Capítulo 2: Fundamentos de la interfaz radio Comunicaciones Móviles 2012/13. Prof: Daniel Ramos. Material generado por Dr. Luis Mendo. Capítulo 2: Fundamentos de la interfaz radio

Modelo energético D

Definiciones de factor de ruido General Dipolo (antena): “fuente de ruido” Tant Cuadripolo: “añade ruido” g Tcuad Para un cuadripolo pasivo a T0: fcuad = l = 1/g Sistema Ttotal

Ruido en el receptor N: potencia de ruido

Calidad en Comunicaciones Digitales N: potencia de ruido S: potencia de señal R: tasa binaria Eb/N0=SNR/(eficiencia espectral) S/N: SNR R/W: eficiencia espectral (bps/Hz)

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.

Conformación de pulsos Tiempo Frecuencia

Conformación de pulsos Ejemplo: espectro de señal GSM

Codificación de canal Tipos de códigos: Formas de decodificación: 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.

Codificación de canal ··· ··· ··· Código externo Código interno Entrelazado Modulador ··· Bits de fuente Detector Bloque Corrector (FEC) Convolucional / Turbo / Bloque Canal (propagación) ··· Decod. ext. Decod. int. Desentrel. Demod. ··· Soft / Hard Bloque: correcto o erróneo. Si erróneo: eliminación o retransmisión (ARQ).

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: (–) 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.

Código corrector (FEC) Ganancia de codificación Ejemplo: código BCH (n=127,k=36) (ver apuntes de apoyo) (a) BER sin código (b) BER de canal con código (c) BER de fuente con código 4 5 6 7 8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 Eb/N0 (dB) de fuente (b) (a) (c) BER Ganancia de codificación: reducción de EB/N0 para una calidad objetivo Zona útil: ganancia positiva k: bits antes de codificar n: bits tras codificar k/Tbloque: R antes de codificar k/Tbloque: R tras codificar

Acceso múltiple FDMA TDMA CDMA + Sencillez − Número de equipos en la base; poca flexibilidad en los canales; dificultad para incluir señalización asociada TDMA + Menos equipos; flexibilidad para canales de distinta capacidad; facilidad para señalización asociada − 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

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.