Sistemas de Comunicaciones Móviles

Facultad de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaIngeniería de Telecomunicaciones

Sesión: 11CDMA

Prof. Ing. José C. Benítez P.

Sesión. CDMA

1. Introducción.2. Relación S/N y ancho de banda.3. Espectro ensanchado.4. Tipos de técnicas de espectro ensanchado.5. Acceso múltiple por división de código.6. Características de los códigos.7. Secuencias de código.8. Ensanchamiento espectral.9. Probabilidad de error en CDMA.10. CDMA en un entorno multicelular.11. Capacidad en CDMA.

1. IntroducciónCDMA

• La multiplexación por división de código, accesomúltiple por división de código o CDMA (Code DivisiónMúltiple Access) es un término genérico para variosmétodos de multiplexación o control de acceso al mediobasados en la tecnología de espectro expandido.

• Spread spectrum , es espectro ensanchado, expandido,difuso o disperso y se usa para referirse en todos loscasos al mismo concepto.

• Habitualmente se emplea en comunicacionesinalámbricas (por radiofrecuencia), aunque tambiénpuede usarse en sistemas de fibra óptica o de cable.

1. IntroducciónEl estándar celular CDMA• CDMA:

• Para diferenciar a los distintos usuarios, en lugar de frecuenciasseparadas (FDMA) o slot de tiempo (TDMA) se usan códigosdigitales únicos.

• Los códigos son conocidos tanto por la MS (estación móvil -teléfono celular) como por la BTS, y se llaman "Secuencias deCódigo Pseudo-Aleatorio".

• Por lo tanto todos los usuarios comparten el mismo rango delespectro radioeléctrico.

• En telefonía celular:• CDMA es una técnica de acceso múltiple digital especificada por

la Asociación de Industria de Telecomunicaciones (TIA) como"IS-95."

• La TIA aprobó el estándar CDMA IS-95 en julio de 1993.• Los sistemas IS-95 dividen el espectro radioeléctrico en

portadoras de 1.25 MHz de ancho de banda.

1. IntroducciónTecnología CDMA• CDMA usa una tecnología de Espectro Ensanchado, es decir la

información se extiende sobre un ancho de banda muyo mayor que eloriginal, conteniendo una señal (código) identificativa.

• Una llamada CDMA:• Empieza con una transmisión a 9600 bps.• Entonces la señal es ensanchada para ser transmitida a 1.23

Mbps aproximadamente. El ensanchamiento implica que uncódigo digital concreto se aplica a la señal generada por unusuario en una célula.

• Posteriormente la señal ensanchada es transmitida junto conel resto de señales generadas por otros usuarios, usando elmismo BW.

• Cuando las señales se reciben, las señales de los distintosusuarios se separan haciendo uso de los códigos distintivos y sedevuelven las distintas llamadas a una velocidad de 9600 bps..

1. IntroducciónTecnología CDMA

• Los usos tradicionales del espectro ensanchado sonmilitares debido a que una señal ensanchada es muy difícilde bloquear, de interferir y de identificar.

• Esto es así porque la potencia de estas señales estadistribuida en un gran ancho de banda y solo aparecencomo un ruido ligero.

• Lo contrario ocurre con el resto de tecnologías queconcentran la potencia de la señal en un ancho de bandaestrecho, fácilmente detectable.

1. IntroducciónSincronización CDMA• En la fase final del radioenlace, sentido BTS - MS nuestra llamada

no se transmite de forma continua. Cada cierto tiempo seconmuta entre los distintos usuarios y se transmite parte de sullamada con el pseudo código correspondiente. Este proceso sedebe repetir continuamente para que un usuario no pierda lallamada al no reconocer su código concreto. Por ello lasestaciones base deben estar sincronizadas con una referencia detiempo común.

• El Sistema del Posicionamiento Global (GPS) usa esta técnica desincronización. GPS es un satélite basado en un sistema deradionavegación capaz de proporcionar mediante mediosprácticos y económicos la posición, velocidad, y tiempo a unnúmero ilimitado de usuarios, de forma continua.

1. IntroducciónVentajas de CDMA

• La capacidad aumenta de 8 a 10 veces respectoal sistema AMPS y de 4 a 5 veces respecto deGSM.

• Mejor calidad de llamada con sonido más claro.• Sistema simplificado que usa la misma frecuencia

en cada sector de cada célula.• Mejora las características de cobertura.

1. IntroducciónEvolución de tecnologías• A continuación se muestra una gráfica donde se observa la evolución de las

distintas tecnologías:

2. Relación S/N y ancho de banda

Fórmula de Shannon:

3. Espectro ensanchado

SS – Spread Spectrum:

3. Espectro ensanchado

Principio básico de SS:

3. Espectro ensanchado

Principio básico de SS:

3. Espectro ensanchado

Ventajas del SS:

4. Tipos de técnicas de SS

Tipos de SS:

4. Tipos de técnicas de SS

FH - Frequency Hopping:

4. Tipos de técnicas de SS

TH - Time Hopping:

4. Tipos de técnicas de SS

DS – Direct Sequence:

4. Tipos de técnicas de SS

Transmisor de FH-SS

4. Tipos de técnicas de SS

Transmisor de DS-SS

5. Acceso múltiple por división de código.

Introducción

5. Acceso múltiple por división de código.

Sistemas DS-CDMA

6. Características de los códigos.

Sistemas DS-CDMA

7. Secuencias de código.

Tipos:Ortogonales:• Secuencias de Walsh• Códigos OVSFNo Ortogonales:• Secuencias Gold• S(2)• Golay generalizadas

7. Secuencias de código.

Secuencias de Walsh:

7. Secuencias de código.

Secuencias OVSF:

7. Secuencias de código.

Generación de Secuencias OVSF:

8. Ensanchamiento espectral.

DS-CDMA:

8. Ensanchamiento espectral.

Espectro CDMA y ganancia de procesado:

9. Probabilidad de error en CDMA.

Error CDMA:

10. CDMA en un entorno multicelular.

Caso TDMA vs CDMA:

10. CDMA en un entorno multicelular.

Componentes de interferencia:

10. CDMA en un entorno multicelular.

Problema Cerca-Lejos:

11. Capacidad en CDMA.

Características:

11. Capacidad en CDMA.Cálculos:

11. Capacidad en CDMA.Cálculos:

Bibliografía

• Garcia J. C.; Rodriguez O. A.; Castillo J. L.; Desempeño de Modelos de Propagación enComunicación Móvil para la zona de Caldas Parte 1: Modelos para áreas urbanas. XCongreso Internacional de Telecomunicaciones. Valdivia, Chile. 2002.

• De Toledo F.; Estimating coverage of radio transmission into and within buildings at900, 1800, and 2300 MHz, IEEE Personal Communications, vol. 5(2), pp 40-47, Apr.1998.

• Aurand J. F.; Post R. E.; A Comparison of Prediction Methods for 800-MHz MobileRadio Propagation, IEEE Trans. on Vehicular Tech., Nov. 1985, pp. 149-153.

• Hoppe R.; Wolfl e G.; Landstorfer F. M.; Measurement of building penetration lossand propagation models for radio transmission into buildings, IEEE Veh. Technol.Conf., vol. 4, 1999, pp. 2298-2302.

• Marante Francisco; Torres Reinel; Rodríguez Ernesto. Aproximación al estudio demodelos para la caracterización del canal de radio en comunicaciones móviles de2.5G y 3G. V Congreso Internacional de Telemática y Telecomunicaciones (CIT-TEL2008). La Habana, Cuba. Diciembre de 2008.

• Marvin K. Simon; Alouini Mohamed. Digital Communication over Fading Channels.Second Edition. Editorial JOHN WILEY & SONS. 2005.

Bibliografía• Sklar Bernard. Rayleigh Fading Channels in Mobile Digital Communication Systems

Part I: Characterization. IEEE Communications Magazine 35 (7): 90-100. July, 1997.• Goldsmith Andrea. Wireless Communications. Cambridge University Press. 2005.• Stuber Gordon. Principles of Mobile Communication. Second Edition. Kluwer

Academic Publisher. pp. 108-112. 2006.• Sendin Escalona, Alberto. Fundamentos de los sistemas de comunicaciones móviles.

Evolución y tecnologías, 2004. Mc Graw Hill, España. ISBN: 84- 481-4027-3.• Garcia Néstor. "Modelo de cobertura en redes inalámbricas basado en radiosidad por

refinamiento progresivo", tesis doctoral. Universidad de Oviedo, Departamento deInformática. Marzo, 2006.

• Telefónica Móviles. Manual de Instalación de una BTS GSM. Movistar S.A, 2007.• Andersen J. B.; Rappaport T. S. and S. Yoshida. Propagation Measurements and

Models for Wireless Communications Channels. IEEE Communications Magazine, vol.33, pp. 42-49. January 1995.

• Guerrero Guzmán, Víctor Manuel. Análisis estadístico de series de tiempoeconómicas. Segunda edición. México: Editorial Thomson, 2003.

• Dethe, Chandrashekhar y Wakde D.G. On the prediction of packet process in networktraffic using FARIMA time series model. Department of Electronics, College ofEngineering, India. 2003.

S11. CDMA

Blog del curso:http://uniscm.blogspot.com