Tema 4_Redes 3G
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Tem a 4Redes 3 G
REDES DE ACCESO CELULAR
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Red es d e acceso ce lu lar - Red es 3 G
IntroduccinLos sistemas de segunda generacin como GSM fueron diseados para laprovisin eficiente de servicios de voz.
Por el contrario, los sistemas 3G fueron diseados desde el inicio para
soportar cualquier tipo de servicio multimedia de forma flexible; es decir, sinque la incorporacin de nuevos servicios requiera realizar modificaciones enla red.
La tecnologa radio en la que se sustentan las redes UMTS (Universal Mobile
Telecommunication Services), basadas en WCDMA/HSPA (Wideband CodeDivision Multiple Access/High-Speed Packet Access) proporciona lascapacidades necesarias para sustentar los nuevos servicios:
Altas velocidades de transmisin: tericamente hasta 2 Mbps en la Release 99,hasta 14,4 Mbps en la Relase 5 y hasta 28,8 Mbps en la Release 7.
Bajo retardo extremo a extremo en la transmisin de paquetes: < 100 ms. enRelease 5 y < 50 ms. en Release 6.
Movilidad sin interrupciones en los servicios de datos.
Multiplexacin de servicios con diferentes requisitos de QoS en una nica
conexin. Interoperabilidad con las redes existentes GSM/GPRS.
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Red es d e acceso ce lu lar - Red es 3 G
Proceso de estandarizacin
1990...
NMT
TACS
CT1
CT2
Eurosignal
POCSAG
MPT 1327
MOBITEX
GSM
DECT
ERMES
TETRA/
TETRAPOL
UMTS
1 Generacin 2 Generacin 3 Generacin
2000..
Inicialmente se pensaba en un sistema nico...
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Proceso de estandarizacinLa situacin final ha conducido a una familia de sistemas diferentes
UMTS
CDMA2000
DECT
UWC-136
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Proceso de estandarizacinPara lograr un desarrollo consensuado de UTRA (UMTS Terrestrial RadioAccess) se crea en diciembre de 1998 el llamado 3GPP (Third GenerationPartnership Project).
3GPP realiza las especificaciones tcnicas de los sistemas 3G basados enWCDMA (Wideband CDMA), en un foro comn que agrupa a distintosorganismos de estandarizacin:
ARIB (Japn)
CSSA (China) ETSI (Europa)
TTA (Corea del Sur)
ATIS (USA)
TTC (Japn)
Los documentos y contribuciones son pblicos: www.3gpp.org
Un grupo paralelo, 3GPP2, se ha creado para coordinar el desarrollo de otra
de las tecnologas propuestas: cdma2000, basada en Multicarrier CDMA.Promovido por TIA y ANSI en EE.UU.
TIA cdma2000UWC-136
T1 W-CDMA
ETSI TD-CDMAW-CDMA
ARIB W-CDMA
TTA CDMA ICDMA I I
CATT TD-SCDMA3GPP
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Proceso de estandarizacinEstructuracin de UMTS en Releases
R99 y R4 R5 R6 R7 R8
0,384Mbps0,384Mbps 0,384Mbps
14Mbps
5,7
Mbps
28Mbps
11Mbps
14Mbps
160Mbps(LTE)
42Mbps
(HSPA)
50Mbps
Velocidad de pico en downlink
Velocidad de pico en uplink
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Normalizacin 3GPP
Comercial
R99 R5 R6 R7 R8
R99 R5 R6 R7 R8
R9 R10R4
R4
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Proceso de estandarizacinRelease 99: Sistemas UTRA-FDD y UTRA-TDD
1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250
15 20 60 30 15 60 30
MHz
UMTS FDD
20 / 35 MHzpara UTRA unpaired
2 x 60 MHz paraUTRA paired
(Asignacin en Europa)
UMTS TDD
GSM 1800 y DECT
1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250
15 20 60 30 15 60 30
MHz
UMTS FDD
20 / 35 MHzpara UTRA unpaired
2 x 60 MHz paraUTRA paired
(Asignacin en Europa)
UMTS TDD
GSM 1800 y DECT
FDD: Para utilizar en bandaspareadas (1920-1980/2110-2170). Total: 60+60 MHz.OPERADORES CUENTAN CON
15x2 MHz PARA FDD
TDD: Para utilizar en bandas nopareadas (1900-1920; 2010-
2025). Total: 20+15 = 35 MHz.OPERADORES CUENTAN CON
5 MHz PARA TDD
Global
Satlite
Suburbano
Urbano
Interior
Macrocelda PicoceldaMicrocelda
UTRAUTRA
TDDTDD
UTRAUTRA
FDDFDD
macro y microceldas
Duplexado FDD Movilidad totalhasta 384 kbps
micro y picoceldas
Duplexado TDD Movilidad localhasta 2 Mbps
Global
Satlite
Suburbano
Urbano
Interior
Macrocelda PicoceldaMicrocelda
UTRAUTRA
TDDTDD
UTRAUTRA
FDDFDD
macro y microceldas
Duplexado FDD Movilidad totalhasta 384 kbps
micro y picoceldas
Duplexado TDD Movilidad localhasta 2 Mbps
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Parmetros UTRAUTRA FDD: Esquema de acceso mltiple: W-CDMA Modulacin dual-channel QPSK en UL y QPSK en DL. Filtrado coseno
realzado con factor de roll-off = 0,22.
UTRA TDD: Esquema de acceso mltiple: Hbrido W-CDMA + TDMA Modulacin QPSK. Filtrado coseno realzado con factor de roll-off = 0,22.
Operacin asncrona de las estaciones base (no es necesaria una referenciaglobal de tiempos como GPS).
Chip rate: 3,84 Mchips/sEspaciado entre portadoras nominal: 5 MHzVocoder MR-ACELP de velocidad variable (12,2; 10,2; 7,95; 7,40; 6,70; 5,90;5,15 y 4,75 kbps).Longitud de trama: 10 ms; Slots por trama: 15
Deteccin coherente tanto en UL como en DLCaractersticas de diversidad:
Temporal: codificacin y entrelazado tanto UL como DL Multicamino: Rake de mxima ganancia u otras estructuras en recepcin. Antena: Mxima ganancia UL y mvil o diversidad en transmisin en DL
ICA < 45 dB a 5 MHz y < 50 dB a 10 MHz en la estacin base.ICA < 33 dB a 5 MHz y < 43 dB a 10 MHz en MS (de 21 dBm y 24 dBm).
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Fundamentos de CDMADS-CDMA (Direct Sequence -CDMA)
d(t)
c(t)
GENERADORSECUENCIA
CODIGO
Filtroconformador
s(t)
+1
-1
s(t)
+1
-1
c(t)
+1
-1
d(t)
Tb
Tc
BIT
CHIP
+1
-1
s(t)
+1
-1
c(t)
+1
-1
d(t)
Tb
Tc
BIT
CHIP
SEAL DEDATOS
SECUENCIACDIGO
d(t)
c(t)
s(t)
f0 1/Tb
f00 1/Tc
f00 1/Tc
SEAL DEDATOS
SECUENCIACDIGO
d(t)
c(t)
s(t)
f0 1/Tb
f00 1/Tc
f00 1/Tc
DIMENSINFRECUENCIAL
DIMENSINTEMPORAL
TRANSMISORDS-CDMA
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Fundamentos de CDMADS-CDMA (Direct Sequence -CDMA)
DIMENSINFRECUENCIAL
DIMENSINTEMPORAL
RECEPTOR
DS-CDMA
Tbs(t)
GENERADORSECUENCIA
CODIGO
c(t)
Filtroreceptor
d(t)
+1
-1
s(t)
+1
-1
c(t)
+4
-4
d(t)
.
.
. .
+1
-1
s(t)
+1
-1
c(t)
+4
-4
d(t)
.
.
. .
SEALRECIBIDA
s(t)
f00 1/Tc
SECUENCIA
CDIGO
c(t)
f00 1/Tc
SEALRECUPERADA
d(t)f
0 1/Tb
SEALRECIBIDA
s(t)
f00 1/Tc
SECUENCIA
CDIGO
c(t)
f00 1/Tc
SEALRECUPERADA
d(t)f
0 1/Tb
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Fundamentos de CDMAAcceso mltiple CDMACada usuario transmite su seal ensanchada con una secuencia cdigodistinta, en principio ortogonales entre s.
Cdigo c1(t)
Cdigo c2(t)
Cdigo c3(t)
TRANSMISOR
CDMA
TRANSMISOR
CDMA
TRANSMISOR
CDMA
f
00 1/Tc
00 1/Tc
00 1/Tc
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Fundamentos de CDMAAcceso mltiple CDMA
RECEPTORDS-CDMA
Tb
s1(t)+s2(t)+s3(t)
GENERADORSECUENCIA
CODIGO
c1(t)
Filtroreceptor d(t)
d1(t)+d2(t)c2(t)c1(t)+d3(t)c3(t)c1(t)
Por ejemplo: c1(t)= (+1 1 +1 1)c2(t)=(+1 1 1 +1)
+1
-1
s2(t)
+1
-1
c1(t)
+4
-4
+1
-1
s1(t)
+1
-1
c1(t)
+4
-4
d1(t)
. . .
. . . .
+1
-1
s2(t)
+1
-1
c1(t)
+4
-4
+1
-1
s1(t)
+1
-1
c1(t)
+4
-4
d1(t)
. . .
. . . .
Si los cdigos fuesenortogonales y losusuarios estuvieran
perfectamentesincronizados elreceptor rechazaratotalmente la sealde los dems
usuarios
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Fundamentos de CDMAAcceso mltiple CDMAEn la prctica los cdigos no son ortogonales, por lo que los usuariossimultneos originan un cierto nivel de interferencia (Interferencia de Acceso
Mltiple: MAI - Multiple Access Interference).
RECEPTOR
CDMA
RECEPTOR
CDMA
RECEPTOR
CDMAf
00 1/Tb
1/Tc
f
00 1/Tb 1/Tc
f00 1/Tb 1/Tc
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Fundamentos de CDMAAcceso mltiple CDMAA la salida del filtro receptor (correlador), la amplitud de la seal til aparecemultiplicada por el factor de ensanchado (en el ejemplo, 4), lo que no sucede
con la interferencia. A este efecto se le denomina Ganancia de Procesado.
i
u
i P
P
I
C
p
ici
bu
o
GI
C
TP
TP
I
C
La ganancia de procesado es una medida del grado deproteccin que se tiene frente a interferencias
RECEPTOR
CDMA
Ejemplo: Servicio de voz a 12,2 kbps:6
3
3,84 1010log 10log 25
12,2 10b
p
c
TG dB
T
A la salida del receptor se requiere aproximadamente una C/I de 5 dB paraeste servicio (donde la I incluye las potencias de ruido e interferencias) . Porlo tanto, a la entrada del receptor, la potencia de la seal til puede estarmuy por debajo del nivel del ruido + interferencias (20 dB por debajo), por loque resulta muy difcil de detectar si no se conoce la secuencia cdigo (por
eso las primeras aplicaciones de las tcnicas de espectro ensanchadofueron militares).
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Fundamentos de CDMALa ganancia de procesado depende de la velocidad de transmisin, de modoque cuanto mayor es sta, menor es Gp. Por ejemplo, para un servicio de 2Mbps: 6
63,84 1010log 10log 2,82 10b
p
c
TG dBT
En este caso, la inmunidad frente al ruido y las interferencias es menor yser necesario tener una mayor C/I a la entrada del receptor.
En un sistema de comunicacionesmviles WCDMA, que opera en uncanal con propagacinmulticamino, el receptor no es unsimple correlador, sino que debe
usarse un receptor RAKE, formadopor varias ramas de correlacinque capturan la energa procedentede cada uno de los caminos depropagacin y la suman de forma
coherente (combinacin de mximaganancia).
Acceso mltiple CDMA
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Fundamentos de CDMAAcceso mltiple CDMA
El funcionamiento correcto del receptor en un sistema WCDMA exige:
Estimar correctamente la respuesta impulsional del canal. Dado que sta esvariante con el tiempo, esta estimacin deber ser actualizada con la suficientefrecuencia. Esto exige la transmisin de seales piloto (smbolos conocidos por elreceptor).
Sincronizar en tiempo los correladores del receptor con la seal recibida. Si lasecuencia cdigo del correlador no est bien alineada con los chips recibidos, lacorrelacin ya no es perfecta y disminuye la ganancia de procesado.
El proceso de ensanchado/desensanchado (spreading/despreading) por smismo no proporciona ninguna mejora de un enlace radio individual, pues laganancia de procesado se consigue con un aumento proporcional del ancho
de banda. Las mejoras se perciben cuando se analiza el sistema completo,pues permite reutilizar las mismas frecuencias en diferentes clulas, (resounidad), se efecta un promediado estadstico de la interferencia de accesomltiple, y se puede realizar un aprovechamiento constructivo de lapropagacin multicamino (pues un ancho de banda elevado proporciona una
mayor resolucin temporal para detectar la energa que llega con diferentesretardos de propagacin.
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Fundamentos de CDMAAcceso mltiple CDMASin embargo, para conseguir los beneficios de esta tecnologa, es necesarioel uso de un control de potencia muy preciso y de soft handover.
Qu sucede si dos terminales situados a distancias muy diferentes de laestacin base transmiten con la misma potencia (PTA=PTB)?
USUARIO AUSUARIO B
atenuacin LA atenuacin LB
PTAPTB
LA
>> LB
0 1/Tc
00 1/Tc
RECEPTOR
CDMA
RECEPTOR
CDMA
00 1/Tc0
EFECTONEAR/FAR
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Fundamentos de CDMAControl de potencia
Cmo sabe el mvil con qu nivel de potencia debe transmitir?
Control de potencia en lazo abierto
El mvil conoce la potencia transmitidapor el canal de piloto,
mide la potencia recibida y por tanto
estima la atenuacin del trayectoy decide la potencia a transmitir
La estacin baseenva una seal
de piloto
Problema: FDD No hay correlacin entre los enlaces descendentey ascendente
La seal recibida en la estacin base estar afectadapor desvanecimientos rpidos (fading Rayleigh)
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Fundamentos de CDMAControl de potencia
Control de potencia en lazo cerrado
El mvil transmite demanera continua por un
canal de subida
La estacin base mide la potenciarecibida y por un canal de bajada enva
comandos que hacen incrementar odecrementar la potencia que transmite
el mvil en pasos discretos
Condicin : La velocidad con que se envan los comandos debe ser
mayor que la velocidad de variacin del canal, con el fin de poderefectuar un seguimiento del mismo.
Idealmente podramantenerse la
potencia recibidaconstante
Condicin : Requiere la existenciade una conexin activa
bidireccional entre el mvil y laestacin base
Solucin
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Fundamentos de CDMAControl de potencia
Control de potencia en lazo cerrado
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Fundamentos de CDMASoft y softer handoversQu sucede cuando un mvil conectado a una estacin base penetra en laclula correspondiente a otra estacin base?
El mvil transmitir con la potencia que determine el control de potencia de laestacin base a la que est conectado.
Dado que todas las clulas utilizan las mismas frecuencias, el mvil causarinterferencia en la estacin base a la que se aproxima.
Al no controlar esta ltima estacin base la potencia de transmisin del mvil,ste puede ocasionar un efecto near/far.
El uso de hard handover podra no ser suficiente para evitar el efecto near/far,pues siempre existe un retardo hasta su ejecucin durante el cual el mvil
estara perjudicando a todas las comunicaciones de la nueva clula.
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Fundamentos de CDMASoft y softer handovers
Solucin: soft handover
El soft handover exige que los receptores RAKE de los mvilesdispongan de ramas (fingers) adicionales para capturar la seal queprocede de ambas estaciones base (macrodiversidad).
Adems hay que prever ms canales RAKE en la estacin base y msconexiones entre la estacin base y su controlador.
RAKE
El mvil se comunica con dos (o ms) estaciones
base simultneamente. En DL ambas estaciones base transmiten la misma
seal, pero cada una con un cdigo diferente paraque el mvil pueda separar las seales, y combinarRAKE MRC (Maximal Ratio Combining).
En UL la misma seal del mvil se recibe en las dosbases, y la informacin se pasa al controlador dered, utilizando el indicador de fiabilidad de la tramapara seleccionar.
Habr dos controles de potencia activos
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Red es d e acceso ce lu lar - Red es 3 G
Fundamentos de CDMASoft y softer handovers
Softer handover: Similar al soft handover, pero en este caso, el destino esotro sector de la misma clula
Adems de los handovers soft y softer, en WCDMA hay otros dos tipos:
Hard handover interfrecuencial que puede usarse para traspasar lacomunicacin de una frecuencia a otra, por ejemplo en estacionesbase de alta capacidad que tienen varias portadoras.
Hard handover intersistema para traspasar la comunicacin desde el
WCDMA FDD (UTRA-FDD) a otro sistema como WCDMA TDD(UTRA-TDD) o GSM.
En DL se utilizan dos cdigos para que el mvilpueda separar las seales, y combinar RAKE MRC.
En UL las seales captadas por las antenas de losdos sectores se dirigen a un nico receptor RAKE y
se combinan MRC. Hay un nico control de potencia activo.
RAKE
RAKE
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Fundamentos de CDMAReso frecuencial
Evitar interferencia co-canal CDMA soporta reso completode frecuencias
Eficiencia mxima: 1/K(K= tamao del cluster)
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
BTSBTS
BTS
BTS
BTS
BTS
Interferencia intercelular
TDMA
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Fundamentos de CDMAReso frecuencial
En el enlace ascendente, y bajo condiciones de control de potencia ideal, lainterferencia INTRACELULAR depende de la estadstica de trfico (nmerode usuarios simultneos), mientras que la interferencia INTERCELULARdepende tanto de la estadstica de trfico como de la estadstica del canal.
NIVELD
E
INTERFERE
NCIA Imx para Pe
NIVELDE
INTERFE
RENCIA
Iinter
Iintra
NIVELDE
INTERFERENCIA
Iinter
Iintra
Channel borrowing natural entreclulas: El nmero de conexiones activasque pueden ser servidas en una clula
(capacidad de la clula) depende de lacarga que exista en las clulas vecinas
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Fundamentos de CDMAMultiplexado estadstico natural
Ejemplo: Trfico de voz con VAD/DTX (Voice Activity Detection/Discontinuous Transmission).
Trfico de voz: modelo ON/OFF
ON OFF
NIVELDE
INT
ERFERENCIA
N comunicaciones de voz. Estadsticamente habr en media N usuarios transmitiendo.
Estadsticamente se tiene una ganancia 1/ en capacidad.
ON
ON OFF
T
T T
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Fundamentos de CDMAFacilidad para variar la velocidad de transmisin
.11
cteRGTT
T
TBW bp
bc
b
c
d(t)
c(t)
Tb Tb/2
GpG
p/2
Rb 2Rb{ {Velocidad
Ganancia de
procesado
Ancho debanda
BW BW
P 2PPotenciarecibidab
bb
RPTPE
1
Para un ancho de banda dado laganancia de procesado y la
velocidad de transmisin tienenuna relacin inversa
Para mantener la misma energadel bit recibida, la potenciarecibida y la velocidad detransmisin tienen una relacindirecta. Por lo tanto, para una
determinada BER, si se aumentala velocidad de transmisin, hayque aumentar en la misma medidala potencia de transmisin.
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Arquitectura de red UTRAUMTS Release 99
BTS BSC
GMSCMSC/
VLR
PSTN/ISDN
Otra PLMN
GSM BSS
Dominio Paquetes
SGSN GGSN
INTERNET
INTRANETS
UTRAN
MS
UE
Red Acceso Radio Ncleo Red GSM/GPRS
Nodo B RNC
HLR
Dominio Circuitos
-
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Arquitectura de red UMTSFuncionalmente, los elementos de red se agrupan en:
Red de Acceso Radio (RAN: Radio Access Network o UTRAN: UMTS TerrestrialRadio Access Network): Lleva a cabo toda la funcionalidad relacionada con el
acceso radio. Una UTRAN se compone de uno o varios RNSs (Radio NetworkSubsystems), cada uno de los cuales est constituido a su vez por un RNC (RadioNetwork Controller) y una o varias estaciones base, denominadas, segn lanomenclatura 3GPP, Nodos B.
Ncleo de Red (CN: Core Network): Es el responsable de conmutar y encaminarlas llamadas y las conexiones de datos hacia las redes externas.
Terminal de Usuario (UE: User Equipment). Se compone de dos partes: el ME(Mobile Equipment), que es el terminal radio capaz de establecer lascomunicaciones a travs de la interfaz aire, y el USIM (UMTS Subscriber IdentityModule), que es una tarjeta inteligente que contiene la identidad del usuario,realiza los algoritmos de autenticacin y almacena las claves de autenticacin ycifrado, as como cierta informacin de subscripcin necesaria para el terminal.
Desde un punto de vista de estandarizacin y especificacin, el UE y laUTRAN contienen protocolos completamente nuevos, derivados de lascaractersticas de la tecnologa radio WCDMA. Por el contrario, el CN
corresponde al de las redes GSM/GPRS.
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Red es d e acceso ce lu lar - Red es 3 G
Iu
UTRAN
UE
Uu
CN UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access NetworkCN: Core NetworkUE: User equipment
RNC: Radio Network ControllerRNS: Radio Network Subsystem
Iu CS
RNC
UE
CN
Iu PS
RNC
Node B Node B Node B Node B
Cells
RNS
IubIub IubIub
Uu
Iur
MSC/VLR SGSN
Iu CS Iu PS
Arquitectura de red UMTS
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Arquitectura de protocolos de la interfaz radio
L3 / RRC
L2 / RLC
Canales lgicos
Canales transporte
PDCP
Canales fsicos
BMC
Sealizacin plano de control Datos plano de usuario
L2 / MAC
L1 / PHY
Control
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Red es d e acceso ce lu lar - Red es 3 G
Arquitectura de protocolos de la interfaz radio
Plano de control
Cuando un UE se enciende y se engancha a la red, lo primero que busca esestablecer una conexin RRC (Radio Resource Control). Una conexin RRCes un concepto lgico que describe una relacin esttica entre un UE y suRNC servidor que existe mientras el UE se encuentre activo enviando datos.Hay una nica conexin RRC para cada UE activo que controla la interfazradio para todas las sesiones de ese UE.
RRC transporta toda la informacin de control entre el UE y el RNC. Susfunciones incluyen la activacin y liberacin de los recursos radio, la gestinde la movilidad, el control de potencia de lazo externo y el transporte(tunelado) de los protocolos de control del Core Network.
Adems el RNC utiliza el protocolo RRC para difundir informacin delsistema, como el identificador de red e informacin de localizacin.
G
-
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Red es d e acceso ce lu lar - Red es 3 G
Arquitectura de protocolos de la interfaz radio
CANALES LGICOS:Aqullos de los que se sirve el nivel MAC paraproporcionar servicios de transferencia de datos a los niveles superiores.Cada canal lgico est definido por el tipo de informacin que transfiere.
CANALES DE TRANSPORTE: Proporcionan servicios de transporte deinformacin en el nivel fsico a los niveles MAC y superiores. Vienendescritos por cmo y con qu caractersticas se envan los datos a travs dela interfaz aire, con independencia de qu es transportado (tasa detransmisin, proteccin frente a errores, etc.). La eleccin depende de lacalidad deseada. Cada canal de transporte se acompaa de un indicador TFI(Transport Format Indicator).
CANALES FSICOS: Soporte fsico para el envo de informacin a travs dela interfaz aire. Vienen definidos por la estructura de trama y el formato delos bursts transferidos. La capa fsica combina los TFIs de diferentes canalesde transporte y genera el TFCI (Transport Format Combination Indicator). ElTFCI se transmite en el canal de control fsico para informar al receptor dequ canales de transporte contiene la trama actual.
R d d l l R d 3 G
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Arquitectura de protocolos de la interfaz radio
Canales lgicos
Son conexiones establecidas entre el RNC y el terminal
Canales de control BCCH: Broadcast Control Channel
PCCH: Paging Control Channel
CCCH: Common Control Channel: Usado por todos los UEs yRNCs para sealizacin de control antes de que se establezca unaconexin RRC.
DCCH: Dedicated Control Channel: Usado entre un UE y su RNCservidor una vez que se ha establecido la conexin RRC.
Canales de trfico
CTCH: Common Traffic Channel: Compartido por varios UEs.
DTCH: Dedicated Traffic Channel: Usado por un nico UE.
R d d l l R d 3 G
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Canales de transporte
Son conexiones establecidas entre el RNC y el terminal
Canales dedicados
DCH: Dedicated Channel(DL y UL).
Canales comunes (compartidos entre varios o todos los UEs) BCH: Broadcast Channel(DL)
FACH: Forward Access Channel(DL)
PCH: Paging Channel(DL)
RACH: Random Access Channel(UL)
CPCH: Common Packet Channel(UL) (Desaparece a partir de R5)
DSCH: Downlink Shared Channel(DL) (Desaparece a partir de R5)
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Canales de transporte
DCH: Dedicated Channel.
Tiene una tasa de transmisin variable y puede ser usado en DL y UL. En lse mapean los canales lgicos DCCH y DTCH.
Los canales de GSM TCH, SACCH y FACCH no existen en UTRA. El DCHtransporta tanto los datos de usuario (p. ej. tramas de voz), como
informacin de control de los niveles superiores, como comandos dehandover o informes de medidas del terminal. En WCDMA no se necesita uncanal de transporte separado, ya que un mismo canal de transporte permitetasas de transmisin variables y multiplexacin de diferentes servicios.
El DCH presenta caractersticas como control de potencia rpido, posibilidadde cambio de tasa de transmisin trama a trama y posibilidad de transmitir auna cierta parte de la celda o sector mediante sistemas de antenasadaptativos.
El DCH soporta soft handover.
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Canales de transporte
BCH: Broadcast Channel.
Se usa para transmitir informacin especfica de la red UTRA o de una clulaespecfica, como los cdigos de acceso aleatorio y los slots de accesodisponibles en la celda o los tipos de diversidad de transmisin usados en lacelda para otros canales.
Un UE solamente puede registrarse en la celda si es capaz de decodificar elBCH. Por ello, este canal se transmite con una potencia relativamente altapara que alcance a todos los usuarios del rea de cobertura planificada. Poreste motivo, la velocidad de transmisin es fija y baja.
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Canales de transporte
FACH: Forward Access Channel .
Se usa para transmitir informacin de control a terminales cuya localizacinen una determinada celda es conocida, por ejemplo, tras un mensaje deacceso aleatorio enviado por un UE y recibido en la estacin base.
Tambin se pueden transmitir paquetes de datos en el FACH.
Puede existir ms de un FACH en una celda. Uno de ellos tiene quetransmitirse con una velocidad suficientemente baja para que pueda serrecibido por todos los usuarios de la celda especfica de la red UTRA,mientras que los restantes pueden tener una velocidad ms alta.
El FACH no usa control de potencia rpido ni soft handover.
Cada mensaje transmitido en el FACH debe incluir informacin deidentificacin para asegurar que es recibido correctamente por el UE al queva destinado.
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Canales de transporte
PCH: Paging Channel .
Se usa para transportar la informacin necesaria por el procedimiento depaging, es decir, cuando la red desea iniciar una comunicacin con el UE. Elejemplo ms simple es una llamada de voz entrante al terminal: la redtransmite el mensaje de paging en el PCH de toda las clulas pertenecientes
al rea de localizacin en la que se espera que se encuentre (puede ser unanica celda o cientos de ellas).
El diseo del PCH afecta al consumo de potencia del UE en modo de reposo(standby). Cuanto menos frecuentemente deba el terminal sintonizar su
receptor para escuchar posibles mensajes de paging, ms durar la batera.
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Canales de transporte
RACH: Random Access Channel .
Se usa para transportar informacin de control desde el terminal, como laspeticiones para establecer una conexin.
Tambin puede usarse para enviar paquetes de datos de usuario depequeo tamao desde el terminal a la red.
Para que el sistema funcione correctamente, el RACH debe escucharsedesde cualquier lugar de la clula, lo que significa que las tasas detransmisin deben ser bastante bajas, al menos para el acceso inicial alsistema y otros procedimientos de control.
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Canales de transporte
CPCH: Common Packet Channel.
Se usa como extensin del RACH para transportar datos de usuario enmodo paquete en el UL. El canal recproco en el DL es el FACH.
En el nivel fsico, las principales diferencias con el RACH son que el CPCHusa control de potencia rpido, un mecanismo de transmisin basado en la
deteccin de colisin y un procedimiento de monitorizacin del estado delCPCH.
La transmisin del CPCH en el UL puede ocupar varias tramas, a diferenciade un mensaje del RACH, que ocupa una o dos tramas.
Como el CPCH no se ha implementado en ninguna red, el 3GPP decidieliminarlo desde la R5 en adelante. As, el CPCH solamente se encuentra enla R99 y en la R4.
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Canales de transporte
DSCH: Downlink Shared Channel.
Se usa para transportar datos de usuario o informacin de control en el DL.Puede ser compartido por varios usuarios. Permite al RNC multiplexar losdatos destinados a diferentes UEs (DTCHs y DCCHs) en el mismo canal detransporte. De este modo, la tasa de transmisin fija de un canal de
transporte puede ser compartida entre aplicaciones que tienen necesidadesde ancho de banda variables (p. ej. navegacin web).
En muchos aspectos es similar al FACH, pero el DSCH soporta el uso decontrol de potencia rpido y de tasa de transmisin variable trama a trama.
No es necesario que el DSCH se escuche en toda el rea de cobertura de lacelda y puede emplear los diferentes modos de diversidad en transmisinusados en sus DCH asociados.
En la prctica el DSCH ha sido sustituido por HSDPA, de modo que el 3GPP
decidi eliminarlo a partir de la R5.
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ed es d e acceso ce u a ed es 3 G
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Canales fsicos
Son conexiones establecidas entre el Nodo B y el terminal
Canales fsicos dedicados
DPDCH: Dedicated Physical Data Channel DPCCH: Dedicated Physical Control Channel
Canales fsicos comunes PRACH: Physical Random Access Channel
PCPCH: Physical Common Packet Channel CPICH: Common Pilot Channel P-CCPCH: Primary Common Control Physical Channel S-CCPCH: Secondary Common Control Physical Channel
SCH: Synchronisation Channel PDSCH: Physical Downlink Shared Channel AICH: Acquisition Indication Channel PICH: Page Indication Channel
CSICH: CPCH Status Indication Channel CD/CA-ICH: Collision Detection/Channel Assignment Indication Channel
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Canales fsicos
Los canales de transporte se mapean en canales fsicos, siendo posible quediferentes canales de transporte se mapeen en el mismo canal fsico.
Adems de los canales de transporte anteriores, existen canales fsicos cuyafuncin es transportar informacin necesaria nicamente paraprocedimientos del nivel fsico. As, el SCH, el CPICH y el AICH no sonvisibles directamente para las capas superiores, pero es necesario que la
estacin base los transmita para el funcionamiento del sistema.
Los canales CSICH y CD/CAICH se necesitan si se usa el CPCH.
Un DCH se mapea en dos canales fsicos: el DPDCH transporta informacin
de niveles superiores, que incluye los datos de usuario, mientras que elDPCCH transporta la informacin de control necesaria en el nivel fsico. Latasa de transmisin del DPCCH es constante, mientras que la del DPDCHpuede variar de trama a trama.
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Mapeado de canales lgicos, de transporte y fsicos
Canales l g icos
Cana les de t ranspor te
Cana les f s icos
BCCH PCCH CCCH DTCHCTCHDCCH
BCH PCH FACH DCHDSCH RACHCPCH
P-CCPCH S-CCPCH DPDCHPDSCH PRACHPCPCH DPCCH
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Ensanchado y modulacin
El nivel fsico WCDMA se basa en el ensanchado de la secuencia de datosmediante la multiplicacin por una secuencia cdigo. En realidad, esteproceso se realiza en dos pasos, utilizando para ello dos cdigos diferentes:
un cdigo de canalizacin o ensanchado (channelization code o spreadingcode) y un cdigo de aleatorizacin (scrambling code)
channelizationcode scrambling code
datos
Bit rate Chip rate Chip rate
Los cdigos de canalizacin son cdigos ortogonales de longitud variable. Elproblema de estos cdigos es que presentan altos valores de correlacincruzada (correlacin entre dos cdigos ortogonales diferentes desplazadosen el tiempo). De ese modo, una estacin base tendr problemas paraseparar las seales de diferentes UEs, que llegarn con diferentes retardosde propagacin (o incluso de celdas diferentes).
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Ensanchado y modulacin
La utilizacin de diferentes cdigos de aleatorizacin, que tienen valoresbajos de correlacin cruzada, permite disminuir la interferencia de otrasseales que utilicen cdigos de canalizacin diferentes y, al mismo tiempo,
posibilita la separacin de seales que utilicen el mismo cdigo decanalizacin.
El cdigo de canalizacin ensancha la seal hasta el ancho de banda detransmisin. La multiplicacin por el cdigo de aleatorizacin (que se realiza
chip a chip) no modifica el ancho de banda.En UTRA, las transmisiones de una misma fuente (en el downlink,conexiones de un mismo sector a distintos mviles y en el uplink, diferentesconexiones simultneas de un mvil con una estacin base) se separan
mediante diferentes cdigos de canalizacin.Los cdigos de canalizacin utilizados en UTRA se basan en la tcnicaOVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor). Una fuente escoge del rbolun cdigo con el factor de ensanchado requerido. Una vez usado un cdigo,
esa fuente no puede utilizar ningn otro cdigo que se site en una ramaderivada del primero ni de la que proceda el mismo.
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Ensanchado y modulacin
C ch,1,0= (1)
C ch,2,0= (1,1)
C ch,2,1= (1,-1)
C ch,4,0= (1,1,1,1)
C ch,4,1= (1,1,-1,-1)
C ch,4,2= (1,-1,1,-1)
C ch,4,3= (1,-1,-1,1)
SF=1 SF=2 SF=4 SF=8
C ch,8,0= (1,1,1,1,1,1,1,1)
C ch,8,1= (1,1,1,1,-1,-1,-1,-1)
C ch,8,2= (1,1,-1,-1,1,1,1,1)
C ch,8,3= (1,1,-1,-1,-1,-1,1,1)
C ch,8,4= (1,-1,1,-1,1,-1,1,-1)
C ch,8,5= (1,-1,1,-1,-1,1,-1,1)C ch,8,6= (1,-1,-1,1,1,-1,-1,1)
C ch,8,7= (1,-1,-1,1,-1,1,1,-1)
C (C,C)
(C,-C)
Cdigos OVSF
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Ensanchado y modulacin
La asignacin del cdigo OVSF que utiliza una estacin base en undeterminado sector o clula en cada conexin downlink lo asigna el RNC.
Diferentes sectores y clulas utilizan los cdigos OVSF de forma
independiente en el downlink, de modo que habr conexiones en distintossectores que utilicen el mismo cdigo OVSF. Sin embargo, diferentessectores y clulas utilizan distintos cdigos de scrambling, de modo que, aunproducindose una cierta interferencia, las seales sern separables en el
receptor del mvil.Los mviles seleccionan los cdigos OVSF para el uplink de formaindependiente entre s, de modo que diferentes mviles pueden utilizar elmismo cdigo de canalizacin en sus conexiones del uplink. Sin embargo,
cada mvil utilizar un cdigo de scrambling diferente, de modo que, aunproducindose una cierta interferencia, las seales sern separables en elreceptor de la estacin base.
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Ensanchado y modulacin
En total existen 8.912 cdigos de scrambling que pueden ser usados en eldownlink. Estos cdigos se distribuyen en 512 grupos de 16 cdigos cadauno. Cada uno de estos grupos est formado por un cdigo denominado
primario y otros 15 secundarios.Existen por tanto 512 cdigos de scrambling primarios para el downlink, quese truncan para que tengan una duracin de 10 ms. (la duracin de unatrama) y se repiten peridicamente trama a trama.
En la planificacin de red, a cada sector o clula se le asigna un cdigo descrambling primario. Al existir un elevado nmero de cdigos de scramblingprimarios, la planificacin es muy sencilla. Clulas que tengan solapes decobertura deben usar cdigos de scrambling primarios distintos.
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Ensanchado y modulacin
En el downlink hay un rbol OVSF por cada cdigo de scrambling que seuse. Siempre que se pueda, se usar un nico cdigo de scrambling (cdigoprimario). Cuando la capacidad no es suficiente, se puede utilizar un cdigo
de scrambling secundario (acompaado de un nuevo rbol OVSF paraseleccionar los cdigos de spreading), que se asignar a aquellasconexiones para las que no sea posible encontrar un cdigo de spreading enel rbol OVSF del cdigo de scrambling primario.
La utilizacin de dos cdigos de scrambling diferentes por la misma estacinbase ocasionar interferencias en los mviles, pues se pierde laortogonalidad de las diferentes seales transmitida por la estacin base, porlo que se evitar siempre que se pueda.
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Procedimientos de nivel fsico
En el nivel fsico del sistema UTRA FDD existen diferentes procedimientosesenciales para el funcionamiento del sistema cuyo diseo debe tomar enconsideracin las propiedades especficas de la tecnologa CDMA:
Cmo realiza el mvil la bsqueda de las estaciones base de las que recibe seal,selecciona la clula ms apropiada y se sincroniza con la estacin base que lasirve?: Procedimiento de bsqueda de clula.
Cmo realiza el mvil el acceso inicial para registrarse en el sistema y accesosposteriores para solicitar recursos para la realizacin de una llamada, contestar a
una llamada procedente de la red o actualizar la posicin?: Procedimiento deacceso aleatorio.
Cmo resuelve el sistema el problema del control de potencia caracterstico deCDMA tanto en los procedimientos de acceso aleatorio como en el curso de unacomunicacin o sesin de transferencia de datos?: Procedimientos de control depotencia.
Qu mecanismos implementa el sistema para avisar a los mviles de que existenllamadas entrantes desde la red?: Procedimiento de paging.
Qu medidas hay que tomar en la capa fsica para soportar las tcnicas de soft ysofter handover?: Procedimientos de handover.
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Procedimientos de nivel fsico
Existen adems otros procedimientos que tambin hay que resolver en elnivel fsico de UTRA FDD:
Qu medidas deben tomar los mviles y las estaciones base para tener
una monitorizacin adecuada de los enlaces ascendente ydescendente?.
Cmo se implementan los diferentes mtodos de diversidad entransmisin?.
Cmo afecta la utilizacin de antenas adaptativas?.
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Procedimientos de nivel fsico
Los distintos procedimientos de nivel fsico requieren la utilizacin de
diferentes canales fsicos y una cierta organizacin de la transmisin de la
informacin necesaria para llevarlos a cabo.
Las transmisiones se organizan a partir de una estructura basada entramas:
Trama: 10 ms, compuesta por 15 slots.
Cada slot dura 0,666 ms., lo que equivale a 2.560 chips (3,84 Mchip/s). Numeradas segn el SFN (System Frame Number) en una supertrama.
Slot 0 Slot 1 Slot 14Slot j
Trama 0 Trama 1 Trama 71Trama i
10 ms
Supertrama = 720 ms
0,666 ms
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Procedimiento de bsqueda de clula
Para que un mvil pueda recibir informacin de la celda en la que seencuentra, debe sincronizarse con ella (alineacin temporal de slots ytramas) y saber qu cdigos de scrambling utiliza. Para ello, todos los nodosB transmiten un canal fsico de sincronizacin (SCH: SynchronisationChannel).
El canal SCH solamente tiene utilidad en el nivel fsico, por lo que no esvisible para los niveles superiores (no hay ningn canal de transportemapeado en l). En realidad contiene dos canales que se transmitensimultneamente, el SCH primario y el SCH secundario, que proporcionan,respectivamente, la sincronizacin a nivel de slot y a nivel de trama.
Para que todos los terminales sean capaces de sincronizarse con el nodo B
antes de conocer qu cdigo de scrambling primario utiliza ste en eldownlink, el SCH primario de todas las clulas enva la misma palabracdigo de 256 chips al comienzo de cada slot. De este modo, los mvilespueden detectar el inicio del slot (sincronizacin a nivel de slot) utilizando unfiltro adaptado en recepcin y detectando el pico de correlacin.
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Procedimiento de bsqueda de clula
Las palabras cdigo utilizadas en el canal SCH secundario son similares,pero en este caso varan de una estacin a otra. Existen 16 cdigos de 256chips cada uno que se utilizan como base para construir 64 secuencias,
cada una de las cuales es la concatenacin de 15 de estos cdigos (quepueden repetirse). Estas secuencias tienen la propiedad de que ninguna deellas se puede obtener como la rotacin cclica de otra.
Cada clula tiene asignada una nica de estas secuencias, de modo que en
cada slot se enva el cdigo de 256 chips correspondiente y la secuenciacompleta se repite trama a trama.
El receptor del mvil debe correlar la secuencia recibida en el SCHsecundario con cada una de las 64 secuencias diferentes (pues no sabe cul
est utilizando la base). La que produzca el mayor pico de correlacin serla enviada y la posicin de ese pico nos proporcionar la informacin paradeterminar el inicio de la trama (sincronizacin de trama).
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Procedimiento de bsqueda de clula
SCHprimario
256 chips
2560 chips
Trama SCH: 10 ms
aCp
Slot 0 Slot 1 Slot 14
aCp aCp
SCHsecundario
aCi,0s aC
i,1s aC
i,14s
Ci,ks es la secuencia enviada en el canal SCH secundario, donde i = 0, 1, ...., 63
es el nmero del grupo al que pertenece el cdigo de scrambling primariousado en la celda y k = 0, 1, ..., 14 es el nmero del slot.
es una constante que toma el valor +1 -1 segn el canal P-CCPCH setransmita con diversidad en transmisin STTD (Space Time TransmitDiversity) o no.
.
a
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P di i d b d d l l
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Procedimiento de bsqueda de clula
Adems, cada una de las 64 secuencias diferentes identifica un grupodistinto de cdigos de scrambling primarios (existen 64 grupos con 8 cdigosde scrambling primarios en cada grupo, que suponen el total de 512 cdigos
de scrambling primarios utilizados en el downlink).De este modo, al identificar el mvil la secuencia (palabra cdigo) enviadaen el SCH secundario, por una parte detecta el inicio de la trama(sincronizacin a nivel de trama) y por otra averigua el grupo al que
pertenece el cdigo de scrambling primario utilizado por la estacin base.Como cada grupo est constituido por 8 posibles cdigos de scramblingprimarios, el siguiente paso ser determinar cul de los 8 es el utilizado en eldownlink. Para ello, se usar el canal CPICH: Common Pilot Channel.
El canal CPICH, al igual que el SCH, no transporta informacin de nivelsuperior (no hay ningn canal de transporte mapeado en l) y consiste en elenvo una secuencia fija de 20 bits (10 smbolos) en cada slot con un cdigode canalizacin fijo de longitud 256 (el Cch,256,0) y con el cdigo de
scrambling primario de la clula.
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P di i t d b d d l l
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Procedimiento de bsqueda de clula
Tras la deteccin del canal SCH secundario, el mvil conoce el grupo de 8cdigos al que pertenece el cdigo de scrambling del canal CPICH. Coneste canal, tiene que determinar cul de los ocho es el usado. Se prueba
con cada uno de los 8 posibles cdigos para determinar cul es el queproporciona un mayor valor de correlacin.
El canal CPICH permite tambin realizar la estimacin de la respuestaimpulsional del canal, necesaria para la deteccin correcta de los canales
de control comunes en el receptor.Una vez realizada la sincronizacin y la estimacin de la respuestaimpulsional del canal y conocido el cdigo de scrambling primario utilizadoen el downlink, el mvil puede decodificar la informacin de sistema, que
se enva en el canal lgico BCH, transportado por el canal de transporteBCCH, que a su vez es mapeado en el canal fsico P-CCPCH: PrimaryCommon Control Physical Channel.
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P di i t d b d d l l
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Procedimiento de bsqueda de clula
El P-CCPCH en el que se mapea el canal de transporte BCCH utiliza uncdigo de canalizacin fijo de longitud 256 (el Cch,256,1) a una velocidad de27 kbps, a razn de 18 bits (9 smbolos QPSK) por slot, codificacin decanal convolucional de tasa y entrelazado de 20 ms (dos tramas).
Los primeros 256 chips de cada slot no son utilizados por el P-CCPCH, deese modo, aparece multiplexado temporalmente con el SCH, que ocupaesos 256 chips.
P-CCPCH
0.666 ms, 2560 chips, 20 bits
Datos: 18 bitsOFF
256 chips
Slot 0 Slot 1 Slot 14Slot j
Trama 0 Trama 1 Trama 71Trama i
10 ms
Supertrama = 720 ms
0,666 ms
CPICH0.666 ms, 2560 chips, 20 bits
Datos: 20 bits
Slot 0 Slot 1 Slot 14Slot j
Trama 0 Trama 1 Trama 71Trama i
10 ms
Supertrama = 720 ms
0,666 ms
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Procedimiento de paging
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Procedimiento de paging
Cuando un terminal se registra en la red, se le asigna un grupo de paging.Para cada grupo de paging, se envan peridicamente unas indicaciones,denominadas Paging Indicators(PIs) que informan a los miembros de esegrupo de paging si existe un mensaje de paging para alguno de losmiembros de ese grupo. Los PIs se envan en el canal PICH (PageIndication Channel).
Una vez que un mvil detecta un PI indicando que hay un mensaje de
paging para su grupo, el terminal decodifica la siguiente trama PCH quese transmite en el S-CCPCH (Secondary Common Control PhysicalChannel) para averiguar si el mensaje de paging es para l.
Existe una relacin temporal fija entre la indicacin de un PI en el canal
PICH y el PCH asociado en el S-CCPCH: ste aparece siempre tres slotsms tarde (7.680 chips o 2 ms.)
Los terminales pueden estar en reposo (stand-by) mientras no aparezcanlos PIs, de modo que dependiendo del diseo que se realice respecto a la
frecuencia de envo del canal PICH, se puede prolongar la duracin de lasbateras.
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Procedimiento de paging
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Procedimiento de paging
Un PI de valor 1 indica a los terminales asociados a dicho PI que debenleer la informacin que se transmite en el canal PCH asociado.
El PICH utiliza un cdigo de canalizacin de longitud 256 y el cdigo de
scrambling primario de la clula. Utiliza 288 bits de la trama de 10 ms,dejando libres los 12 ltimos. Existen cuatro posibles configuraciones,segn el nmero de PIs por trama: N = 18, 32, 72 o 144, que determinanel nmero de bits usado para cada indicador: 16, 8, 4 o 2.
Un valor de PI = 1 indica que todos los mviles asociados a ese PI debendecodificar la trama correspondiente del S-CCPCH asociado (que aparecesiempre tres slots ms tarde del inicio del PICH).
288 bits 12 bits
1 trama (10 ms)
PI1
indicadores de pagingNo usadosPI0 PIN-1...
PICH
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Procedimiento de paging
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Procedimiento de paging
El S-CCPCH transporta, entre otros, los mensajes de paging (canal detransporte PCH). Admite diferentes formatos (identificados con el campoTFCI), segn el nmero de bits que contiene cada campo. Los factores deensanchado varan entre 4 y 256, por lo que el cdigo de canalizacin no
es fijo. Cuando el S-CCPCH transporta el canal PCH, el cdigo descrambling siempre es el cdigo primario de la clula.
Para el mismo factor de ensanchado pueden existir diferentes tasas detransmisin de datos, pues depende del nmero de bits que tenga elcampo de datos.
Los bits de piloto son usados por el receptor para estimar la respuestaimpulsional del canal.
0,666 ms, 2560 chips, 20*2k bits, k=0..6
DatosTFCI
256 chips
Slot 0 Slot 1 Slot 14Slot j
0,666 ms
PilotoNTFCI bits Ndata bits Npilot bitsS-CCPCH
Red es d e acceso ce lu lar - Red es 3 G
Procedimiento de acceso aleatorio
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Procedimiento de acceso aleatorio
El acceso aleatorio en WCDMA debe enfrentarse al efecto near/far, puessolamente puede utilizarse el control de potencia en lazo abierto y ste espoco preciso.
El protocolo de acceso se basa en el Aloha ranurado, utilizando el canalPRACH (Physical Random Access Channel) en el UL en combinacin conel AICH (Acquisition Indication Channel) en el DL.
El UE puede iniciar la transmisin solamente en unos instantes
determinados denominados access slots. Hay 15 access slots cada dostramas separados entre s 5.120 chips (2 slots).
AS0 AS1 AS2 AS3 AS4 AS5 AS6 AS7 AS8 AS9 AS10AS11AS12AS13AS14
5120 chips
Trama: 10 ms Trama: 10 ms
Access slotRandom Access
Random Access
Random Access
Random Access
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Procedimiento de acceso aleatorio
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Procedimiento de acceso aleatorio
Para organizar el acceso aleatorio, se definen 12 subcanales RACH, cadauno de los cuales est constituido por 5 access slots distribuidos entre 8tramas consecutivas.
La estacin base transmite en el canal BCH informacin sobre qusubcanales RACH estn disponibles en la clula. De ese modo, los UEsque se encuentren en esa clula saben los instantes de tiempo (inicio delos access slots disponibles) en los que pueden intentar el acceso.
La transmisin se realiza en dos fases, denominadas fase de acceso ytransmisin del mensaje, respectivamente. En la primera de ellas, el UEenva repetidamente un prembulo hasta que recibe un ACK a travs delcanal AICH del DL. En ese momento, en la segunda fase, enva la partedel mensaje, que puede durar 10 20 ms (una o dos tramas),dependiendo de la configuracin del RACH.
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Procedimiento de acceso aleatorio
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Procedimiento de acceso aleatorio
1,5 accessslots = 2 ms. Trama P-CCPCH: 10 ms Trama P-CCPCH: 10 ms
4096 chipsAcquisition Indicator
AS0 AS1 AS2 AS3 AS4 AS5 AS6 AS7 AS8 AS9 AS10 AS11 AS12 AS13 AS14
AS0 AS1 AS2 AS3 AS4 AS5 AS6 AS7 AS8 AS9 AS10 AS11 AS12 AS13 AS14
4096 chips
AP1 AP2
Prembulos de acceso
AICH
(DL)
PRACH(UL)
Parte del mensaje: 10 ms. 20 ms.
slot0
slot1
slot2
slot14
sloti
5120 chips
Ndata = 10*2k bits, k=0...3
Npilot = 8 bits NTFCI = 2 bits
TFCIPiloto
Datos
Datos
Control
Tslot = 0,666 ms. = 2560 chips
mnimo 3 4 access slots 3 4 access slots
1,5 2,5access slots
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Procedimiento de acceso aleatorio
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Procedimiento de acceso aleatorio
En el primer paso, siempre que un UE necesita iniciar una transmisin,enva un prembulo de acceso (AP: Access Preamble) en uno de losaccess slots disponibles en la clula para su clase de servicio de acceso(ASC: Access Service Class), que selecciona de modo aleatorio.
La posibilidad de conceder diferentes nmeros de access slots segn laclase de servicio de los mviles permite proporcionar una ciertapriorizacin en el acceso. De hecho, la clula puede transmitir tambinpara cada clase de servicio un valor que determina la probabilidad detransmitir el prembulo en el siguiente access slot o de esperar 10 ms.para decidir de nuevo si transmite.
La potencia con la que enva el AP la determina el UE mediante unesquema de control de potencia en lazo abierto, dependiendo de laestimacin que realice de la atenuacin del enlace y de la interferenciatotal que existe en el UL de la clula.
Para calcular la atenuacin, el UE mide la potencia recibida en el canal P-CCPCH y conoce la potencia con la que lo transmite la estacin base,porque esta informacin la difunde la clula en el canal BCH.
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Procedimiento de acceso aleatorio
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Procedimiento de acceso aleatorio
La interferencia en el UL no la puede medir el mvil, pero s la mide laestacin base y difunde su valor tambin en el canal BCH.
Cada prembulo est constituido por 4.096 chips, que corresponden a
256 repeticiones de una secuencia denominada signaturade 16 chipsmultiplicadas por un cdigo de scrambling. Existen 16 signaturasdiferentes y la estacin base transmite en el canal BCH cules puedenser utilizadas en la clula para cada clase de servicio.
Al igual que en el downlink, existen tambin 8.912 cdigos de scramblingque pueden ser usados en el prembulo del PRACH que se distribuyenen 512 grupos de 16 cdigos cada uno. Existe una relacin de uno a unoentre cada uno de estos grupos y cada uno de los 512 cdigos primariosposibles para el downlink. De este modo, al determinar el cdigo primarioque se est usando en la celda, el UE conoce qu grupo de 16 cdigosde scrambling puede ser usado para el PRACH.
La estacin base transmite en el BCH qu cdigos de scrambling, de los16 que forman el grupo marcado por el cdigo de scrambling primario,pueden ser usados por el mvil para el acceso.
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Procedimiento de acceso aleatorio
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Procedimiento de acceso aleatorio
El mvil elige aleatoriamente una signatura para construir el prembulo.
La duracin del prembulo es inferior a la de un access slot para asegurarque la transmisin del UE llega a la estacin base antes de que comienceel siguiente access slot.
Si dos mviles eligen aleatoriamente la misma signatura y transmiten enel mismo access slot, la estacin base no podr distinguirlos.
Una vez que el mvil ha transmitido el prembulo, escucha el canal AICH
1,5 o 2,5 slots ms tarde (el valor concreto usado en la celda lo difunde lared en el BCH).
La estacin base difunde en el canal AICH los AIs (Acquisition Indicators)correspondientes a cada una de las 16 signaturas. Un valor AI=+1
significa que el mvil puede comenzar la transmisin de la parte delmensaje; un valor AI=-1 significa que se ha detectado el prembuloenviado con esa signatura, pero no se permite el acceso, por ejemploporque el canal PRACH est ya ocupado en ese momento; un valor AI=0
significa que no se ha detectado nada en esa signatura (no se ha recibidosuficiente seal o se ha producido una colisin).
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Procedimiento de acceso aleatorio
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Si AI=-1, el mvil informa a la capa MAC e interrumpe el acceso. Elacceso se aplaza un nmero aleatorio de intervalos de 10 ms.
Si AI=0, el mvil espera un nmero de access slots aleatorios antes de
retransmitir el prembulo. La espera mnima es de 3 o 4 access slots (elvalor concreto lo difunde la red en el BCH). La siguiente retransmisin delprembulo la hace con un nivel de potencia entre 1 dB y 8 dB superior ala anterior transmisin (el valor concreto se difunde tambin en el BCH).Este proceso se mantiene hasta que se recibe un valor de AI = +1 o -1 ohasta que se alcanza el mximo nmero de retransmisiones permitidas(parmetro enviado tambin en el BCH).
Si AI=+1, el mvil enva la parte de mensaje 3 o 4 access slots despusdel ltimo prembulo (el valor concreto se averigua a travs del BCH). Laparte del mensaje se transmite con una potencia que es la del ltimoprembulo enviado ms un valor difundido en el BCH y que puedeencontrarse entre -5 dB y 10 dB. Esta potencia se mantiene constantedurante toda la transmisin del mensaje (no hay control de potencia en
lazo cerrado en el PRACH).
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Procedimiento de acceso aleatorio
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La parte del mensaje puede durar 10 o 20 ms., segn la configuracin delPRACH, y se compone de una parte de datos, que puede contener 80,40, 20 o 10 bits por slot segn el factor de ensanchado sea 32, 64, 128 o256, respectivamente, y una parte de control con 10 bits por slot y factor
de ensanchado 256.La parte de control contiene el indicador del formato de transporte (TFCI),constituido por 30 bits (2 bits por slot; si el mensaje dura 20 ms., en lasegunda trama se repite en mismo valor de TFCI) y 120 bits de piloto (8
por slot) que se utilizan para la estimacin del canal.El cdigo de scrambling utilizado para la parte del mensaje se identificadirectamente a partir del usado en el prembulo (existe una relacin deuno a uno entre los cdigos de scrambling del prembulo y los de la parte
del mensaje).La parte de datos del mensaje se modula en la rama en fase y la decontrol, en la de cuadratura.
EL canal PRACH tambin puede usarse para transmitir paquetes de datos
cortos.
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Procedimiento de acceso aleatorio
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Los cdigos de spreading de la parte de datos y de control se derivandirectamente de la signatura utilizada. Cada una de las 16 posiblessignaturas se corresponde con uno de los cdigos OVSF de longitud 16en el rbol de los cdigos ortogonales. A partir de ese nodo, para la parte
de datos se elige el cdigo de la rama superior para el factor deensanchado deseado (32, 64, 128 o 256). Para la parte de control, quesiempre tiene factor de ensanchado 256, se usa el cdigo de la ramainferior.
Cch,16,n
Cch,32,2n
Cch,64,4n
Cch,128,8n
Cch,256,16n
Cch,32,2n+1
Cch,64,4n+3
Cch,128,8n+7Cch,256,16n+15
CDIGO DECONTROL
CDIGOS DE DATOS
SIGNATURA
PREMBULO
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Transferencia de datos
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Inicialmente, en las R99 y R4, se contemplaban las siguientes posibilidadespara las comunicaciones de usuario:
Si el servicio tiene estrictos requisitos temporales (servicios en tiempo real) quetransmite flujos de informacin relativamente continuos, el canal ms apropiado esel DCH tanto para el UL como para el DL. Esta canal utiliza control de potenciarpido y proporciona buenas prestaciones en cuanto a eficiencia en el consumo depotencia y tasa de error, as como retardo constante. El tiempo inicial deestablecimiento de la conexin es relativamente alto.
Si el servicio en el UL requiere la transmisin espordica de paquetes de datos de
pequeo tamao y con requisitos de retardo relajados, la opcin ms adecuadapuede ser usar el RACH, que puede transmitir datos en una o dos tramas, y no esnecesario realizar un proceso de establecimiento de la conexin ni se transmitenada durante los perodos de inactividad. Estos datos tienen que tolerar tasas deerror en el bloque elevadas, pues el RACH no utiliza control de potencia rpido en
lazo cerrado, sino en lazo abierto.
Si el servicio de datos es discontinuo y tolerante al retardo, pero los paquetes dedatos son demasiado largos para que sea eficiente el uso del RACH, puedeutilizarse el CPCH. Adems, este canal utiliza control de potencia en lazo cerrado,
por lo que ofrece mejores tasas de error. Este canal ya no se contempla a partir dela R5.
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Transferencia de datos
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En el DL, los servicios de datos discontinuos pueden utilizar los canales FACH yDSCH (este ltimo ha desaparecido a partir de la R5 y ha sido sustituido porcanales HSPA).
Durante una misma conexin es posible cambiar de canal. Por ejemplo, en unservicio en tiempo no real como la navegacin web, se puede utilizar los canalesDCH en los perodos de actividad (p. ej. durante la descarga de un fichero o pginaweb) y conmutar a una conexin RACH/FACH en los perodos de inactividad (p. ej.mientras el usuario lee lo que ha descargado). Esto permite liberar cdigos OVSF
en el DL y disminuir la probabilidad de bloqueo por indisponibilidad de cdigos.
El procedimiento que permite esta conmutacin se denomina Transport ChannelType Switching, y se realiza generalmente en base a la monitorizacin del trfico.Por ejemplo, si la ocupacin del buffer de datos de un UE supera un cierto valor, se
usa el DCH y cuando se queda por debajo de un determinado umbral, se libera elDCH y se conmuta a RACH/FACH para transmitir la nueva informacin.
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Transferencia de datos mediante el DCH
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La informacin del canal DCH se mapea en el Dedicated Physical DataChannel (DPDCH), el cual se multiplexa con el Dedicated Physical ControlChannel (DPCCH), que transporta informacin de control relativa al nivelfsico. Este multiplexado se realiza de forma diferente en el UL y en el DL.
Siempre existe un nico DPCCH para cada conexin, si bien un usuariopuede utilizar varios DPDCHs en paralelo.
La informacin de control enviada en el DPCCH se utiliza para poder llevara cabo los procedimientos de control de potencia en lazo cerrado y dediversidad en transmisin por parte de la estacin base, realizar laestimacin de la respuesta impulsional del canal en el receptor y,finalmente, indicar los formatos de transporte utilizados en cada trama delDPDCH. Para ello, se envan los siguientes comandos:
TPC (Transmit Power Control): NTPC bits/slot
FBI (Feedback Information): NFBI bits/slot
Piloto: Npilot bits/slot
TFCI (Transport Format Combination Indicator): NTFCI bits/slot
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Transferencia de datos mediante el DCH
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DPDCH y DPCCH en UL
NTFCI
Slot 0 Slot 1 Slot 14Slot j
Trama 0 Trama 1 Trama 71Trama i
10 ms
Supertrama = 720 ms
0,666 ms
0,666 ms, 2560 chips, 20*2k bits, k=0...6
NTPCNpilot NFBI
DatosDPDCH
DPCCH
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Transferencia de datos mediante el DCH
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La trama de 10 ms. se divide en 15 time slots, cada uno de 2.560 chips.El concepto de trama es distinto al de TDMA, pues en UTRA FDD no hayun multiplexado de usuarios en distintos slots en los canales dedicados.Cada slot corresponde a un ciclo del control de potencia; es decir, el
transmisor debe ser capaz de modificar su potencia cada slot de acuerdoa los comandos TPC recibidos en el DL. Esto proporciona una velocidadde control de potencia de 1.500 Hz (por eso se llama a este control depotencia en lazo cerrado, control de potencia "rpido").
El DPDCH se multiplexa en la rama I de modulador, y el DPCCH en larama Q (cada canal est modulado BPSK). De este modo, aunque en elDPDCH no se transmita nada, siempre existe transmisin en el DPCCH.De este modo, se evitan las discontinuidades peridicas en la
transmisin, que son las que provocan las interferencias con los equiposde audio cercanos tpicas en GSM.
El DPCCH usa un factor de ensanchado constante de 256. Eso equivale a10 bits/slot. Se han definido diferentes formatos segn el nmero de bits
dedicado a cada uno de los cuatro campos que lo componen.
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Transferencia de datos mediante el DCH
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Para el DPDCH se han definido siete formatos, que determinan el factorde ensanchado usado, el cual puede variar de 4 a 256. Teniendo encuenta la velocidad fija de 3,84 Mchips/s., esto equivale a una variacinen el nmero de bits por slot entre 640 y 10, o de forma equivalente, una
tasa de transmisin en el canal entre 960 kbits/s y 15 kbps (incluyendo lacodificacin de canal).
640640960049606
320320480084805
1601602400162404
80801200321203404060064602
2020300128301
1010150256150
Ndata
Bits/ SlotBits/ TramaSFTasa (kbps)Formato
640640960049606
320320480084805
1601602400162404
80801200321203404060064602
2020300128301
1010150256150
Ndata
Bits/ SlotBits/ TramaSFTasa (kbps)Formato
122510150256155
220610150256154
210710150256153
212510150256152
200810150256151
202610150256150
NTPCNFBINTFCINpilotBits/ SlotBits/ TramaSFTasa (kbps)Formato
122510150256155
220610150256154
210710150256153
212510150256152
200810150256151
202610150256150
NTPCNFBINTFCINpilotBits/ SlotBits/ TramaSFTasa (kbps)Formato
DPDCH
DPCCH
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Transferencia de datos mediante el DCH
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La tasa de transmisin del DPDCH puede variar cada TTI (TransmissionTime Interval). Este parmetro puede tomar los valores 10, 20, 40 y 80 ms.y hace referencia a la periodicidad con que se puede cambiar el formato detransporte (velocidad de transmisin, codificador de canal, entrelazado,
etc.). Se informa del formato usado en el TFCI de cada trama.
Si se usa una tasa de transmisin variable, para mantener el nivel deEb/No requerido por el servicio ser necesario incrementar o disminuir lapotencia transmitida en el mismo factor que la velocidad.
TTI
Potencia detransmisin
DPCCH DPDCH
Tasa R
R/4 0 R/2
Tasa 4R
Tasa 2R
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Transferencia de datos mediante el DCH
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La velocidad mxima de 960 kbps se puede incrementar mediante latransmisin multicdigo, que consiste en el uso de hasta 6 DPDCH enparalelo por un mismo usuario. En este caso, todos los DPDCH debentener un factor de ensanchado 4. As, la velocidad en el UL puede alcanzar
los 5.760 kbps (con codificacin de canal y redundancia de capassuperiores). Solamente se transmite un DPCCH.
En R99 se definen diversas clases de terminales segn sus capacidades.En la prctica se la mxima tasa neta de transmisin en el UL para
terminales comerciales R99 es de 384 kbps.
* j
CD
CC
G
I + jQ
DPDCH
(data)
DPCCH
(control)
I
Q* j
GGG
I + jQ
DPDCH
(datos)
DPCCH
(control)
I
cdigo de canalizacin
cdigo de canalizacin
cdigo de scramblingcomplejo
CC
Proceso de ensanchadopara un DPDCH nico
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Transferencia de datos mediante el DCH
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Proceso de ensanchado para varios DPDCH simultneos en el UL
I
j
d
Sdpch,n
I+jQ
DPDCH1
Q
d
DPDCH3
d
DPDCH5
d
DPDCH2
d
DPDCH4
d
DPDCH6
c
DPCCH
S
Cch,4,1
Cch,4,2
Cch,4,3
Cch,4,1
Cch,4,2
Cch,4,3
Cch,256,0
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Transferencia de datos mediante el DCH
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El canal DPCCH siempre se transmite con el mismo cdigo decanalizacin: Cc = Cch,256,0, que corresponde al cdigo OVSF de longitud256 situado en la rama superior del rbol. Todos los UEs usan este mismocdigo para el DPCCH en el UL.
Si el mvil transmite un nico DPDCH con factor de ensanchado SF, elcdigo de canalizacin utilizado es el CD = Cch,SF,SF/4. Si transmite ms deun DPDCH, como todos tienen un factor de ensanchado SF=4, los cdigosde ensanchado utilizados son CDn = Cch,4,k, con k=1 para n ={1, 2}; k=3
para n ={3, 4} y k=2 para n ={5, 6}. Aunque se utilicen los mismos cdigosortogonales en dos DPDCH, la ortogonalidad se garantiza porque uno vaen la rama en fase y el otro en la rama en cuadratura. El cdigo descrambling utilizado por cada UE es asignado por la red (FACH), y serdistinto del que usan el resto de UEs para que puedan ser distinguidos en
la estacin base aunque transmitan con el mismo cdigo de canalizacin.
Los coeficientes c y d se usan para establecer el nivel relativo entre losDPDCH y el DPDCH. En cada instante, uno de ellos vale 1 y el otro puedetomar 16 valores distintos entre 0 y 1. Estos valores pueden cambiar tramaa trama.
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El multiplexado de los datos (DPDCH) y el control (DPCCH) es en tiempo.Si fueran multiplexados en cdigo, cada DPCH (Dedicated PhysicalChannel) requerira dos cdigos de canalizacin distintos (pues el cdigo
de scrambling es el mismo en el DL para todos los UEs), lo que seramenos eficiente.
DPDCH y DPCCH en DL
Slot 0 Slot 1 Slot 14Slot j
Trama 0 Trama 1 Trama 71Trama i
10 ms
Supertrama = 720 ms
0,666 ms
0,666 ms, 2560 chips, 20*2k bits, k=0...7
DPDCH DPCCH
NTFCINTPC NpilotDatos 1 Datos 2DPCH
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Transferencia de datos mediante el DCH
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Las potencias con que se transmiten el DPDCH y los diferentes camposdel DPCCH pueden ser distintas. Se definen tres valores (PO1, PO2 yPO3) que determinan la diferencia de potencias entre el DPDCH y los bitsTFCI, TPC y piloto, respectivamente.
Otra diferencia con el UL es que se trata de una modulacin QPSK pura enla que tanto la rama I como la Q transportan bits del DPDCH y del DPCCH(en un slot, los bits impares van por la rama I y los pares, por la Q).
Los factores de ensanchado posibles varan entre 4 y 512 (512 no estpermitido en el UL).
Existen 17 posibles formatos de time slots dependiendo del factor deensanchado y del nmero de bits de cada campo. Las tasas de
transmisin del DPDCH, con un nico canal DPDCH por usuario, varanentre los 3 kbps y los 1.872 kbps (incluyendo la codificacin de canal).
Es posible aumentar la velocidad de transmisin utilizando mltiplescdigos de canalizacin para un usuario, que pueden tener factores de
ensanchado distintos.
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Transferencia de datos mediante el DCH
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En el DL, si se transmiten varios DPDCH a un usuario, solamente setransmite un DPCCH.
Potencia NTFCI
NTPC
Npilot
Datos 1 Datos 2
PO1 PO3PO2
PotenciaDatos 1 Datos 2
Potencia
Datos 1 Datos 2
.
.
.
.
.
.
Canal fsico 1
Canal fsico 2
Canal fsico N
Con respecto a la relacin de tiempos entre el DL y el UL, se estableceque la trama del UL debe comenzar 1.024 chips despus de la recepcin
de la trama el DL.
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Transferencia de datos mediante el DCH
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En CDMA la transmisin es continua, por lo que el UE no dispone detiempo para realizar medidas en otras frecuencias (por ejemplo, pararealizar un handover intersistema a GSM o a otro sector o clula UMTS
que pueda operar a una frecuencia distinta). Para resolverlo, en UMTS seha definido el modo comprimido, tanto para el UL como para el DL en elque se establecen perodos de inactividad (un mximo de 7 slots portrama) que pueden ser peridicos o bajo demanda. Se definen formatos deslot especiales en UL y DL para compensar la ausencia de transmisin de
datos y control.
Modo comprimido
Tf = 10 ms
Tiempo disponible para medidas interfrecuenciales
SF=SF0
SF=SF0/2
SF=SF0
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Transferencia de datos mediante el DCH
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Los canales DPDCH y DPCCH utilizan el control de potencia en lazocerrado, excepto en el inicio de la transmisin, que se hace en lazo abierto.
El control de potencia en lazo cerrado en UMTS se compone de un bucleinterno y un bucle externo.
Control de potencia en los DCH en UL y DL
Nodo B
RNC
UE
Bucle interno del
Control de Potencia
Bucle externo delControl de Potencia
Gestin de la SIRobjetivo del UL
Estimacin de la SIR recibida y comparacin con la SIRobjetivo
Envo de comandos TPC para el UL
Gestin de la SIR objetivo del DL Estimacin de la SIR recibida y comparacin con la SIR objetivo Envo de comandos TPC para el DL
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Procedimiento de control de potencia
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Para un servicio determinado, los requisitos de calidad (generalmente latasa de error en un bloque de datos: BLER) se traducen en una SIRobjetivo tanto para el UL (RNC), como para el DL (en el UE).
Pero la SIR objetivo no es constante, pues depende de las condicionesdel canal (multipath, Doppler, etc.), por lo que debe ser ajustadafrecuentemente.
El algoritmo bsico de ajuste de la SIR objetivo consiste en incrementar
su valor una determinada cantidad cuando la BLER es superior a lamnima requerida para el servicio y disminuirlo en caso contrario.
El nodo B informa al RNC de los parmetros de calidad medidos en el UL(por ejemplo, CRC errneo o correcto en cada bloque de datos). Con esainformacin, el RNC ejecuta el algoritmo de ajuste de la SIR objetivo yenva su nuevo valor al nodo B (generalmente, entre 10 y 100 veces porsegundo).
En el DL, la SIR objetivo la determina el UE a partir del BLER requeridopara el servicio, valor del que el UE es informado por el RNC en el
establecimiento de la conexin.
Bucle externo del control de potencia en DL y UL
Red es d e acceso ce lu lar - Red es 3 G
Procedimiento de control de potencia
B l i t d l t l d t i UL
-
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El nodo B realiza medidas de la SIR del enlace en el UL a travs de lossmbolos de piloto recibidos cada slot en el DPCCH del UL y compara el valormedido con la ltima SIR objetivo que le ha enviado el RNC.
Si la SIR recibida es mayor que el objetivo, el nodo B transmite un comandoTPC = down al UE en el siguiente slot del DPCCH del DL.
Si la SIR recibida es menor que el objetivo, el nodo B transmite un comando
TPC = up al UE en el siguiente slot del DPCCH del DL.El UE incrementa o disminuye la potencia de transmisin segn el comandoTPC recibido en pasos de 1 o 2 dBs.
Se controla simultneamente el DPDCH y el DPCCH (las diferentes potencias
con las que deben transmitir se ajustan con los parmetros c y d).
La frecuencia de actualizacin es de 1.500 Hz, lo que en general es suficientepara seguir las variaciones del canal cuando el UE se desplaza a velocidadesinferiores a 80 km/h. A velocidades superiores, el control de potencia suele
dejar de funcionar correctamente.
Bucle interno del control de potencia en UL
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Procedimiento de control de potencia
B l i t d l t l d t i DL
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El UE recibe la BLER objetivo establecida por el RNC, determina la SIRobjetivo y la compara con la SIR estimada en los smbolos piloto recibidosuna vez cada slot en el DPCCH del DL.
Si la SIR recibida es mayor que el objetivo, el UE transmite un comandoTPC = down al nodo B en el siguiente slot del DPCCH del UL.
Si la SIR recibida es menor que el objetivo, el UE transmite un comando
TPC = up al nodo B en el siguiente slot del DPCCH del UL.El nodo B incrementa o disminuye la potencia de transmisin segn elcomando TPC recibido en pasos de 0,5; 1; 1,5 o 2 dBs.
Bucle interno del control de potencia en DL
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Procesado de los canales de transporte
Adems de los diferentes tipos de canales de transporte existe un conjunto
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Adems de los diferentes tipos de canales de transporte, existe un conjuntode parmetros que permiten configurar adecuadamente en cada instante elcanal fsico y especifican las posibilidades de transmisin en la interfaz aire:
Transmission Time Interval (TTI). Es el mnimo perodo de tiempo en el que losparmetros de configuracin de un determinado canal fsico permanecen invariables.Los valores posibles son 10, 20, 40 y 80 ms.
Transport Block (TB). Es la mnima cantidad de informacin que se puedenintercambiar los niveles fsico y MAC. Incluye la parte de datos y las cabeceras MAC y
RLC. El nmero de bits de un TB se denota TBS (Transport Block Size). Transport Format (TF). Es el formato que el nivel fsico ofrece al MAC para latransmisin de un conjunto de TBs en un TTI (nmero de TBs en un TTI - o de formaequivalente la tasa de transmisin o el factor de ensanchado -, tipo de codificacin decanal - por ejemplo, convolucional o turbocdigo -, tasa de codificacin, nmero debits de CRC, etc.).
Transport Format Set (TFS). Define el conjunto de TFs permitidos para un canal detransporte dado. As, limita el mximo nmero de TBs que se pueden transmitir en unTTI o, de forma equivalente, la tasa mxima de transmisin. Este parmetro se puede
ajustar dinmicamente para reducir la interferencia en situaciones de congestin.
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Procesado de los canales de transporte
Transport Format Combination (TFC) Se tili a c ando arios canales de transporte
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Transport Format Combination (TFC). Se utiliza cuando varios canales de transportese multiplexan juntos en un CCTrCH (single Coded Composite Transport Channel), ydefine el nmero de TBs que se transmiten de cada canal multiplexado en un TTI dado.
Transport Format Combination Set (TFCS). Es el equivalente al TFS cuando se
multiplexan varios canales de transporte en un CCTrCH (single Coded CompositeTransport Channel), y especifica las TFCs permitidas en un TTI.
Durante un TTI dado, el TFC seleccionado deber permanecer invariado,
pero puede ser cambiado por el transmisor en el siguiente TTI. Este cambioimplica la alteracin de parmetros de nivel fsico, como el factor deensanchado o el formato del time slot utilizado. Como consecuencia, elreceptor debe tener los mecanismos para detectar el TFC que est siendo
usado en cada momento. Esto puede hacerse mediante el TFCI incluido enel canal fsico de control o mediante procedimientos de deteccin ciega queno requieren la transmisin del TFCI.
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Procesado de los canales de transporte
Ejemplo
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En la siguiente tabla se muestran las caractersticas de un canal detransporte para un servicio interactivo en el UL que utiliza un canal DCH.
Ejemplo
TrCH type DCH
TB size (bits) 336
TFS
TF0 (bits) 0x336
TF1 (bits) 1x336
TF2 (bits) 2x336
TF3 (bits) 3x336
TF4 (bits) 4x336
TTI (ms.) 20
Coding type Turbo Code (1/3)
CRC (bits) 16
El tamao del TB entregado por el MACes de 336 bits, que incluye tanto lainformacin de usuario como lascabeceras MAC y RLC.
El TFS contiene 5 formatos detransporte (TFs), que corresponden a 5tasas de transmisin diferentes, quevaran desde la no transmisin (TF0)
hasta la obtenida con 4 TBs en un TTIde 20 ms. (TF4).
Una vez elegido el TF, se aade un CRC de 16 bits a cada TB y los bitsresultantes se codifican con un turbocdigo de tasa 1/3.
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Procesado de los canales de transporte
Ejemplo
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El canal anterior puede multiplexarse conjuntamente con un canal lgico desealizacin DCCH cuyas caractersticas se muestran en la tabla
Ejemplo
TrCH type DCH
TB size (bits) 148
TFS
TF0 (bits) 0x148
TF1 (bits) 1x148
TTI (ms.) 40
Coding type Convolucional (1/3)
CRC (bits) 16
El tamao del TB entregado por el MACes de 148 bits.
El TFS contiene 2 formatos detransporte (TFs) que corresponden a lano transmisin (TF0) y la transmisin de1 TBs en un TTI de 40 ms. (TF1).
Esto conduce a un CCTrCH con el siguiente TFCS, que incluye 10 TFCs,
cada uno de los cuales se representa como (TFA, TFB), donde TFA es elformato de transporte del canal DTCH y TFB el del canal DCCH:
(TF0, TF0), (TF1, TF0), (TF2, TF0), (TF3, TF0), (TF4, TF0),
(TF0, TF1), (TF1, TF1), (TF2, TF1), (TF3, TF1), (TF4, TF1)
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Procesado de los canales de transporte
Canal de transporte 1 Canal de Transporte i
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Procesado de losbloques detransporte en el UL
Ajuste de tasa
Segmentacin en canales fsicos
Segmentacin en tramas radio
Entrelazado 2
Mapeo en canales fsicos
Codificacin de canal
Ajuste de tasa
Concatenacin y segmentacin
Clculo del CRC
Ajuste al tamao de tramas radio
Entrelazado 1
Multiplexado de canales de transporte
p p
CCTrCH
PhCh 1 PhCh 2 PhCh N...
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Procesado de los canales de transporte
En cada TTI el MAC entrega al nivel fsico un determinado numero de
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En cada TTI el MAC entrega al nivel fsico un determinado numero debloques de transporte (TBs) de cada uno de los canales de transporte quevaya a multiplexar conjuntamente de acuerdo a la combinacin de formatosde transporte (TFC) elegida.
El nivel fsico realiza una serie de procesos para distribuir los TBs en losrecursos fsicos disponibles:
1. Incorporacin del CRC a cada TB. Se utiliza para que el receptor pueda
detectar la presencia de errores en el bloque. El tamao del CRCpuede ser 24, 16,12, 8 0 bits y se calcula con todos los bits de un TB.
2. Concatenacin y/o segmentacin del bloque de transporte. Tras aadirel CRC los bloques de transporte se concatenan o segmentan en varios
bloques de codificacin de un mismo tamao que no supere el tamaomximo permitido. Cada tipo de codificacin de canal utilizado tienedefinido un tamao mximo para la secuencia de bits a codificar(bloque de codificacin): 504 bits para los cdigos convolucionales y5.114 bits para los turbocdigos.
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Procesado de los canales de transporte
3. Codificacin de canal. Se utilizan codificadores convolucionales o