Telecomunicaciones 3G

1Electiva: 3G-WCDMA

UNIVERSIDAD DEL CAUCA DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Nivel Fsico

VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ

Electiva: 3G-WCDMA

Introduccin

El nivel fsico se encuentra directamenterelacionado con el desempeo que puede ser

obtenido en un simple enlace entre una MS (UE) y

una BS (nodo b).

Para el desempeo del sistema total, otrosprotocolos tienen un alto impacto (e.g Handover).

El nivel fsico define los limites bsicos decapacidad.

Es esencial tener bajos requerimientos de relacin

seal a interferencia (SIR, Signal Interference

ratio).


Electiva: 3G-WCDMA

Introduccin (2)

El nivel fsico tiene un alto impacto sobre lacomplejidad del equipo sobretodo en lo

relacionado con el procesamiento banda

base.

El nivel fsico no puede ser desarrolladoalrededor de un nico servicio (e.g. voz).


Electiva: 3G-WCDMA

Canales de Transporte y Canales Fsicos

Los datos generados en niveles superioresson llevados por canales de transporte, los

cuales son mapeados en el nivel fsico en

diferentes canales fsicos.

El nivel fsico debe soportar canales detransporte de velocidad variable para ofrecer

servicios BoD y multiplexar varios servicios

en una sola conexin.

Cada canal de transporte es acompaadopor un TFI (Transport Format Indicator) .


Electiva: 3G-WCDMA

El nivel fsico combina la informacin de losdiferentes TFI para formar un TFCI

(Transport Format Combination Indicator).

El TFCI se transmite en el canal de controlfsico para informar al receptor cuales

canales de transporte se encuentran activos

en una trama.


Canales de Transporte y Canales Fsicos(2)

Electiva: 3G-WCDMA



2Electiva: 3G-WCDMA

Un canal de control fsico y un canal dedatos fsico forman un CCTrCH (Coded

Composite Transport Channel).

Puede existir ms de un CCTrCH en unaconexin pero nicamente un canal de

control de nivel fsico.

La interfaz entre niveles superiores y el nivelfsico no es tan relevante en terminales

mviles.



Electiva: 3G-WCDMA

Dos canales de transporte:

Canales dedicados.

Reservado para un solo usuario.

DCH

Informacin de usuario o datos del servicio (de manera

transparente) y de control de niveles superiores.

FPC, cambio de velocidad de transmisin de datos, SHO.

Canales comunes.

Recurso compartido entre todos o un grupo deusuarios en una celda.

6 tipos diferentes.

No SHO. Algunos de ellos aplican FPC.



Electiva: 3G-WCDMA

Broadcast Channel (BCH)

Transporta informacin especifica a la red UTRAo a una celda (DL).

Cdigos de acceso aleatorios disponibles.

Alta potencia, velocidad de transmisin de datosfija y baja.

El terminal debe decodificar el BCH para accesar a la

red.



Electiva: 3G-WCDMA

Forward Access Channel (FACH)

Transporta informacin de control a terminalesque se sabe se encuentran dentro de una celda.

(DL)

Utilizado despus de que la BS ha recibido unmensaje de acceso aleatorio.

Posible transmisin de datos.

Puede haber ms de una FACH en una celda.

No FPC.

Baja velocidad de transmisin de datos.



Electiva: 3G-WCDMA

Paging Channel.

Canal de transporte en el DL que llevainformacin relacionada al procedimiento de

paging (cuando la red desea iniciar

comunicacin con el terminal).

e.g. localizar a un terminal en una celda o grupo deceldas para establecer una comunicacin.

Afecta el consumo de energa del terminal.



Electiva: 3G-WCDMA

Random Access Channel (RACH)

Canal de transporte en el UL para llevarinformacin de control del terminal.

e.g. Solicitar el establecimiento de una conexin

Tambin utilizado para transmitir pequeascantidades de paquetes de datos.

Debe ser escuchado desde toda el rea decobertura deseada.

Bajas velocidades de transmisin de datos.

No FPC.



3Electiva: 3G-WCDMA

Uplink Common Packet Channel (CPCH)

Extensin del RACH.

Transporta datos de usuarios en el UL.

El canal reciproco en el DL es el FACH

FPC.

Mecanismo de deteccin de colisin en el nivelfsico.

Procedimiento de monitoreo estado CPCH.

Sus transmisiones puedes tener una mayorduracin que RACH.



Electiva: 3G-WCDMA

Downlink Shared channel (DSCH)

Canal de transporte de datos de usuario y/oinformacin de control.

Compartido por varios usuarios.

FPC.

Variable velocidad de transmisin de datos.

Canales de transporte comunes requeridos:RACH, FACH, PCH.

Opcionales segn la red: DSCH, CPCH.UNIVERSIDAD DEL CAUCA DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES


Electiva: 3G-WCDMA


Mapeo de Canales de Transporte en

Canales Fsicos

Electiva: 3G-WCDMA

Existen canales fsicos que transportan soloinformacin relevante al nivel fsico (no

visibles a niveles superiores):

SCH (Synchronization Channel).

CPICH (Common Pilot Channel).

AICH (Adquisition Indication Channel)

Si aparece el CPCH son necesarios:

CSICH (CPCH Status Indication Channel)

CD-CA-ICH (Collision Detection/ChannelAsignment Indication Channel).



Canales Fsicos (2)

Electiva: 3G-WCDMA

Un canal dedicado (DCH) es mapeado endos canales fsicos.

DPDCH (Dedicated Physical Data Channel)lleva informacin de altos niveles, incluyendo

datos de usuario. Velocidad variable, cambiando

de trama a trama.

DPCCH (Dedicated Physical Control Channel)transporta informacin de control de nvel fsico.

Velocidad de transmisin de datos es fija.

Estructura de trama=10ms.



Canales Fsicos (3)

Electiva: 3G-WCDMA

Ensanchamiento y modulacin

Scrambling (aleatorizacin)

Procedimiento adicional en el transmisor para separarBS o UE(MS) unos de otros.

Utilizado sobre el ensanchamiento.

No cambia el ancho de banda.

Hace que las seales de diferentes fuentes seanseparables.

Con Scrambling, no importa si los mismos cdigos deensanchamiento son utilizados por diferentes

transmisores.

Ensanchamiento (spreading) = Cdigos decanalizacin.


4Electiva: 3G-WCDMA

Ensanchamiento y modulacin (2)

Scrambling (2)


Electiva: 3G-WCDMA


Cdigos de canalizacin

Permite la separacin de seales desde una mismafuente de transmisin.

Los codigos de ensanchamiento/canalizacin estanbasados en la tcnica de factor de ensanchamiento

variable ortogonal (OVSF, Orthogonal Variable

Spreading Factor).

OVSF permite utilizar cdigos con diferente factor deensanchamiento mientras se mantiene su ortogonalidad.

Arbol de cdigos.

El desensanchamiento se logra haciendo uso del factor dedesensanchamiento ms pequeo cuando el factor de

ensanchamiento es variable. (conocimiento de la rama).


Electiva: 3G-WCDMA


Cdigos de canalizacin (2)


Ortogonales si estn en

distintas ramas (e.g. los que

se encuentran en el mismo

nivel

Electiva: 3G-WCDMA



Restricciones. Un canal puede utilizar un cierto cdigo

si ningn otro canal fsico es transmitido utilizando un

cdigo en una rama subyacente del mismo rbol de

cdigos.

Los cdigos ortogonales en el DL dentro de cada BS son

administrados por el RNC en la red.

Un rbol de cdigos es operado con un cdigo descrambling.

Diferentes estaciones base y terminales pueden operar sus

arboles de cdigo independientemente.


Electiva: 3G-WCDMA




Electiva: 3G-WCDMA


Ensanchamiento y modulacin en el UL

Modulacin UL.

Dos criterios orientados al terminal:

Maximizar la eficiencia del amplificador de potencia delterminal.

Minimizar la interferencia audible desde el terminal. Transmisin discontinua (DTX) desde el terminal .

Momentos de silencio solo se transmite informacin necesaria para

mantener la conexin. E.g. Comandos de control de potencia(1.5KHz).

Interferencia si se multiplexan en el tiempo en el UL (datos& control).

WCDMA UL. Dos canales fsicos dedicados no sonmultiplexados en el tiempo, son multiplexados por

codificacin I-Q.


5Electiva: 3G-WCDMA


Ensanchamiento y modulacin en el UL(2)

Modulacin UL(2)

Multiplexacin I-Q = Dual Channel QPSK Modulation.

Los niveles de potencia de DPDCH y DPCCH sondiferentes, especialmente si la velocidad de

transmisin de datos se incrementan, y esto puede

llevar en un caso extremo a una transmisin BPSK.

Se evita utilizando un procedimiento de scrambling de valorcomplejo despus del ensanchamiento con cdigos de

canalizacin.


Electiva: 3G-WCDMA


Modulacin UL(3)



Electiva: 3G-WCDMA



Modulacin UL(4)

Constelacin de multiplexacn I-Q antes descrambling complejo.

G. factor de ganancia relativo entre DPDCH yDPCCH.


Electiva: 3G-WCDMA



Modulacin UL(5)


Electiva: 3G-WCDMA



Modulacin UL(6)


Electiva: 3G-WCDMA



Modulacin UL(7)

En la prctica la eficiencia del amplificador WCDMAes un poco menor que la de un amplificador GSM.

CDMA utiliza FPC en el UL. Reduce la potencia detransmisin promedio requerida.

Con multiplexacin cdigo, transmisin multicdigoocurre con canales de datos y control paralelos.


6Electiva: 3G-WCDMA



Ensanchamiento UL

El cdigo utilizado por el DPCCH no puede serutilizado como otro cdigo de canal an sobre una

rama I-Q diferente.

El factor de ensanchamiento puede cambiar trama

por trama en el UL.

El terminal provee la informacin sobre la velocidadde transmisin sobre el TFCI (Transport Format

Combination Indicator), sobre el DPCCH.

Permite la deteccin del DPDCH con factor deensanchamiento variable.


Electiva: 3G-WCDMA

Ensanchamiento y modulacin (15) Ensanchamiento y modulacin en el UL(9)

Cdigos de Scrambling en el UL

Cdigos largos (long).

10ms. (38400 chips).

Utilizados si la BS utiliza un receptor tipo Rake.

Cdigos Gold.

Combinacin de una secuencia larga con una versin retardada

secuencia de scrambling compleja.

Cdigos cortos (short).

256 chips.

Utilizados para simplificar la implementacin de las estrcuturas de

receptores con detectores multiusuario avanzados (MUD) o

canceladores de interferencia.

Familia de cdigos extendidos S(2).

Combinacin de dos cdigos cortos secuencia de scrambling

compleja.


Electiva: 3G-WCDMA

Ensanchamiento y modulacin (16) Ensanchamiento y modulacin en el UL(10)


Electiva: 3G-WCDMA


Ensanchamiento y modulacin en el DL

Modulacin en el DL

Modulacin QPSK.

Flujos de datos y control son multiplexados en eltiempo.

La solucin de multiplexacin en el tiempo es no

utilizada en el UL debido a la interferencia audible

generada por la transmisin discontinua.

En el DL los canales comunes tienen transmisin continua.

Las ramas I y Q tienen igual potencia la operacin

de scrambling no genera variaciones de envolvente

como las presentadas en el UL.


Electiva: 3G-WCDMA


Ensanchamiento y modulacin en el DL(2)

Ensanchamiento en el DL

Idem UL.

El rbol de cdigos bajo un nico cdigo descrambling es compartido por varios usuarios.

Un cdigo de scrambling y un rbol de cdigos sonutilizados por sector.

El nmero de cdigos de ensanchamiento disponibles(bajo el mismo cdigo de scrambling) es igual al

factor de ensanchamiento.

DSCH (Down Link Shared Channel). Factor deensanchamiento variable trama por trama.


Electiva: 3G-WCDMA

Ensanchamiento y modulacin en el DL (3)

Ensanchamiento en el DL(3)

En la operacin trama por trama, el DPCCH contiene lainformacin TCFI, la cual informa al receptor del cdigo de

ensanchamiento utilizado, como tambin otros parmetros del

DSCH.



7Electiva: 3G-WCDMA


Scrambling en el DL

Cdigos largos (long). Cdigos Gold. (Idem UL)

512 cdigos primarios.

Cdigos de scrambling son asignados a los sectoresen el proceso de planeacin.

Solo un cdigo de scrambling debe ser utilizado por celda opor sector para mantener la ortogonalidad entre los

diferentes canales cdigo en el DL.



Electiva: 3G-WCDMA




Electiva: 3G-WCDMA


Caractersticas del transmisor

El mtodo que da forma a los pulsos (pulseshaping) es el filtro de raz de coseno elevado

(root raised cosine filter) con un factor roll-off de

0.22.

Espaciamiento nominal de portadora=5MHz(precisin 200 KHz).


Electiva: 3G-WCDMA

Caractersticas del transmisor (2)



Electiva: 3G-WCDMA




Electiva: 3G-WCDMA


La relacin de fuga de canal adyacente (ACLR,Adjacent Leakage Channel Ratio) determina

cuanta de la potencia transmitida es permitida

fugarse dentro de la primera o segunda

portadora vecina.

Terminal (clase 21-24 dBm) ACLR1=33dBACLR2=43dB.

Estacin base ACLR1=45dB ACLR2=50dB.

A mayor requerimiento de ACLR, mayorrequerimiento de linealidad del amplificador de

potencia es requerido (menor eficiencia).



8Electiva: 3G-WCDMA




Electiva: 3G-WCDMA


Los requerimientos de exactitud en frecuenciase encuentran directamente relacionados a los

costos de implementacin, especialmente en el

lado terminal.

Terminal=0.1PPM.

Estacin base= 0.05PPM.

Temporizacin para RF es la misma que para banda base.

Referencia para el terminal.



Electiva: 3G-WCDMA

Transmisin de Datos de Usuario

Para trfico de conmutacin de circuitos(CS) (e.g. voz y video), un canal dedicado

de transmisin necesita ser utilizado.

Para paquetes de datos (PS) existen variasposibilidades.

UL. RACH y CPCH.

DL. FACH y DSCH.


Electiva: 3G-WCDMA

Canal Dedicado en el UL

UL. Multiplexacin IQ, datos de usuario einformacin de control de nivel fsico.

Informacin de control de nivel fsico DPCCHcon SF=256.

Informacin de niveles superiores incluyendoinformacin de usuario DPDCH.

SF=(256-4)

La transmisin en el UL consiste de uno o msDPDCH y un solo DPCCH con factor de

ensanchamiento fijo.UNIVERSIDAD DEL CAUCA DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Transmisin de Datos de Usuario (2)

Electiva: 3G-WCDMA

Canal Dedicado en el UL(2)

DPDCH factor de ensanchamientovariable.

Informado continuamente sobre el DPCCH.

Velocidad TFCI.

Si el TFCI no es identificado correctamente, latrama entera se encuentra perdida.

TFCI mayor importancia que los datos de usuario.

Prdida del TFCI es un evento extrao.



Electiva: 3G-WCDMA




9Electiva: 3G-WCDMA




Electiva: 3G-WCDMA




Electiva: 3G-WCDMA




Electiva: 3G-WCDMA


UL DPCCH.

15 ranuras (slots). (38400 chips).

Trama radio=10ms (38400chips).

Duracin de ranura=666s (2560 chips).

Cada ranura contiene 4 campos:

bits pilotos.

estimacin del canal en el receptor.

TFCI.

TPC (Transmission Power Control).

Comandos de control de potencia para control de potencia en

el DL.

FBI (Feedback Information Bits).

Cuando se utiliza diversidad de transmisin en el DL.



Electiva: 3G-WCDMA

Canal Dedicado en el UL(8) UL DPCCH(2).

Existe un total de 6 estructuras para UL DPCCH: Bits FBI=0,1,2.

Con o sin bits TFCI.

TPC y bits piloto siempre presentes.



Electiva: 3G-WCDMA

Canal Dedicado en el UL(9) UL DPDCH.

Es beneficioso transmitir un solo DPDCH siempre que seaposible.

Eficiencia del amplificador.

Transmisin multicdigo incrementa PAR (Peak Average Ratio) Reduce la eficiencia del amplificador de potencia.

La mxima velocidad de un usuario con un cdigo es 960Kbps (SF=4).

Con codificacin de canal la mxima velocidad para un solo cdigose encuentra en el orden entre 400-500 Kbps.

Mayores velocidades de transmisin de datos canales decdigos paralelos.



10

Electiva: 3G-WCDMA

Canal Dedicado en el UL(10) UL DPDCH(2).



Electiva: 3G-WCDMA


El receptor UL en la BS ejecuta las siguientestareas:

El receptor recibe la trama y desensancha el DPCCHy almacena el DPDCH acorde a la mxima velocidad

de transmisin (SF=4).

Para cada ranura.

Estima el comportamiento del canal a partir de los bitspilotos del DPCCH.

Estima SIR.

Envia comandos TPC en el DL para controlar la potencia delterminal en el UL.

Decodifica los bits TPC para controlar la potencia en el DL.



Electiva: 3G-WCDMA


El receptor UL en la BS ejecuta las siguientes tareas(2):

Para cada segunda o cuarta ranura:

Decodifica los bits FBI. (ajusta la diversidad de antena, amplitud,

fase, dependiendo del modo de diversidad en transmisin)

Por cada trama de 10ms.

Se decodifica el TFCI para obtener la velocidad de transmisin dedatos (bit rate) y los parmetros de decodificacin del DPDCH.

Para un TTI (Transmission Time Interval), intervalo de

intercalamiento: 10,20,40 0 80ms

Decodificar el DPDCH.



TTI se encuentra relacionado a la medida del bloque de datos pasado de

los niveles superiores al nivel de enlace radio.

Electiva: 3G-WCDMA


Las mismas tareas son validas para el DL con lassiguientes excepciones:

En el DL el factor de ensanchamiento del canal dedicadoes constante, igual para los canales comunes excepto el

DSCH.

Los bits FBI no son utilizados en el DL.

Existe un canal piloto comn en adicin a los bits pilotossobre el DPCCH.

Canal piloto es la ayuda para la estimacin del canal.

En el DL la transmisin puede suceder desde dos antena(diversidad de transmisin).



Electiva: 3G-WCDMA

Multiplexacin en el UL

Los servicios son multiplexados dinmicamente.

Flujo de datos continuo. (excepto velocidad=0)

Los smbolos en el DPDCH son enviados con igualpotencia para todos los servicios.

Se deben ajustar por medio de la multiplexacin y la codificacinlas velocidades relativas de los simbolos para los diferentes

servicios para balancear los requerimientos de nivel de potencia.

La adaptacin de velocidades (rate matching) en la

multiplexacin.

Operacin para asegurar calidad en el DPDCH.

En el UL dentro del DPDCH no existen posiciones fijaspara los diferentes servicios.



Electiva: 3G-WCDMA

Multiplexacin en el UL(2)



11

Electiva: 3G-WCDMA


CRC. Deteccin de errores: 0, 8, 12, 16 y 24 bits.

La concatenacin o segmentacin depende si el bloquede transporte encaja en la medida del bloque cdigo

para la codificacin de canal.

Ecualizacin de la trama radio asegura que los bloquespuedan ser divididos en bloques iguales cuando se

transmite sobre ms de una trama de 10ms.

Relleno-padding.

Primer intercalamiento o intercalamiento inter-trama.

Cuando se permite un intercalamiento mayor a 10ms.

Longitud del intercalamiento: 20, 40 y 80ms.

El periodo de intercalamiento directamente relacionado al TTI.



Electiva: 3G-WCDMA

Multiplexacin en el UL(4) TTI indica que tan a menudo llega informacin de los nivelessuperiores al nivel fsico.

Las posiciones de inicio de los TTI para diferentes canales de

transporte multiplexados en una sola conexin se encuentran

alineados en el tiempo.



Electiva: 3G-WCDMA


Si se utiliza el primer intercalamiento, la segmentacinde trama distribuir los datos provenientes en 2, 4 u 8

tramas consecutivas.

Adaptacin de velocidad (rate matching). Adapta elnmero de bits transmitidos a los espacios disponibles

en una trama.

(Perforacin) Puncturing o repeticin.

UL. Repeticin es preferida.

Proceso dinmico trama por trama.

Multiplexacin para diferentes canales de transporte.

Multiplexacin serial trama por trama.

Cada canal de transporte provee bloques de 10ms.



Electiva: 3G-WCDMA


Segundo intercalamiento en tramas de 10ms.

Intercalamiento intra-tramas.

Intercalamiento de 30 columnas.

Aplicado separadamente para cada canal fsico.

La salida se mapea directamente al canal fsico.



Electiva: 3G-WCDMA

RACH

RACH es mapeado en el PRACH.

Baja velocidad de transmisin de datos conpaquetes de datos que no requieren conexin

continua.

No PC.

Preambulo. 16 simbolos. SF=256. 4096 chips

Deteccin y reconocimiento AICH.

Se transmite el mensaje. (SF=(256-32))

Mensaje de 10ms (20ms).



Electiva: 3G-WCDMA

CPCH

Extensin RACH.

Diferencias RACH:

Proceso de reservacin del canal para transmitir varias tramas.

FPC.

La sealizacin de los niveles superiores en el DL FACH.

Preferencia sobre DPDCH

Rpido establecimiento y rpida liberacin del canal.

DPCCH lleva informacin importante de niveles superiores

(RNC).



12

Electiva: 3G-WCDMA

Canal dedicado en el DL.

Transmitido sobre el Downlink DPCH.

Multiplexacin en el tiempo para informacin de controlfsico y transmisin de datos de usuario.



Electiva: 3G-WCDMA

Canal dedicado en el DL (2).



Electiva: 3G-WCDMA

Canal dedicado en el DL(3).

En el factor de ensanchamiento para la ms altavelocidad de transmisin de datos:

Si el TFCI no esta presente los bits DPDCH tienen posicionesfijas en la trama.

Como el factor de ensanchamiento es fijo en el DL DPCH, lasvelocidades bajas son implementada con DTX (on/off).

DTX se define por ranura 1500Hz.

Si existe ms de una alternativa de velocidad de transmisin de

datos se utiliza BTFD (Blind Transport Format Detection).

En el DL SF=(4-512). Restricciones con SF=512 paraSHO.



Electiva: 3G-WCDMA

Canal dedicado en el DL(4).

Modulacin causa diferencias entre las velocidades en el DL y UL.

UL DPDCH consiste de smbolos BPSK. (1bit/simbolo).

DL DPDCH consiste de smbolos QPSK. (2bit/simbolo).

Uso del mismo SF en UL y DL hace que se obtenga el doble de

velocidad en el DL.



Electiva: 3G-WCDMA

Multiplexacin DL



Electiva: 3G-WCDMA

DSCH

El transmitir altas velocidades de transmisin de datosreduce la cantidad de cdigos de canalizacin

disponibles.

Uso de cdigos de scrambling adicional.

Prdida de ortogonalidad desde una misma fuente.

Uso de canales comunes. Comparticin de recursos No garantiza disponibilidad de recursos Paquetes de datos.

El DSCH se encuentra asociado al DPCH.

El DPCH provee informacin de control de potencia y laindicacin al terminal cuando el debe decodificar el DSCH y cual

cdigo de desensanchamiento debe utilizar.

SF=512 es no soportado por el DSCH.



13

Electiva: 3G-WCDMA

DSCH(2)

El DSCH permite mezclar terminales con diferentes capacidades detransmisin de datos bajo una misma rama del rbol de cdigos.

Permite la posibilidad de operar multicodigo para lograr altas

velocidades de transmisin de datos.

El DSCH se mapea en PDSCH.

Relacin de tiempos entre PDCH y PDSCH.

Separacin mnima de 3 ranuras.



Electiva: 3G-WCDMA

FACH

Puede ser utilizado para transmisin de datos (paquetes).

El FACH y el PCH son multiplexados tpicamente en un canal fsicoaunque pueden estar separados.

No PC.

Posibilidad de un control de potencia lento.

Su transmisin es controlada por el RNC.

No utiliza smbolos pilotos.

Como referencia de fase utiliza el CPICH.

No altas velocidades.

Alta potencia.

Factor de ensanchamiento fijo.

Requieren sealizacin dentro de banda para determinar a queterminal van dirigidos los datos.



Electiva: 3G-WCDMA

Codificacin de canal para datos de usuario

En WCDMA dos mtodos de codificacin hansido definidos:

Codificacin convolucional tasa y 1/3 Para relativas bajas velocidades de transmisin de datos.

Codificacin turbo tasa 1/3

Se obtiene un buen desempeo para bloques de datosconsiderablemente grandes.

Al menos 300 bits por TTI.

Mximo bloque de medida: 5114 bits.



Electiva: 3G-WCDMA

Codificacin de fuente para voz

AMR (Adaptative Multirate)

Esquema patentado de compresin de audio ocodificacin de voz.

Adoptado por 3GPP en octubre de 1998 y es utilizadoen GSM y WCDMA.

Selecciona una de 8 posibles velocidades detransmisin de datos de acuerdo a las condiciones

del enlace.

Las tramas contienen 160 muestras con longitud de

20ms. (8000 muestras/segundo, 13 bits/muestra).



Electiva: 3G-WCDMA

Codificacin de fuente para voz(2)

AMR (Adaptative Multirate) (2)

AMR utiliza diferentes tcnicas como DTX(Discontinuous Transmission), VAD (Voice Activity

Detection) y CNG (comfort Noise Generation).

AMR selecciona el mejor codificador acorde a los

requerimientos y capacidad de canal.

Si las condiciones radio no son muy buenas, lavelocidad de codificacin de fuente es reducida y la

codificacin de canal se incrementa.

AMR tambin es conocido como ACELP (AlgebraicCode Excited Linear Prediction Code)



Electiva: 3G-WCDMA

Codificacin de fuente para voz(3)

AMR (Adaptative Multirate) (3)

Existen un total de 14 modos, 8 disponibles paravelocidad total (full rate) y 6 en velocidad mitad (half

rate).



14

Electiva: 3G-WCDMA

Sealizacin

Mensajes de sealizacin generados en losniveles superiores y mensajes control del nivel

fsico (no visibles para los niveles superiores).

CPICH (Common Pilot Channel)

Canal cdigo no modulado.

Cdificado con el cdigo scrambling primario especificode la celda.

Permite al terminal la estimacin del canal.

Medidas para HO y seleccin/reseleccin de celda.

Ajustando el nivel del CPICH en la celda, la carga deuna celda puede ser balanceada entre distintas celdas.

SF=256UNIVERSIDAD DEL CAUCA DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Electiva: 3G-WCDMA

Sealizacin(2)

SCH (Synchronization Channel)

Necesario para la busqueda de celdas.

Dos canales: un primario y un secundario.

SCH primario utiliza una secuencia de 256 chips identicaen todas las celdas.

SCH secundario diferentes secuencias, representandodiferentes grupos.

El terminal una vez detectado el SCH secundario cuentacon sincronizacin de ranura y trama.

El proceso de bsqueda de celda es necesario cuando

el terminal es encendido o cuando ingresa a un rea de

servicio.


Electiva: 3G-WCDMA

Sealizacin(3)

CCPCH primario (Primary Common Control PhysicalChannel)

Canal fsico que transporta el BCH.

Es necesario que todos los terminales lo demodulen en el sistema.

Velocidad fija.

Alta potencia desde la BS.

No informacin de control de potencia.

Impacto directo sobre la capacidad del sistema.

Codificacin convolucional con intercalamiento de 20ms sobre

dos tramas consecutivas.

Si la decodificacin del CCPCH primario falla, los terminales nopueden acceder al sistema.

No pueden obtener parmetros crticos del sistema tales como los cdigos deacceso aleatorio.


Electiva: 3G-WCDMA

Sealizacin(4)

CCPCH secundario (Secondary Common ControlPhysical Channel)

Canal fsico que transporta el FACH y el PCH.

Codificacin convolucional .

No informacin de control de potencia.

El factor de ensanchamiento es fijo acorde a la mxima

velocidad de transmisin de datos. La velocidad de transmisin de datos puede variar con DTX oparmetros de adaptacin de velocidad.

Alta potencia desde la BS.

Reduciendo la potencia mejora la capacidad en el enlace de

bajada.


Electiva: 3G-WCDMA

Sealizacin(5)

RACH Transmisin de sealizacin

Tpicamente utilizado para procesos de sealizacin.

Utilizado por el terminal para registrarse despus de encendido oactualizando su localizacin cuando se mueve de una localizacin a

otra o quiere iniciar una llamada.

AICH (Adquisition Indication Channel)

Indica desde la BS la recepcin de una secuencia (signature) pormedio del RACH.

Alta potencia.

No control de potencia.

Necesita ser escuchado por todos los terminales.

No visible a niveles superiores.


Electiva: 3G-WCDMA

Sealizacin(6)

PICH Paging Indicator Channel

PCH y el PICH operan conjuntamente. Permiten la operacin eficiente de los terminales en bajo consumo(sleep).

Para deteccin del PICH se requiere tomar referencia defase del CPICH.

El PICH necesita ser escuchado por todos los terminales

en la celda. Alta potencia.

No control de potencia.


15

Electiva: 3G-WCDMA

Procedimientos de Nivel Fsico

Control de potencia rpido en lazo cerrado.

Control de potencia de lazo interno.

Esencial para combatir el problema cerca-lejosen el UL.

Un comando por ranura (1500 Hz).

Medida del paso bsico es 1 dB0.5dB.

Especial atencin en SHO.

El SIR objetivo es fijado por el control depotencia lazo externo.


Electiva: 3G-WCDMA

Procedimientos de Nivel Fsico (2)

Control de potencia rpido en lazo cerrado (2).

Evitar el efecto cerca-lejos haciendo que todos losusuarios (con los mismos requisitos de calidad) se

reciban con la misma potencia.

Optimizar la capacidad del sistema reduciendo el niveltotal de interferencia.


Electiva: 3G-WCDMA


Control de potencia lazo abierto

Se aplica antes de iniciar la transmisin por el RACH oCPCH.

No muy preciso (9 dB).

Dificultad de medir la potencia en el terminal.


Electiva: 3G-WCDMA


Procedimiento de Paging

El terminal una vez registrado es asignado a un grupode paging.

Existen mensajes indicadores de paging (PI, PagingIndicators) que aparecen periodicamente en el PICH

cuando existen mensajes de paging a los terminales que

pertenecen al grupo de paging.


Electiva: 3G-WCDMA


Procedimiento de Paging(2)

Una vez el PI ha sido detectado, el terminal decodifica laprxima trama PCH transmitida sobre el S-CCPCH para

revisar si hay un mensaje para el terminal.

Entre menos a menudo los PI aparecen, menos necesitael terminal pasar del modo de bajo consumo (sleep) al

modo activo (wake up) y mayor duracin tendra su

bateria.


Electiva: 3G-WCDMA


Procedimiento RACH

El terminal decodifica el BCH para obtener los subcanales RACHdisponibles y sus cdigos de scrambling y secuencias (signatures).

El terminal selecciona aleatoriamente uno de los subcanales RACH

y una secuencia.

Se determina el nivel de potencia en el DL y se fija la potencia detransmisin (lazo abierto) con un margen apropiado.

Se envia un preambulo RACH de 1ms con la secuencia

seleccionada.

El terminal decodifica el AICH para determinar si la BS detecto elpreambulo.

No. Se retranmsite el preambulo con un mayor valor de potencia.

Si. El terminal transmite mensaje. 10-20ms.


16

Electiva: 3G-WCDMA


Procedimiento RACH(2)


Electiva: 3G-WCDMA


Procedimiento RACH(3)


Electiva: 3G-WCDMA


Procedimiento CPCH

Similar al procedimiento RACH.

Principal diferencia es deteccin de colisin (CD,collision detection) de nivel uno.

Mayor duracin de la transmisin.


Electiva: 3G-WCDMA


Procedimiento de busqueda de celda (cell search)o sincronizacin

Uso del SCH.

El terminal busca el cdigo de sincronizacin primario de 256chips, siendo idntico para todas las celdas. El cdigo de

sincronizacin primario es el mismo en cada ranura.

El terminal busca el cdigo de sincronizacin secundario.

La temporizacin de trama es conocida. El terminal busca elcdigo de scrambling.

Procedimiento de diversidad en transmisin

La BS utiliza dos antenas para transmitir la informacinde usuario. El uso de las dos antenas se basa en los bits

realimentados (FB) desde el terminal en el UL DPCCH.


Electiva: 3G-WCDMA


Procedimiento de medida de handover

Los posibles HO en UTRA-FDD:

Handover Intra-modo

Medida Ec/No ejecutada en el CPICH.

Handover Inter-modo

Modo FDD-TDD

Handover Inter-sistema

WCDMA-GSM en distintas frecuencias.


Electiva: 3G-WCDMA


Procedimiento de medida en modo comprimido

Modo comprimido=modo ranurado, necesario cuando sehacen medidas en otras frecuencias de un sistema

WCDMA sin un receptor dual.


17

Electiva: 3G-WCDMA


Otras medidas

RSSI.

SIR.

BER.

BLER.

Potencia de portadora transmitida.

RTT (Round Trip Time) en chips.

RSCP (Received Signal Code Power)


Electiva: 3G-WCDMA

Lecturas Recomendadas

http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Shannon-Hartley

http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-shaping

http://en.wikipedia.org/wiki/Raised-cosine_filter

http://en.wikipedia.org/wiki/Crest_factor

http://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_multi-

rate_compression

http://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_Time_Interval


Electiva: 3G-WCDMA


Telecomunicaciones 3G

Documents

Transcript of Telecomunicaciones 3G