Transcript ppt

Comunicaciones Móviles 2012/13. Prof: Daniel Ramos. Material generado por Dr. Luis Mendo.
Capítulo 2:
Fundamentos de la
interfaz radio
Comunicaciones Móviles: 2
1
Modelo energético
D
D
Pdr  Pet  Ltt  Gt  Lb  Gr  Ltr
E(dBu)  PIRE(dBm)  20·log f (MHz)  Lb  77,2
Comunicaciones Móviles: 2
2
Definiciones de factor de ruido
• General f =
SNRi
SNRo
• Dipolo (antena): “fuente de ruido”
Tant
Tant
fant 
T0
• Cuadripolo: “añade ruido”
g
Tcuad
Tcuad
fcuad 
1
T0
Tcuad (fcuad  1)T0
Para un cuadripolo pasivo a T0: fcuad = l = 1/g
• Sistema
Ttotal a la entrada
fsis 
T0
Ttotal
Comunicaciones Móviles: 2
3
Ruido en el receptor
NkT0 fsisW
N: potencia de ruido
l tr  1 f pa  1 l d  1 fr  1
fsis fa  1  l ar 



1
1
g pa
g pa
l ar
l ar l tr
l ar l tr
l ar l tr l d
Comunicaciones Móviles: 2
4
Calidad en Comunicaciones Digitales
NkT0 fsisW
N: potencia de ruido
EB W S
S
S



N0 R N N0 R kT0 fsisR
S: potencia de señal
R: tasa binaria
Eb/N0=SNR/(eficiencia espectral)
S/N: SNR
R/W: eficiencia espectral (bps/Hz)
Comunicaciones Móviles: 2
5
Modulaciones digitales
• Modulaciones utilizadas en Comunicaciones Móviles
– BPSK
– QPSK
– GMSK (equivalente a BPSK con conformación de pulsos)
– En los últimos años se han introducido 8-PSK, 16-QAM.
• Receptor:
– Para símbolos independientes: Filtro adaptado (óptimo)
– En presencia de ISI: Filtro adaptado y algoritmo de Viterbi
(óptimo) o ecualizador (subóptimo).
• Conformación de pulsos:
– Reducción de lóbulos laterales
– Posible ISI.
Comunicaciones Móviles: 2
6
Conformación de pulsos
0
1
-10
0.8
dB
0.6
-20
0.4
-30
0.2
0
-50
0
50
100
150
200
250
300
-40
4.7
350
4.8
4.9
5
5.1
5.2
5.3
6
x 10
0
1
-10
0.8
dB
0.6
-20
0.4
-30
0.2
0
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
-40
4.7
4.8
4.9
5
5.1
5.2
5.3
6
x 10
Tiempo
Frecuencia
Comunicaciones Móviles: 2
7
Conformación de pulsos
Ejemplo: espectro de señal GSM
Comunicaciones Móviles: 2
8
Codificación de canal
Tipos de códigos:
• Detección de errores / corrección de errores.
• Bloque / convolucional / turbo.
Formas de decodificación:
• Soft / hard.
Utilización en Comunicaciones Móviles:
• Código externo: detector (bloque)
• Código interno: corrector (convolucional o turbo; a veces bloque)
• Entrelazado.
Comunicaciones Móviles: 2
9
Codificación de canal
···
Bits de
fuente
Código
externo
Código
interno
Detector
Corrector (FEC)
Bloque
Convolucional / Turbo / Bloque
Entrelazado
Modulador
Canal (propagación)
···
Decod. ext.
Decod. int.
Desentrel.
···
Demod.
Soft / Hard
Bloque: correcto o erróneo.
Si erróneo: eliminación o
retransmisión (ARQ).
Comunicaciones Móviles: 2
10
Código corrector (FEC)
Hay que distinguir EB/N0 de fuente y de canal. Normalmente se utiliza la de
fuente (es decir, considerando la tasa binaria de fuente).
Efectos de la codificación de canal:
(1)(–) Reducción de EB/N0 de canal, para una EB/N0 de fuente dada
•
Debido al aumento de la tasa binaria tras codificar
(2) (+) Capacidad correctora
(3) (–) Aumento de la tasa binaria
• (1) y (2) afectan a la BER final. El código es útil cuando (2) supera a (1).
• Aumento de tasa binaria afecta al ancho de banda, salvo en sistemas de
espectro ensanchado.
Comunicaciones Móviles: 2
11
Código corrector (FEC)
Ganancia de codificación
Ejemplo: código BCH (n=127,k=36)
100
(ver apuntes de apoyo)
10-1
(b)
(a) BER sin código
10-2
BER
(b) BER de canal con código
(a)
10-3
(c) BER de fuente con código
10-4
Ganancia de codificación:
reducción de EB/N0 para una
calidad objetivo
(c)
10-5
10-6
Zona útil: ganancia positiva
10-7
4
5
6
7
8
Eb/N0 (dB) de fuente
k: bits antes de codificar
k/Tbloque: R antes de codificar
n: bits tras codificar
k/Tbloque: R tras codificar
Comunicaciones Móviles: 2
12
Acceso múltiple
• FDMA
+ Sencillez
− Número de equipos en la base; poca flexibilidad en los canales;
para incluir señalización asociada
dificultad
• TDMA
+ Menos equipos; flexibilidad para canales de distinta
señalización asociada
capacidad; facilidad para
− Sólo digital; sincronización estricta; interferencia en equipos (p. ej. de audio,
típico sonido molesto en altavoz cuando suena un móvil cercano)
• CDMA
+ Flexibilidad (como TDMA); más capacidad (discutible en algunos escenarios)
− Sólo digital; control de potencia muy estricto; tecnología compleja
Comunicaciones Móviles: 2
13
Acceso múltiple
• Los sistemas siempre incluyen una componente FDMA. De
acuerdo con esto, existen
− Sistemas FDMA. Ej.: AMPS.
− Sistemas FDMA/TDMA. Ej.: GSM.
− Sistemas FDMA/CDMA. Ej.: UMTS.
− ···
• Se llama radiocanal a la unidad mínima de la división
FDMA. Suele ir asociado a una frecuencia portadora
− Ej.: en GSM un radiocanal (portadora) ocupa unos 200 kHz. Se
divide en 8 intervalos de tiempo, según una estructura TDMA.
Comunicaciones Móviles: 2
14