sistema.
Codificación de los Mensajes blank-and-burst
Los canales de voz de AMPS, llevan flujos de datos de banda ancha(10 kb/s) para la
señalización blank-and-burst.
El flujo de datos de banda ancha se codifica de tal manera que cada uno binario NRZ
se representa por una transición de cero a uno y cada cero binario NRZ se representa
por una transición de uno a cero. Este tipo de código se denomina Manchester y la
ventaja de usarlo es que la energía de la señal codificada se concentra en el espectro
de 10 KHz
y sólo una parte muy débil en la banda de 4 KHz.
Por lo tanto, un flujo de datos transmitido sobre un canal de voz puede ser fácilmente
detectado dentro de un canal de RF de 30 KHz, es difícilmente audible para el usuario
y puede ser pasado sobre líneas telefónicas que tienen circuitos de bloqueo de
continua.
El código Manchester se usa en las transmisiones de blank-and-burst sobre los
canales de voz y de control.
Tratamiento de la llamada
Primero analizamos el caso de una llamada desde la Red Pública (PSTN) a un móvil
de una Red Celular.
La Central de Conmutación Móvil (MSC) hace que se origine una señal de búsqueda
(paging) con el número MIN (Móvil Identifier Number), en cada uno de los FCC de
todas las Radiobases.
Si el celular buscado recibe esta señal, responde con una señal de reconocimiento en
el RCC.
El MSC cuando recibe este reconocimiento, hace que la Radiobase asigne un FVC y
un RVC (par) al celular en cuestión. La Radiobase también asigna un tono SAT y un
código VMAC (Voice Mobile Attenuation Code), cuando se mueve la comunicación a
un par de canales de voz.
El tono SAT tiene uno de tres frecuencias posibles que permite que la Radiobase y el
móvil se reconozcan ambos y se diferencien de los usuarios co-canales situados en
diferentes celdas.
El código VMAC instruye al celular a transmitir a una determinada potencia,
dependiendo de la cercanía que tiene a la radiobase.
En el canal de voz se usa una señal de datos FSK, en el modo blank-and-burst
(ráfagas) entre la radiobase y el celular para iniciar hand-offs, cambiar la potencia de
transmisión del celular y proveer otros datos del sistema.
Estas ráfagas de datos, permiten que el MSC los envie, en el canal de voz,
suspendiendo en esos instantes la voz y el tono SAT, siendo imperceptible para el
usuario.
Cuando el móvil inicia la llamada , este origina un mensaje en el RCC, transmitiendo
su número MIN y ESN, el SCM (Station Class Mark) y el número telefónico de destino.
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La Radiobase recibe esta información y la envía al MSC, que chequea si el móvil está
correctamente registrado y la conecta a la PSTN, asignando la llamada al par de FVC
y RVC con un SAT específico y VMAC y comienza la conversación.
Durante una conversación en curso, el MSC origina numerosos comandos de ráfaga
que conmuta los móviles entre diferentes canales de voz y radiobases en función de la
situación geográfica del móvil.
La decisión de ejecutar un hand-off la toma el MSC cuando el nivel de la señal en el
RVC de la radiobase a la cual está conectado el móvil, cae por debajo de un cierto
nivel de umbral o cuando el tono SAT experimenta un cierto nivel de interferencia.
Los umbrales se ajustan en el MSC por el Operador estando sujetos a mediciones
continuas y se deben cambiar periódicamente para tener n cuenta el crecimiento de
los clientes, la expansión del sistema y el cambio de los patrones de tráfico.
El MSC usa receptores scanning llamados receptores locales en las radiobases para
determinar el nivel de señal de los móviles que aparecen como necesitando un hand-
off.
Cuando llega una nueva llamada desde la PSTN u otro móvil y todos los canales de
voz de una determinada Radiobase están ocupadas, el MSC deja la línea PSTN
abierta mientras instruye a esa Radiobase a enviar un mensaje directo (direct retry) al
móvil dentro del canal FCC. Esto fuerza al móvil a conmutar a un canal de control
diferente (Radiobase distinta) para asignar un par de canales de voz. Dependiendo de
las condiciones de Radiopropagación, la localización del móvil y el tráfico en la nueva
Radiobase, este encaminamiento forzado puede resultar exitoso o no.
Varios factores contribuyen a degradar el servicio celular, perdiendo o bloqueando
algunas llamadas.
Los más importantes son: la performance del MSC, el tráfico en una determinada área
geográfica, el plan específico de reuso de frecuencia, la relación del número de
radiobases a la cantidad de usuarios móviles, las condiciones de propagación y los
umbrales para ejecutar el hand-off.
Mantener un servicio perfecto y una calidad total en sistemas celulares que funcionan
en áreas de gran densidad es muy complejo, debido a la dificultad de determinar una
cobertura precisa para todos los usuarios.
En las grandes áreas metropolitanas, es común tener entre un 3 a un 5 % de llamadas
caídas y un 10% de bloqueo durante condiciones de gran tráfico.
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UNITED STATES DIGITAL CELULAR (IS-54)- D-AMPS
El sistema analógico AMPS no estaba diseñado para soportar las necesidades de
tráfico de las grandes ciudades.
En los últimos años de 1980 se desarrolló el sistema USDC, basado en TDMA (Time
División Múltiple Access) que soporta 3 (tres) usuarios por cada canal AMPS,
utilizando el mismo esquema de FDD con una separación de 45 MHz.
El modo dual USDC/AMPS se estandarizó como Interim Standard 54 (IS-54) por la
Electronic Industries Association y la Telecommunications Industries Association
(EIA/TIA) en 1990.
El sistema USDC se diseñó para compartir las mismas frecuencias, el plan de reuso
de frecuencias y las estaciones base de AMPS, de tal manera que las estaciones base
y los terminales móviles podrían equiparse con ambas tipos de canales AMPS y USDC
en el mismo equipo.
Al soportar ambos sistemas, los operadores son capaces de proveer a los nuevos
clientes con teléfonos USDC y reemplazar gradualmente las radiobases AMPS, canal
por canal.
Al ser compatible con AMPS, el sistema USDC se denomina también D-AMPS.
En áreas rurales de Estados Unidos, los sistemas AMPS usan sólo 666 de los 832
canales. En estas áreas, los canales D-AMPS pueden instalarse en un espectro
extendido para soportar los terminales D-AMPS con la posibilidad de hacer roaming
desde las áreas metropolitanas.
En las áreas urbanas donde todos los canales están en uso se seleccionan
determinadas frecuencias en las radiobases de alto tráfico y se convierten al standard
digital D-AMPS.
En las grandes ciudades, el cambio gradual de AMPS a D-AMPS, resulta en un
incremento temporario de la interferencia y la caída de llamadas en el sistema AMPS,
ya que cada vez que agregamos canales digitales esto se basa en la disminución de
canales analógicos.
Por lo tanto, se debe balancear muy bien la cantidad de terminales analógicos y
digitales con el cambio de AMPS a D-AMPS.
Para mantener la compatibilidad con los terminales AMPS, los canales de control de
ida y retorno, usan idéntica señalización que en AMPS.
Mientras los canales de voz usan la modulación Pi/4 DQPSK a una tasa de 48,6 Kb/s,
los canales de control usan la misma modulación FSK de 10 Kb/s.
CANALES D-AMPS
El sistema D-AMPS, adiciona a los 42 canales de control AMPS, otros 42 canales
denominados canales de control secundarios.
Por lo tanto, el sistema D-AMPS puede duplicar la cantidad de tráfico sobre los
canales de control.
Los operadores pueden usar estos canales de control secundarios para el sistema
D-AMPS únicamente, ya que los terminales AMPS, no monitorean estos canales.
Mientras se convierte un sistema AMPS a D-AMPS, el operador puede programar el
MSC para enviar señales de búsqueda (pages) para los terminales D-AMPS, sólo en
los canales de control secundarios mientras que el tráfico existente en AMPS se envía
sólo en los canales AMPS.
De esta manera, los terminales D-AMPS sólo monitorean los canales de control de ida
secundarios cuando operan en el modo D-AMPS.
Con el tiempo, cuando la cantidad de terminales D-AMPS aumenta notablemente y se
hacen necesarios canales de control adicionales, los mensajes de D-AMPS se pueden
enviar simultáneamente por los canales de control primario y secundario.
El canal de voz digital ocupa 30 KHz de ancho de banda en los enlaces de ida y
retorno y soporta un máximo de 3 (tres) usuarios.
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Cada canal de voz soporta un esquema TDMA, que provee 6 (seis) slots de tiempo.
Cada usuario utiliza 2 (dos) slots, el usuario 1 ocupa los slots 1 y 4, el usuario 2 ocupa
los slots 2 y 5 y el usuario 3 ocupa los slots 3 y 6.
En cada canal de voz, se colocan 4 (cuatro) canales de datos en forma simultánea.
Definimos primero el canal de tráfico digital (DTC) que lleva la información del usuario
(voz o datos) y luego 3 (tres) canales de supervisión.
El RDTC (retorno) se establece en el sentido terminal móvil a radiobase y el FDTC
(ida) en el sentido de la radiobase al terminal.
Los 3 (tres) canales de supervisión se denominan :
CDVCC (Coded Digital Verification Color Code)
SACCH (Slow Associated Control Channel)
FACCH (Fast Associated Control Channel )
El CDVCC es un mensaje de 12 bit que se envía en cada slot de tiempo y su función
es similar a la de los tonos SAT en AMPS.
El CDVCC es un número de 8 bit entre 1 y 255, que es protegido con 4 bits de código
Hamming (12,8)
La radiobase transmite un valor CDVCC en el canal de voz de ida y cada terminal que
está usando el canal TDMA debe recibir, decodificar y retransmitir el mismo valor
CDVCC hacia la radiobase en el canal de voz de retorno.
Si el handshake CDVCC no es completado propiamente, entonces el slot de tiempo
será tomado por otros usuarios y el transmisor del terminal se apaga
automáticamente.
El SAC se envía en cada slot de tiempo y provee un canal de señalización en paralelo
con la voz digital. El SACCH lleva varios mensajes de control y supervisión entre el
terminal móvil y la radiobase.
SACCCH provee mensajes cortos sobre muchos slots de tiempo consecutivos y se
usa para comunicar cambios en el nivel de potencia y requerimientos de efectuar
hand-off.
El SACCH también es usado por el terminal para reportar los resultados de las
mediciones del nivel de señal de las radiobases vecinas de tal manera que la
radiobase puede implementar un hand-off asistido (MAHO)
El FACCH es otro canal de señalización que se usa para enviar mensajes de control o
tráfico especializado de datos entre la radiobase y los terminales. Los datos FACCH
cuando se transmiten toman el lugar de la información de datos del usuario, como ser
la voz, dentro de la trama (frame).
El FACCH soporta la transmisión de tonos duales multifrecuencia (DTMF), que es
información del teclado, instrucciones de liberación de llamadas y requerimiento del
estado del terminal o de hand-off asistido (Mobile Assisted Hand-off)
El FACCH, también provee una enorme flexibilidad ya que permite a los operadores
manejar tráfico interno a la red celular si el canal DTC está vacío durante algunos de
los slots del TDMA. Los datos FACCH son tratados como los datos de voz, ya que es
paquetizado e intercalado para colocarla en el slot.
No obstante a diferencia de los datos de voz, que protegen sólo ciertos bits con la
codificación de canal, los datos de FACCH usan un código de canal convolucional con
tasa ¼ para proteger todos los bits que se transmiten en un slot.
Se observa en la figura 1 que la trama del sistema D-AMPS consiste de 6 slots que
soportan 3 canales de tráfico, siendo la duración de la trama de 40 mseg.
Como el sistema D-AMPS utiliza FDD, existen slots de ida y de retorno, operando
simultáneamente.
Cada slot se diseña para llevar datos de voz intercalados entre dos tramas adyacentes
del codificador de voz.
La duración de la trama del codificador de voz es 20 mseg, es decir, la mitad de la
trama TDMA.
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El standard D-AMPS requiere que los datos de dos tramas adyacentes del codificador
de voz se envien en un slot particular.
El codificador de voz D-AMPS produce 159 bits de datos de voz codificados en una
trama de 20 mseg, pero la codificación de canal le da a cada trama de voz codificada
hasta 260 bits para el mismo período de 20 mseg.
Si el FACCH se envía en lugar de los datos de voz, una trama de los datos de voz
codificados se reemplazan con un bloque de datos FACCH y los datos FACCH dentro
de un slot está compuesto por dos bloques de datos FACCH adyacentes.
En el canal de voz de retorno, cada slot consiste de dos ráfagas de 122 bits y un burst
de 16 bits (para un total de 260 bits por slot) desde dos tramas de voz intercaladas (o
bloque FACCH).
Además se envían 28 bits de sincronismo, 12 bits de los datos SAC, 12 bits de
CDVCC y 12 bits de tiempo de guarda y ramp-up.
En el canal de voz de ida, cada slot consiste de dos ráfagas de 130 bits de dos tramas
de voz intercaladas (o datos FACCH si no se envía la voz), 28 bits de sincronismo, 12
bits de datos SAC, 12 bits CDVCC y 12 bits de reserva.
Por lo tanto, hay un total de 324 bits por slot en el canal de ida y de retorno y cada slot
dura 6,667 mseg.
Los slots en los canales de ida y de retorno están escalonados en el tiempo por lo cual
el slot 1 del frame N en el canal de ida, empieza exactamente 1 slot + 44 símbolos (
324 bits + 88 bits= 412 bits) después del comienzo del slot 1 del frame N del canal de
retorno.
Esto permite que los terminales utilizen una llave de transmisión/ recepción, en lugar
de un duplexer para la operación full duplex con el enlace de ida y retorno.
D-AMPS provee la posibilidad de ajustar el tiempo de escalón entre el slot de ida y
retorno en incrementos de medio slot, de tal manera que el sistema puede sincronizar
nuevos terminales a los cuales se les asigna un slot.
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GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE (GSM)
El sistema GSM es un standard de segunda generación que se diseñó para solucionar
los problemas de fragmentación de los sistemas de primera generación desarrollados
en Europa. Las normas de GSM, están definidas por el ETSI (European Technical
Standards Institute).
Servicios GSM
Los servicios ofrecidos por GSM siguen las guías de RDSI (Red Digital de Servicios
Integrados) y se clasifican en Teleservicios y Servicios de Datos.
Los Teleservicios incluyen la telefonía y los Servicios de Datos la comunicación
Computadora a Computadora y Tráfico de Conmutación de Paquetes.
Los servicios de Telefonía incluyen llamados de emergencia y facsímile.
Los servicios de datos incluyen protocolos de conmutación de paquetes y datos entre
300 b/s y 9,6 kb/s. Los datos se pueden transmitir en el modo transparente(donde
GSM provee una codificación de canal standard) o el modo no transparente(donde
GSM ofrece un código especial basado en la interface de datos particular)
Servicios suplementarios RDSI, que son digitales e incluyen desviación de llamada,
grupo cerrado de usuarios e identificación de llamada.
Otros servicios incluyen SMS (Short Messaging Service) que permite a los móviles y
radiobases transmitir mensajes alfanuméricos (160 caracteres ASCII 7 bit ) mientras
se mantiene el tráfico de voz.
SMS también provee el servicio de emisión por celda (cell broadcast) que permite a las
radiobases transmitir en forma repetitiva mensajes ASCII con quince series de 93
caracteres, siendo su uso más conocido en las autopistas e información del clima para
todos los móviles.
Tarjeta SIM (Subscriber Identity Module)
La tarjeta SIM (Subscriber Identity Module) es un dispositivo de memoria que
almacena información, como ser: El número de identificación del usuario, las redes y
países donde el usuario está autorizado a tener servicio, códigos de acceso privados y
otra información específica.
El usuario utiliza la tarjeta SIM con un código de acceso de identificación ID de 4
(cuatro) números para activar el servicio desde cualquier móvil GSM.
La tarjeta SIM puede tener las dimensiones de una tarjeta de crédito, que se puede
insertar en cualquier teléfono GSM o la de un módulo de inserción (plug-in).
Si el teléfono GSM no tiene la tarjeta SIM, no es operacional y es esta tarjeta la que le
da identidad al móvil GSM.
Los usuarios pueden insertar su tarjeta SIM en cualquier terminal preparado, como ser
teléfonos de hotel, teléfonos públicos y móviles y por lo tanto ser capaces de que
todas las llamadas GSM entrantes se enruten a ese terminal y que todas las llamadas
de salida sean contabilizadas a su teléfono sin importar donde se encuentren.
Criptografía en la interface de aire
El sistema GSM ofrece privacidad en su interface de aire. A diferencia de los sistemas
móviles analógicas que son fácilmente monitoreados, es virtualmente imposible
escuchar una conversación en una transmisión GSM.
La privacidad es posible por la encriptación de la señal digital enviado a un código
criptográfico secreto que es conocido únicamente por el operador celular y que va
cambiando para cada usuario en función del tiempo.
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Hay dos tipos de canales lógicos GSM, denominados canales de tráfico (TCH) y
canales de control (CCH).
Los canales de tráfico llevan la voz codificada digitalmente y los datos del usuario y
tienen idénticas funciones y formatos en el enlace de ida y retorno.
Los canales de control llevan los comandos de señalización y sincronismo entre la
estación base y el terminal móvil.
Algunos de los canales de control se definen únicamente para el enlace de ida y otros
sólo para el enlace de retorno.
Subsistema de radio GSM
GSM utiliza dos bandas de 25 MHz cada una de la siguiente manera:
890-915 Mhz / Móvil a Radiobase (Retorno)
935-960 MHz / Radiobase a Móvil (Ida)
GSM utiliza FDD (Frequency División Duplex) y una combinación de TDMA y FHMA
(Frequency Hoping Múltiple Access), para proveer a las radiobases accesos
simultáneos a múltiples usuarios.
Las bandas de frecuencias anteriormente mencionadas se dividen en canales de 200
Khz de ancho de banda, denominados ARFCNs (Absolute Radio Frequency Channel
Numbers).
El ARFCN tiene un par de frecuencias de ida y vuelta que están separados 45 MHz y
cada canal es compartido por ocho usuarios usando TDMA, ocupando un solo slot
(TS) por trama.
En la figura 2 se puede observar que cada time slot tiene una duración de 576,92
microsegundos y la trama TDMA es de 4,615 milisegundos.
El número total de canales dentro del ancho de banda de 25 MHz es 125 (sin
guardabanda). Cada canal de radio consiste de ocho slots, por lo cual el total es 1000
canales posibles.
En la práctica, se utiliza un gurdabanda de 100 KHz en la parte baja y alta del espectro
y por lo tanto se implementan 124 canales.
La combinación de un slot y un ARFCN, constituyen un canal físico para el enlace de
ida y vuelta.
Cada canal físico en un sistema GSM pueden ser dedicada a llevar datos de tráfico de
usuario (voz, facsímile o datos), señalización (necesaria para tareas internas del
sistema) o control (señales para el MSC, la radiobase o el móvil)
La norma GSM define una gran variedad de canales lógicos que pueden usarse para
enlazar la capa física con la capa de datos de la red GSM. Estos canales lógicos
transmiten datos del usuario, mientras simultáneamente proveen el control de la red en
cada ARFCN.
Canales de tráfico GSM ( TCH)
Los canales de tráfico pueden ser full-rate o half-rate y se pueden transmitir la voz
digitalizada o datos.
Cuando se transmite como full-rate, los datos están contenidos dentro de un slot por
trama. Cuando se transmite como half-rate, los datos se mapean en el mismo slot,
pero se envían en tramas alternas. Esto significa que dos usuarios pueden compartir el
mismo slot, pero se transmitirían en forma alternada en cada trama.
En el standard GSM, los datos de tráfico TCH pueden no ser enviados en TS0 de la
trama TDMA en ciertos ARFCNs (Absolute Radio Frequency Channel Numbers) que
sirven de estación de emisión (broadcast) para cada celda (ya que este slot se reserva
para ráfagas en el canal de control en casi todas las tramas)
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Las multitramas de datos TCH se interrumpen cada trece tramas con un SACCH (Slow
Associated Control Channel Data) o una trama vacía.
La figura 2 ilustra, como los datos del TCH se transmiten en grupos de veintiséis
tramas TDMA consecutivas, denominadas multitramas de voz.
Para todas las veintiséis tramas, la trece y veintiséis consisten en datos SACCH o una
trama vacía, respectivamente.
La trama veintiséis contiene bits vacíos cuando se usan TCHs full-rate o contienen
datos SACCH cuando se usan TCHs half-rate.
TCH full-rate
♦ Canal de voz full-rate (TCH / FS) : Este canal lleva la voz del usuario que es
digitalizada a la tasa de 13 Kb/s, al que se agrega la codificación del canal GSM,
por lo que la velocidad final es de 22,8 Kb/s
♦ Canal de datos full-rate de 9,6 Kb/s (TCH / F 9.6) : Este canal lleva datos del
usuario a una velocidad de 9,6 Kb/s, al que se le agregan códigos de corrección de
errores standard GSM, siendo la velocidad final de 22,8 Kb/s.
♦ Canal de datos full-rate de 4,8 Kb/s (TCH / F 4.8) : Este canal lleva datos del
usuario a una velocidad de 4,8 Kb/s, al que se agregan códigos de corrección de
errores standard GSM, siendo la velocidad final de 22,8 Kb/s
♦ Canal de datos full-rate de 2,4 Kb/s (TCH / F 2.4) : Este canal lleva datos de 2,4
Kb/s del usuario agregándose códigos de corrección de errores siendo la velocidad
final de 22,8 Kb/s.
TCH Half-rate
♦ Canal de voz half-rate (TCH / HS) : Este canal de voz está diseñado para llevar voz
digitalizada que es muestreada a una tasa que es la mitad de la del canal
completo.
La voz se digitaliza a 6,5 Kb/s y con el agregado de codificación, la velocidad final
es de 11,4 Kb/s.
♦ Canal de datos half-rate 4,8 Kb/s (TCH / H 4.8) : Este canal de datos lleva datos de
4800 b/s, agregándose código de corrección de errores siendo la velocidad final de
11,4 Kb/s
♦ Canal de datos half-rate 2,4 Kb/s (TCH / H 2.4) : Este CANAL lleva datos de 2.400
b/s, agregándose código de corrección de errores siendo la velocidad final de 11,4
Kb/s
Canales de control GSM (CCH)
Hay tres canales de control en el sistema GSM
a) Canal de broadcasting (búsqueda) (BCH)
b) Canal de control común (CCCH)
c) Canal de control dedicado (DCCH)
Los canales de ida BCH y CCCH sólo se efectivizan en ciertos canales ARFCN
(Absolute Radio Frequency Channel Numbers) y los slots de una manera especial.
Estos canales de BCH y CCH de ida se asignan sólo en el slot TS0 y son emitidos sólo
durante ciertas tramas dentro de una secuencia repetitiva de 51 tramas (denominada
multitrama de canales de control) en aquellos ARFCN que están designados como
canales de broadcast. (Ver figura 3)
Los slots TS1 a TS7 llevan canales TCH de tráfico, por lo que los canales ARFCN que
están designados como canales de control tienen la capacidad de llevar siete usuarios
full-rate.
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El sistema GSM define 34 ARFCNs como canales de broadcast.. Para cada canal de
broadcast , la trama 51 no contiene ningún canal de datos BCH / CCCH de ida y se
considera una trama vacía.
El canal de CCCH de retorno es capaz de recibir transmisiones del terminal en los
slots TS0 de cualquier trama (hasta la trama vacía)
Por otro lado los canales DCCH de datos, pueden enviarse en cualquier slot y
cualquier trama y tramas enteras son dedicadas a ciertas transmisiones DCCH.
♦ Canales broadcast (DCH)
El canal BCH opera en el enlace de ida de un ARFCN específico dentro de cada celda
y transmite datos sólo en el primer slot TSO de ciertas tramas GSM.
Su función es análoga a la del FCCH, canal de control de ida del AMPS y el BCH sirve
como el canal de emisión para todos los móviles próximos para identificarlos y fijarlos.
El BCH provee la sincronización para todos los móviles dentro de una celda y
ocasionalmente es monitoreado por móviles de celdas vecinas, para tomar decisiones
sobre la potencia recibida y el hand-off asistido (MAHO)
Aunque el BCH se transmite en TS0, los otros siete slots se pueden usar para datos
de tráfico TCH en el mismo canal ARFCN, datos DCCH o impulsos falsos.
Además, los ocho slots en todos los otros ARFCN dentro de la celda están disponibles
para datos TCH o DCCH. El BCH está definido por tres canales distintos que acceden
al slot TS0 de varias tramas de la multitrama de control de 51 tramas.
Se describen los tres tipos de BCH :
a) Canal de control de broadcast (BCCH)
El BCCH es un canal de control de ida que es usado para emitir información de la
identidad de la celda y de la red y características de la celda (estructura de los
canales de control, disponibilidad de canales y congestión)
El BCCH también emite la lista de los canales RF que están en uso dentro de la
celda.
En la multitrama de control las tramas 2 a 5 contienen datos BCCH.
Se observa que TS0 contiene datos BCCH durante tramas específicas y contienen
otros canales BCH (FCCH y SCH), canales de control CCCH y tramas vacías
(cada 51 tramas) durante otras tramas específicas.
b) Canales de corrección de frecuencia (FCCH)
El FCCH es un impulso de datos que ocupa el slot TS0 para la primer trama GSM
(trama 0) y se repite cada 10 tramas dentro de la multitrama de control.
El pulso FCCH permite que cada terminal sincronize su frecuencia interna
(oscilador local) a la frecuencia exacta de la radiobase.
c) Canal de sincronismo (SCH)
El canal SCH es emitido en el slot TS0, inmediatamente después de FCCH y se
usa para identificar la radiobase mientras le permite a cada móvil sincronizar la
trama con la radiobase.
El número de la trama (FN), que puede tener un rango entre 0 y 2.175.647 se
envía con el código de identificación de la radiobase (BSIC) durante el pulso SCH.
El código BSIC es asignado para cada radiobase en el sistema GSM.
Como un móvil puede estar hasta 30 km de la radiobase, es necesario ajustar el
tiempo de un particular móvil de tal manera que la señal recibida en la radiobase
se sincronice con el reloj de la radiobase.
La radiobase emite comandos de sincronismo hacia los móviles sobre el SCH
TAMBIÉN.
El SCH se transmite una vez cada diez tramas dentro de la multitrama de control.
Canales de control común (CCCH)
Los canales de control común en el ARFCN de emisión (BCH), ocupan TS0 de
cada trama GSM que no es utilizada de otra manera por la trama BCH o la trama
vacía.
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Los CCCH consisten en tres canales diferentes :
a) El canal de paging (PCH), que es un enlace de ida.
b) El canal de acceso aleatorio (RACH) que es un canal de enlace de retorno.
c) El canal de acceso de reconocimiento (AGCH), que es un enlace de ida.
Los canales CCCH son los canales de control más usados y se utilizan para
encontrar terminales determinados, asignar canales de señalización a usuarios
específicos y recibir requerimientos de servicio de los móviles.
Canales de Paging (búsqueda) (PCH)
El canal PCH provee señales de paging desde la radiobase a todos los móviles en
la celda y le notifica a un móvil específico de una llamada de entrada desde la red
pública PSTN.
El PCH transmite el número IMSI (International Mobile Suscriber Identity) del
terminal con un requerimiento de reconocimiento del móvil en el canal RACH.
En forma alternada, el PCH puede ser usado para proporcionar la emisión de
mensajes de texto ASC II para todos los móviles de la celda, como una parte del
servicio SMS.
Canal de Acceso aleatorio (RACH)
El RACH es un canal de enlace de retorno usado por el terminal móvil para
reconocer la señal page del PCH y también es utilizada por los móviles para
originar una llamada.
El RACH usa un esquema de acceso slotted ALOHA. Todos los móviles deben
requerir acceso o responder a un aviso PCH dentro del slot TS0 de la trama GSM.
En la radiobase, todos las tramas (incluso la trama vacía) aceptarán transmisiones
RACH y asignarán un canal dedicado SDCCH para señalización durante una
llamada.
Esta conexión es confirmada por la radiobase sobre l canal AGCH.
Canal de acceso de Reconocimiento (AGCH)
El AGCH es usado por la Radiobase para enviar datos al móvil, de tal manera de
hacer que el móvil transmita / reciba en un canal físico determinado (slot y ARFCN)
El AGCH es el último mensaje CCCH enviado por la radiobase antes de que el
terminal deje el canal de control.El AGCH es usado por la Radiobase para
responder a un RACH enviado por el móvil en una trama CCCH previa.
Canales de Control dedicados (DCCH)
Hay tres tipos de canales de control dedicados y son bidireccionales y tienen el
mismo formato y función en ambos enlaces ida y retorno.
Así como los canales de tráfico TCH, los DCCH están en cada slot y ARFCN,
excepto el slot TS0 del ARFCN BCH.
a) SDCCH : Stand-alone dedicated control channels, se usan para proveer
servicios de señalización requeridos por los usuarios.
b) SACCH : Slow Associated Control Channels, es usado para transmisión de
datos de supervisión entre el terminal móvil y la radiobase durante la llamada.
c) FACCH : Fast aSSOciated Control Channels, es usado para la transmisión d
datos de supervisión entre el terminal móvil y la radiobase durante la llamada.
♦ Stand-alone Dedicated Control Channels (SDCCH)
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El SDCCH lleva señalización desde la conexión del móvil con la radiobase y antes
de la asignación del canal de tráfico TCH.
El SDCCH asegura que el móvil y la radiobase permanezcan conectados mientras
la radiobase y el MSC verifican la unidad del usuario y le asignan recursos.
El SDCCH es un canal intermedio y temporario que acepta una llamada nueva del
BCH y retiene el tráfico mientras espera que la radiobase asigne un canal de
tráfico TCH.
El SDCCH envía mensajes de autenticación mientras el móvil se sincroniza con la
estructura de trama y espera por el TCH.
Se le asigna al SDCCH un canal físico propio o puede ocupar TS0 del BCH si hay
baja demanda de tráfico de BCH o CCCH
♦ Slow Associated Control Channel (SACCH)
El SACCH está siempre asociado con un canal de tráfico o el SDCCH y usa el
mismo canal físico.
De este modo, cada ARFCN sistemáticamente lleva datos SACCH para todos sus
usuarios.
Como en el sistema D-AMPS, el SACCH lleva información general entre el móvil y
la radiobase.
En el enlace de ida, el SACCH se utiliza para enviar regularmente el cambio de la
información de control hacia el móvil, como ser, instrucciones sobre la potencia de
transmisión y registros de tiempo para cada usuario del ARFCN.
El SACCH de retorno lleva información acerca del nivel de señal recibida y calidad
del TCH, así como también las mediciones del BCH de celdas vecinas.
El SACCH se transmite en la trama trece(y la trama veintiséis cuando se usa
tráfico half-rate) de cada multitrama de voz y dentro de esta trama, los ocho slots
están dedicados a proveer a datos SACCH a cada uno de los ocho usuarios del
ARFCN.
♦ Fast Associated Control Channels (FACCH)
El FACCH lleva mensajes urgentes y contiene esencialmente el mismo tipo de
información del SDCCH.
El FACCH se asigna cada vez que el SDCCH no está dedicado a un usuario
particular y es necesario enviar un mensaje urgente, como ser una solicitud de
hand-off.
Esto se realiza robando una trama del canal de tráfico al cual fue asignado. Se
montan dos bits especiales en un pulso del canal de ida TCH. Cuando se montan
estos dos bits, se le hace saber al slot que debe contener datos FACCH en lugar
de TCH en esa trama.
En la figura 3 se observan la multitrama de canales de tráfico y la multitrama de los
canales de control.
Ejemplo de una llamada GSM
Se considera el caso de una llamada originada en un móvil.
Primero el móvil debe sincronizar con la radiobase más cercana mientras está
monitoreando el BCH.
A través de la recepción de los mensajes de FCCH, SCH y BCH, el móvil se fija al
sistema y el BCH apropiado.
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Una vez que desde el móvil se digita el número telefónico y se aprieta el botón SEND,
sucede lo siguiente:
El móvil transmite un pulso RACH, usando el mismo ARFCN con el cual está
conectado con la radiobase.
La radiobase responde con un mensaje AGCH en el CCCH que le asigna al móvil un
nuevo canal para la conexión SDCCH.
El móvil que está monitoreando TS0 del BCH, recibirá su ARFCN y TS asignado por el
AGCH y se sintoniza inmediatamente al nuevo ARFCN y TS.
Este nuevo ARFCN y TS es físicamente el SDCCH(no es un canal de tráfico TCH)
Una vez sintonizado el SDCCH, el móvil espera la transmisión de la trama SACCH que
le informa al móvil sobre requerimientos de tiempo para sincronizarse y de potencia.
La radiobase es capaz de determinar el tiempo de sincronismo y el nivel de potencia, a
través del RACH anterior enviado por el móvil y envía el valor apropiado sobre l
SACCH, para que el móvil lo procese.
El SDCCH envía mensajes entre el móvil y la radiobase, para la autenticación y
validación del móvil mientras la red PSTN conecta el teléfono llamado al MSC y esta
central conmuta el canal de voz a la radiobase en servicio.
Después de unos segundos, la radiobase le ordena al móvil a través del SDCCH a
resintonizarse a un nuevo ARFCN y TS que configuran el TCH de tráfico.
Una vez sobre el TCH, los datos de voz se transfieren en los enlaces de ida y vuelta,
la comunicación se efectiviza y el SDCCH queda vacante.
Cuando las llamadas se originan desde la Red Pública, el proceso es similar.
La radiobase emite un mensaje PCH (búsqueda) en TSO dentro de la trama apropiada
en el BCH.
El móvil fijado en el mismo ARFCN, detecta esta señal de búsqueda (page) y
responde con un mensaje RACH de reconocimiento.
La Radiobase usa el AGCH en el CCCH para asignar el móvil a un nuevo canal físico
para la conexión del SDCCH y SACCH donde la red y la radiobase están conectadas.
Una vez que el móvil establece el requerimiento del tiempo de sincronismo y la
autenticación en el SDCCH, la radiobase le asigna a través del SDCCH un canal TCH
de tráfico.
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Standard CDMA (IS-95)
Este sistema celular digital se normalizó como Interim Standard 95 (IS-95) por la
Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) de los Estados Unidos.
Se diseñó para ser compatible con la banda de frecuencia asignada al sistema AMPS
y los móviles y radiobases pueden producirse para operar en modo dual.
Este sistema permite que los usuarios dentro de una celda y en la celda adyacente,
utilicen el mismo canal de radio, ya que se utiliza una secuencia directa spread
spectrum CDMA, por lo que no es necesario un planeamiento de frecuencia en un
operador.
Para posibilitar una fácil transición de AMPS a CDMA, cada canal IS-95 ocupa 1,25
MHz en la ida y el retorno, es decir, el 10% del espectro de cada operador (12,5 MHz)
A diferencia de otros sistemas celulares, la tasa de datos del usuario varía,
dependiendo de la actividad de la voz y los requerimientos de la red. Además, se
utiliza una modulación diferente y una técnica de spread distinta para el enlace de ida
y el de retorno.
Se transmite un código piloto simultáneamente y a una mayor potencia, permitiendo a
todos los móviles el uso de la detección coherente de portadora mientras se analiza
las condiciones del canal.
En el enlace de retorno, todos los móviles responden en el modo asíncrono y tienen un
nivel de señal constante debido al control de potencia, ejercido desde la radiobase.
Especificaciones de canal y frecuencia
En IS-95 se especifica la operación del enlace de retorno entre 824-849 MHz y el
enlace de ida entre 869-894 MHz. El par de canales de ida y retorno está separado por
45 MHz.
La máxima velocidad de datos del usuario es de 9,6 kb/s, que es expandida a una tasa
de canal de RF de 1,2288 Mchip/s, es decir, por un coeficiente de 128.
Los procesos de expansión son diferentes para el enlace de ida y de retorno.
En el enlace de ida, los datos del usuario se codifican usando un código convolucional
de tasa ½, intercalado y expandido por uno de los 64 secuencias de expansión
ortogonales (funciones de Walsh)
A cada móvil de una determinada celda se le asigna una secuencia de expansión
diferente dándole una perfecta separación entre las señales de los distintos usuarios,
por lo menos para los casos en los cuales no existen caminos múltiples en la
propagación.
A efectos de reducir la interferencia entre móviles que usan la misma secuencia de
expansión en celdas diferentes y para proveer las características espectrales de banda
ancha deseadas (no todas las funciones de Walsh producen un espectro de potencia
de banda ancha) todas las señales en una celda son revueltas (scrambled) usando
una secuencia pseudoaleatoria de 2*15 chips de longitud.
La ortogonalidad entre todos los usuarios de los canales de ida dentro de una celda se
preserva debido a que estas señales se revuelven (scrambled) en forma sincrónica.
Se provee un piloto en el enlace de ida, de tal manera que los usuarios dentro de una
celda puedan determinar y reaccionar a las características del canal mientras emplean
detección coherente. El canal piloto se transmite a una potencia más alta que los
canales de usuarios.
En el enlace de retorno se utiliza una estrategia de expansión diferente, ya que las
señales llegan a la radiobase por diferentes caminos.
Los datos del usuario del canal de retorno se codifican en forma convolucional con un
código de tasa 1/3. Luego de ser intercalado, cada bloque de 6 símbolos codificados
se mapean a una de las 64 funciones de Walsh proveyendo una señalización de 64
ortogonalidades.
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Se obtiene una expansión cúadruple con una con una tasa de 1,228 Mchip/s, por la
expansión de los 307,2 Kchip/s a través de los códigos específicos del usuario y de la
radiobase, 2*42-1 chips y 2*15 chips, respectivamente.
La tasa de codificación 1/3 y el mapeo sobre las funciones de Walsh resultan en una
mayor tolerancia a la interferencia, que la que se podría obtener con el uso de la
repetición de los códigos de expansión tradicionales.
Esto es muy importante en el canal de retorno, debido a la detección no-coherente y la
interferencia de celda recibida en la radiobase.
Otro elemento esencial del enlace de retorno es el control estricto de la potencia de
transmisión de cada móvil para eliminar el problema de recibir distintos niveles de los
usuarios, según la cercanía a la radiobase.
Los comandos de ajuste de potencia se envían a una velocidad de 800 bit/s y estos
bits son robados de las tramas de voz.
Se usan receptores RAKE en la radiobase y móviles, para combinar los componentes
de múltiples caminos, reduciendo el grado de fading.
Canal CDMA de ida
El canal CDMA de ida consiste de un canal piloto, un canal de sincronización, hasta
siete canales de paging y hasta sesenta y tres canales de tráfico.
El canal piloto permite al móvil medir el tiempo del canal de CDMA, proveer una
referencia de fase para la detección coherente y ofrece a cada móvil un medio para la
comparación del nivel de señal entre las radiobases para eterminar el hand-off.
El canal de sincronización emite mensajes de sincronización a los móviles y opera a
1200 b/s.
El canal de paging (búsqueda) se usa para enviar información de control y mensajes
de búsqueda desde la radiobase a los móviles y opera a 9.600, 4.800 y 2.400 b/s
El canal de tráfico de ida (FTC) soporta datos del usuario a 9.600, 4.800, 2.400 y 1.200
b/s
Los datos en el canal de tráfico de ida se agrupan en tramas de 20 mseg.
Los datos de usuario primero se codifican en forma convolucional y luego formateado
e intercalado para ajustar la tasa de datos reales, que puede variar.
Luego la señal se expande con un código de Walsh y una secuencia PN larga a una
tasa de 1,2288 Mchip/s.
La tasa de la voz aplicada al transmisor varía entre 1.200 y 9.600 b/s
Codificador convolucional y circuito de repetición
La voz codificada o los datos de usuario se codifican usando un codificador
convolucional de tasa ½
El codificador de voz explota las pausas y huecos en el habla y reduce su salida de
9.600 b/s a 1.200 b/s durante los períodos de silencio.
A efectos de tener una salida de banda base constante de 19,2 kb/s, cuando la tasa de
usuario es menor a 9.600 b/s, cada símbolo del codificador convolucional se repite
antes del intercalador.
Si la tasa es 4.800 b/s, cada símbolo se repite una vez y si la tasa es 2.400 b/s ó 1.200
b/s, cada símbolo se repite 3 ó 7 veces, respectivamente.
De esta manera, resulta una tasa constante de 19.200 símbolos por segundo para
todos las tasas posibles.
Bloque intercalador
Luego de la codificación convolucional y la repetición, los símbolos se envían a un
bloque intercalador de 20 mseg, que es un conjunto 24x16.
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Secuencia PN larga
En el canal de ida, se usa una secuencia directa para modificar los datos.
La secuencia PN larga asignada en forma unívoca para cada usuario es un código
periódico largo con un período de 2*42-1 chips (esto significa que se repite una vez
por siglo)
Se utilizan dos tipos de máscaras: una máscara pública para el ESN (número de serie
electrónico) y una máscara privada para el MIN (número de identificación del móvil).
Todos los llamados en CDMA se originan usando la máscara pública y una vez
realizada la autenticación, se transfiere a la máscara privada.
Data scambler
El data scambling se realiza luego del bloque intercalador.
La secuencia PN de 1,2288 MHz se aplica al decimator, que guarda sólo el primer chip
de cada 64 chips PN consecutivos.
Se produce la adición de la salida del intercalador (19,2 kb/s) y del decimator (1,2288
MHz)
Subcanal de Control de Potencia
A efectos de minimizar el promedio de BER (bit error rate) de cada móvil, el sistema
IS-95 hace que cada usuario provea el mismo nivel de potencia al receptor de la
radiobase.
El receptor del canal de tráfico de retorno estima y responde a la señal (realmente
señal e interferencia) de un móvil particular.
Debido a que el nivel de señal e interferencia están variando continuamente, los
controles de potencia son enviados por la radiobase cada 1,25 mseg.
Los comandos de control de potencia se envían a cada móvil en el subcanal de control
de ida e instruyen al móvil a incrementar o disminuir la potencia transmitida en pasos
de 1 Db
Ortogonalidad
La ortogonalidad se realiza luego del proceso de scrambling y sobre el enlace de ida .
Cada canal de tráfico transmitido en el canal CDMA de ida es expandido por la función
de Walsh a una tasa fija de 1,2288 Mchip/seg.
Las funciones de Walsh constan de 64 secuencias binarias, cada una de longitud 64
que son completamente ortogonales entre ellas y proveen una canalización ortogonal
para todos los usuarios del enlace de ida.
Un usuario que es expandido usando una función Walsh “n”, es asignado por un
número de canal “n” (n= 0 a 63)
La secuencia de Walsh se repite cada 52,083 microsegundos, que es igual a un
símbolo codificado, es decir, que cada símbolo es expandido por 64 Walsh chips.
La matriz de Walsh 64x64, también se denomina matriz Hadamard.
Cada hilera de la matriz de Walsh corresponde a un número de canal.
Para cada canal n, los símbolos en el transmisor se expanden por los 64 Walsh chips.
El canal “0” siempre se asigna al piloto, que como representa todos los códigos cero
es sólo un código Walsh vacío y consiste en un código PN en cuadratura.
El canal de sincronismo, que es muy importante para el sistema IS-95, se coloca en el
canal número 32.
Los canales de paging se colocan en los códigos de canal más bajos.
El resto de los 64 canales están en condiciones de cursar tráfico.
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Modulación en cuadratura
Luego de la ortogonalidad adquirida, los símbolos se expanden en cuadratura.
Se utiliza una secuencia binaria corta con un período de 2*15-1 chips, se utiliza para
una fácil adquisición y sincronización de cada receptor móvil y se utiliza para la
modulación que se denomina secuencia piloto PN.
Tenemos entonces, la modulación en fase (I) y en cuadratura (Q).
La tasa de la secuencia piloto PN es 1,2288 Mchip/seg.
La salida binaria I y Q configuran las siguientes fases:
I Q Fase
0 0 Pi/4
1 0 3Pi/4
1 1 -3Pi/4
0 1 -Pi/4
Canal CDMA de retorno
Los datos del usuario en el canal de retorno se agrupan en tramas de 20 mseg.
Todos los datos transmitidos en el canal de retorno son codificados
convolucionalmente, intercalados en bloque, modulados en forma ortogonal (64) y
expandidos antes de ser transmitidos.
La voz y los datos del usuario pueden ser enviados a 9.600, 4.800, 2.400 y 1.200 b/s.
Los canales de retorno CDMA son canales de acceso (AC) y de tráfico (RTC).
Ambos canales comparten la asignación de las mismas frecuencias y se diferencian
entre ellos por un código largo de usuario distinto.
El canal de acceso es un canal aleatorio en el cual los usuarios se identifican sólo con
sus códigos de secuencia PN larga.
El canal CDMA de retorno puede contener un máximo de 32 Acs por canal de
búsqueda (paging)
Mientras el canal de tráfico de retorno (RTC) opera a una tasa variable, el AC trabaja a
una tasa fija de 4.800 b/s.
Codificación convolucional y Repetición de símbolos
El codificador del canal de tráfico de retorno es de tasa 1/3.
Los bits codificados son repetidos cuando la tasa de datos es menor que 9.600 b/s, al
igual que en el canal de ida, pero ahora la tasa de símbolos se fija en 28,8 kb/s.
Bloque intercalador
El bloque intercalador extiende 20 mseg y es una matriz de 32 filas y 18 columnas.
Modulación ortogonal
En el canal CDMA de retorno se utiliza modulación ortogonal y cada una de las 64
funciones de Walsh posibles se transmite por cada grupo de 6 (seis) bits codificados.
Los códigos de Walsh se transmiten a una velocidad de 307,2 Kchip/s, según :
28,8 kb/s x (64 Walsh chips ) / (6 bits codificados) = 307,2 kb/s
Las funciones de Walsh se usan para diferentes propósitos en los canales de ida y de
retorno.
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