Sistema de comunicaciones móviles y personales

Sistema de comunicaciones móviles y personales

El despliegue de los sistemas celulares y de los teléfonos sin cableado domésticos comenzó en la década de los 80's. Todas las normas que soportaban estos sistemas eran analógicas, utilizaban modulación en frecuencia, con acceso FDMA, ocupando un ancho de banda de 12.5 a 30 kHz y señalización en banda base. A medida que fueron extendiéndose e incrementándose los usuarios, fue necesario desarrollar sistemas digitales capaces de soportar nuevos servicios y facilidades ofreciendo, además, una mejora en la calidad de las comunicaciones y, sobre todo, incrementándose su capacidad. Así surgieron los llamados sistemas de segunda generación.

El diseño de cualquier sistema de comunicaciones personales está muy condicionado por la interfaz radioeléctrica que utilice, incluso puede llegar a condicionar su coste e incluso muchas cualidades operacionales.

Los sistemas de comunicaciones móviles y personales se basan en un concepto básico: la reutilización. Se comparten las frecuencias portadoras, los intervalos de tiempo, los códigos, etc., que se asignan a los usuarios en una célula, asignando los mismos recursos en otra célula suficientemente alejada, de acuerdo con el procedimiento de acceso múltiple elegido.

Es necesario saber que los sistemas celulares tienen notable susceptibilidad a la interferencia que los diferentes sistemas de acceso múltiple deben considerar.

"Code Division Multiple Access" (CDMA) es la tecnología digital inalámbrica más moderna que ha abierto la puerta a una nueva generación de productos y servicios de comunicación inalámbrica. Utilizando codificación digital y técnicas de frecuencias de radio de espectro amplio (RF), CDMA provee una mejor calidad de voz y más privacidad, capacidad y flexibilidad que otras tecnologías inalámbricas.

El CDMA permite que cada estación transmita en el espectro completo de frecuencia todo el tiempo. Las transmisiones múltiples simultáneas se separan usando la teoría de codificación. El CDMA también relaja el supuesto de que los marcos en colisión se alteran completamente. En cambio, supone que las señales múltiples se suman linealmente.

A cada estación se asigna un código único de m bits, o secuencia de chips. Para transmitir un bit 1, una estación envía su secuencia de chips; para transmitir un bit 0, envía el complemento a 1 de su secuencia de chips. No se permiten otros patrones. Por tanto, para m=8, si la estación A tiene asignada la secuencia de chips 00011011, envía un bit 1transmitiendo 00011011, y un bit 0 enviando 11100100.

El aumento en la cantidad de información a ser enviada de b bits/seg a mb chips/seg sólo puede lograrse si el ancho de banda disponible se incrementa por un factor de m, haciendo de CDMA una forma de comunicación de espectro amplio (suponiendo que no hay cambios en la técnica de modulación ni de codificación). Si tenemos una banda de 1 MHz disponible para 100 estaciones, con FDM cada una tendría 10 KHz y podría enviar a 10 kbps (suponiendo 1 bit por Hz). Con CDMA, cada estación usa la totalidad del 1 MHz, por lo que la razón de chips es de 1 megachip por segundo. Con menos de 100 chips por bit, el ancho de banda efectivo por estación es mayor para CDMA que para FDM y se resuelve también el problema de reparto del canal.

Sin embargo, el CDMA tiene tres desventajas principales. Primero, la capacidad de un canal CDMA ante la presencia de ruido y de estaciones descoordinadas es típicamente menor de lo que se puede lograr con TDM. Segundo, con 128 chips/bit (que es un valor común), aunque la tasa de bits no sea alta, la tasa de chips si lo es, necesitándose un transmisor rápido. Tercero pocos ingenieros entienden realmente el CDMA, lo que generalmente no aumenta la probabilidad de que lo usen, aun si es el mejor método para una aplicación en particular. No obstante, el CDMA ha sido usado por los cuerpos armados durante décadas, y ahora se está volviendo más común en aplicaciones comerciales.

CDMA alcanza esta ventaja de capacidad mediante las técnicas que siguen:

· Codificadores de fonía de velocidad variable, que reducen la velocidad de transmisión cuando el altavoz no esté funcionando. Esta técnica permite que el canal se compacte más eficientemente, dando como resultado capacidad adicional.

· Se emplean técnicas de control de fuerza para mantener la potencia transmitida en el mínimo absoluto que se requiere para dar como resultado una llamada de gran calidad. La relación con la capacidad es como sigue:

Menos potencia = menos energía = menos interferencias = mayor capacidad

Las cualidades del CDMA, pese a su complejidad tecnológica, facilitan mucho el cumplimiento de algunos objetivos fijados para las futuras interfaces radioeléctricas, de modo que es posible que se asista a un crecimiento de los sistemas con estas tecnologías, en todo el mundo.

Su evolución previsible es hacia sistemas CDMA con <> variables, utilizándose con altos <> en microcélulas y bajos <> en células grandes.

Transmisor de RF

Modulador

PSK

Portadora de IF

Generador de palabras claves

Demodulador de RF

Decisión de bits

+ correlacionado

Modulador balanceado (multiplicador)

Adquisición y rastreo de códigos

Detector de fase coherente