3.2.UMTS Radio Path and Transmission Esp

Módulo 3Camino de Radio UMTS y Transmisión For internal use 1 © Nokia Siemens Networks Flexi EDGE Boot Camp 09/20/2007 Tópicos Revisión rápida de tecnologías de interfaz de aire (tópico opcional) La interfaz WCDMA (Aire/Uu) y sus propiedades Introducción a la gestión de recursos de Radio Resumen acerca de ítems relacionados con planificación de red (tópico opcional) Concepto de Radio Inteligente Nokia Visión general de solución UMTS-TDD (tópico opcional) 2 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM Objetivos de Módulo Luego de completar este módulo, el participante debería ser capaz de: Explicar los términos portadora, dispersión, potencia, FDD, características de celda, código de canalización, código de batido (scrambling). Listar e identificar la estructura de la interfaz de aire UMTS. El estudiante debería ser capaz de seguir un modelo y explicar que pasa con los datos en cada fase en la interfaz Uu para la implementación UMTS-FDD. Listar y explicar claramente las funciones claves y tareas en la gestión de recursos de radio. Estos son control de admisión, código, potencia, handover, y diversidad. 3 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM Ch 3 3 f3 .Ch 3 4 f4 .Ch 4 . ¿Qué es W en WCDMA? Frecuencia (f) 4 No hay límite – su origen es tal que las interfaces Europeas & Japonesas tienen un ancho de banda más alto que su contraparte en CDMA USA! © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM .Ch 2 2 f2 .Ch 4 – Canal f2 .Canal TDMA – Varios usuarios comparten la misma frecuencia.Ch 1 frecuencia f1 .Ch 1 frecuencia f4 .Canal f4 .Ch 1 frecuencia f2 . f3 .Básicos de Caminos de Radio (Revisión) f FDMA – Las frecuencias se asignan una por usuario.Ch 4 .Ch 2 1 f1 . conocido como el código de dispersión (spreading).Ch 1 frecuencia f3 .Ch 2 3 f3 .Ch 4 . ¿Cómo se determina a los diferentes usuarios? Tiempo Colocándoles a cada canal un código único.Ch 3 1 f1 .Canal Potencia (P) Código (dispersión) t Ahora. imagine que todos los usuarios usen la misma frecuencia al mismo tiempo. f1 .Ch 2 4 f4 .Ch 3 2 f2 . solo dividido por tiempo. Modo UMTS-FDD y -TDD Ancho de t Banda 5MHz Subida Ancho de Banda 5MHz Bajada f Separación 190MHz t Ancho de Banda 5MHz Bajada Período de Guarda Subida f 5 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . traman. dispersan y canalizan. dependiendo de la aplicación SMS SMS Las especificaciones definen las acciones UE 1 Señalización Dato Codificación de Canal 2 Canales Tramado de Radio 3 Dispersión & Canalización La señal se bate (scrambling) © Nokia Siemens Networks La señal se modula en una frecuencia para representar valores binarios Modulación RAKE 5 6 Los datos se codifican.Estructura de Interfaz de Aire Se codifican los datos de usuario. Aleatorización 4 UE usa un receptor especial para barrer (RAKE) la interfaz de aire Canales diferentes llevan información diferente Flexi WCDMA PROGRAM Tx Interfaz de Aire . de llamada. video y otros datos de usuario Señalización Datos Codificación de Canal Canales Tramado de Radio Dispersión & Canalización Aleatorización (Scrambling) Modulación RAKE 7 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM Tx Interfaz de Aire . etc. Voz. SMS.Estructura simplificada de la interfaz de aire Establecimiento . 84 MHz f 5 MHz Frecuencia Portadora WCDMA (en una dirección) Tiempo DS = Secuencia Directa Principios de Secuenciado CDMA 8 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM .Terminología Básica WCDMA 3. Canalización y Códigos de Aleatorización (Scrambling) Código de Canalización Código de Aleatorización Uso Uplink (subida): separación de datos físicos y canales de control del mismo terminal Downlink (bajada): separación de canales dedicados de usuarios de bajada Uplink (subida): separación de terminales Downlink (bajada): separación de sectores Longitud Variable (depende de la ubicación del usuario Fija Depende del factor de dispersión (SF) Uplink (subida): varios millones Downlink (bajada): 512 Número de Codecs 9 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . Etc. video de llamada.¿Dónde se utilizan los Codecs? Establecimiento Voz. los datos de usuario y señalización se separan por medio de codecs de canalización Señalización datos 10 En bajada (BTS → UE). y otros SMS. datos de usuario Mensajes Señalización Datos Codificación de canal Canales Dispersión & Canalización Canal de Usuario Dedicado Aleatorización Modulación RAKE Tx Int. las conexiones de usuario se separan por Códigos de canalización © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM En bajada (BTS→UE). se separa terminales por medio de Códigos de Aleatorización . las celdas se separan por Códigos de Aleatorización En Subida (UE → BTS). de Aire Tramado de Radio En subida (UE → BTS). Los códigos de aleatorización (scrambling) se dividen en 512 conjuntos de códigos. Cada código primario/ secundario tiene asociado con el un conjunto de códigos de canalización y mientras usa el factor de dispersión más alto. 11 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM .Conjuntos de Código En WCDMA. hay 512 códigos primarios. puede soportar 256 canales. En base al método de selección de código. cada uno de ellos conteniendo un código de aleatorización primario y 15 códigos secundarios. Puede haber más. hay en total 8191 códigos de aleatorización disponible en la dirección de bajada. y millones en la de subida. pero el cuerpo de especificación decidió limitar el número a 512 para reducir la cantidad de terminales escaneados a estar en el proceso. Señal digital banda base. se debe hacer una clara distinción entre los bits en cuestión: Un bit de la señal digital de banda base (información actual) se denomina símbolo. ks/s) indica el número de símbolos transferidos sobre el camino de radio. Chip. la cual se denomina de aquí en adelante velocidad de chip. siendo 3. que tenga una tasa de bits mayor.Símbolo. Velocidad de Símbolos La idea básica detrás de WCDMA es que la señala ser transferida sobre el camino de radio se forme multiplexando la señal banda base original con otra señal. Velocidad de Chip. Un bit de la señal de código usado para la multiplexación de señal se denomina chip.84 millones de chips por segundo (Mcps/s). Ya que ambas señales consisten de bits. es fija en WCDMA. 12 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . a los cuales se ha aplicado la codificación de canal para corrección de error e igualación de velocidad (ya se explicaron antes en este módulo). Con esta velocidad de chip. La velocidad de símbolo (expresada como kilo símbolos por segundo. La tasa de bit de la señal de código. el tamaño de un chip en el tiempo es 1 / 3 840 000 segundos. significa una secuencia de bits. Terminología WCDMA . 1 Símbolo = 8 Chips) Datos de Banda Base igualados en velocidad +1 -1 Chip Chip Código +1 -1 Datos x Código +1 -1 Aleatorización Uu Des-dispersión Código +1 -1 +1 Datos -1 13 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM .Chips & Símbolos Los símbolos (En este dibujo. RNC usa este método de control de Control de Potencia de Bucle Cerrado potencia para ajustar el SIR de la conexión. 14 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM .Control de Potencia P1 P2 BTS -UE es capaz de estimar el nivel de potencia correcta-suficiente para inicializar la conexión. RNC conoce los niveles de potencia Abrir control de potencia de bucle (Acceso inicial) permitidos para la celda y el SIR objetivo. -Con este método. la red es capaz de compensar cambios en las condiciones Control de Potencia de Bucle exterior de propagación de la interfaz de aire y lograr la calidad objetivo para la conexión. -A fin de mantener la calidad del enlace de radio. Al hacer esto. la BTS comanda al UE BTS RNC o bien para incrementar o decrementar su potencia de transmisión con la frecuencia de 1.5 kHz (1500 veces por segundo). Celdas Activas y Handovers Blandos CN RNC Selección/ duplicación de trama ción de Informa ilidad confiab ma de tra co Inf n f or iab m ilid aci ad ón de de tra ma 1) Conexión hacia BS1 2) Agregar BS2 P 4) Conexión hacia BS2 3) Quitar BS1 Ventana de handover blando BS1 15 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM BS2 . Tipos de Handover BTS BTS frecuencia f1 Señal multicamino a través de sector 1 BTSSector 2 Sector 1 f1 frecuencia f1 f1 Sector 3 f1 Señal multicamino a través de Sector 3 Handover blando BTS WCDMA BTS BTS frecuencia f1 BTS Iur GSM900/1800 Handover InterSistema frecuencia f2 Handover RNC más blando Iub Iub © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM BTS BTS frecuencia f1 Handover Duro/Inter-frecuencia 16 RNC 4 frecuencia f1 . Típicamente. Uno de estos fingers recibe la señal desde la interfaz Uu y trata de abrirla con el código utilizado para esta conexión. el terminal emplea un receptor RAKE para manipular propagación multi-camino. generador de código y equipamiento sintonizador de ganancia y fase. 17 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . ajustable por la funcionalidad de retardo de sistema. Un componente multi-camino que el RAKE reconoces es el llamado finger.RAKE. La razón para este comportamiento es que en WCDMA. RAKE es capaz de manipular varios fingers. El cuarto finger está reservado para “observación de entorno”. Finger En WCDMA. El RAKE consiste de receptor(es). el movil puede tener conexiones de radio activas con tres celdas simultáneamente. El receptor RAKE (ubicado en el Movil CDMA) usa típicamente tres fingers para recepción multi-camino. Recepción de señales en el UE UE escuchando para varias BTS’s BTS acoplada (Attached ) 18 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM Camino de usuario . Control de Micro Diversidad Dirección de Subida (Uplink) (Micro) Punto de Diversidad Receptor BTS (RAKE) Misma señal propagándose en formas diferentes en el camino de Radio 19 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM Señal Sumada . Diversidad Macro en la RNC Conjunto Activo BTS Punto de Diversidad Macro 20 © Nokia Siemens Networks BTS RNC BTS RNC Flexi WCDMA PROGRAM Red de Núcleo . Update Active Set Activo 21 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM Fase de Ejecución Execution Phase Comandada porby RNC Commanded theyRNC. realizada porby UEthe UE performed .Control de Handover División Funcional: Functional Split: Procedure: Procedimiento: Measurement Reportes de Reports Medición & Recolectada Created & collected por Fase de Medición Measurement Phase Creada UE BTS by ythe UE and the BTS .Interferencia Interference NO Handover Algoritmo de Algorithm: Handover: ¿Se Cumple el Criterio? Criteria fulfilled? Decision Phase Fase de Decisión Investigada por Investigated byRNC the RNC YES Sí nueva --Activar Activate newBTS BTS -Actualizar Conjunto .Intensidad Signal Strength de Señal -.Calidad Quality -. La restricción del sistema CDMA es la interferencia Los usuarios más lejanos están conectados Los usuarios más lejanos están conectados Mayor es la potencia de transmisión requerida para lograr cierta calidad Finalmente la capacidad se completa 22 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . la celda se achica. Esto se conoce como respiración de la celda. 23 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . Cuanto mayor es la capacidad usada.Características de una Celda Canales Dedicados Canales Comunes La cobertura y la capacidad están relacionados. pero se puede aplicar Capacidad de Bajada © Nokia Siemens Networks GSM Control de Calidad Datos de paquete eficiente 24 WDCMA Flexi WCDMA PROGRAM .Diferencias entre WCDMA y GSM Velocidades de Bit Altas Espaciamiento de Portadora Eficiencia Espectral Factor de re-uso de frecuencia Frecuencia de Control de Potencia Diferentes requerimientos de calidad 5 MHz 200 kHz 1 1-18 1500 Hz 2 Hz o más baja Algoritmos de Gestión de recursos de radio Planificación de red (planificación de frecuencias) Diversidad de Frecuencia 5 MHz de ancho de banda provee diversidad multicamino con receptor RAKE Saltos de Frecuencia Datos Paquetizados Programación de paquetes basada en carga Programación basada en espacios de tiempo con GPRS Diversidad de transmisión de Descarga Soportado para mejorar la capacidad de descarga No soportado por el estándar. 10 km F3 F2 F2 F1 F3 200 .100 m Micro BTS F3 Pico BTSs 25 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM Macro BTS .500 m 50 .Diferentes celdas UMTS y BTS 1 . 26 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM .Control de Potencia en Planificación de red (Ejemplo Cercano-Distante) BS S MS2 MS1 Si la potencia de MS1 no se controla apropiadamente va a bloquear la señal más débil de MS2. 15 15Timeslots. Trama TDD.Visión General de UMTS-TDD Middlepoint of Punto medio de WCDMA WCDMA Carrier portadora WCDMA Frame1010ms ms Trama WCDMA f t 15 espacios. ranuras. eachcada of them 2/32/3 msms 15 uno de 27 © Nokia Siemens Networks 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Downlink Downlink Downlink Downlink Downlink Downlink Uplink Uplink Uplink Uplink Flexi WCDMA PROGRAM Division Punto de Point División (changeable) (cambiable) Uplink 3 Uplink 2 Uplink 1 Uplink 0 Downlink TDD -Frame. 10 10ms ms . slots. la celda es de 2 km. El primero es UMTS-FDD. CDD. 28 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . TDD. La celda va a ajustar su tamaño en línea con los usuarios más lejanos. d. CDD. En UMTS. ¿Cuál de las siguientes oraciones describe mejor el fenómeno denominado “respiración de celda”? a. si el usuario está alejado 5 km. la celda es de 5 km. b. la celda se agranda. Cuando mayor es la capacidad usada. Por ejemplo. c. Duplex por División de Código c. Si el usuario está alejado 2 km. Duplex por División del Tiempo d. ¿Cuál es el segundo? a. Datos Divididos por Código 2. La “respiración” de celda es la altura de la celda: de 2 .Revisión (1/8) 1. la celda se achica. TDD. División Doblada en Tiempo b. hay dos métodos usados para transportar a través de la interfaz de aire.3 km hacia la atmósfera. Cuando mayor es la capacidad usada. hay tres capas de canales (lógica. BCCH b. b.¿Cuál de los siguientes no es un canal físico? a. c. Como seguridad para verificar si el Equipamiento de Usuario (UE) ha sido robado. Hay dos tipo de códigos usados en WCDMA. d. 4. DPDCH 29 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM .Revisión (2/8) 3. Para separar los datos de usuario y señalización en la red. En UMTS. Para separar diferentes celdas en la dirección de bajada. Estos son los códigos de canalización y aleatorización. transporte y física). ¿Por qué se usan códigos de aleatorización? a. Para separar los canales físicos de bajada en una celda. DPCH d. CCPCH c. Cuanto más baja la velocidad de bit. 6. 8PSK d. d. más datos se pueden dispersar. b. Todas las opciones. GMSK b. Se agrega el código de canalización como parte de la función de dispersión. se necesita agregar un código de protección de error a los datos de banda base para asegurar un camino seguro a través de la interfaz de aire.Revisión (3/8) 5. c. ¿Cuál de los siguientes enunciados acerca de canalización es cierto? a. Antes de la dispersión. QPSK c. e. ¿Qué tipo de canalización se utiliza en UMTS? a. BPSK 30 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . El código de canalización depende del factor de dispersión utilizado. Codificación de Canal d. la carga de la celda sigue siendo la misma.Revisión (4/8) 7. ¿Por cuál de las siguientes tareas no es responsable el receptor RAKE? a. Escucha a BTSs vecinas c. Retardo de propagación Multi-Camino b. Los UEs manipulan la asignación de recursos. b. RNC toma la decisión de asignación de recursos. d. basándose en interferencia. ¿Cuál de los siguientes enunciados acerca del Control de Admisión es verdadero? a. Cuanto más usuarios se asignan a un código. RNC no va a limitar el número de usuarios en una celda. 31 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . Codificación de Voz 8. c. RNC es responsable por la asignación de códigos. ¿Cuál de las siguientes oraciones (solo una) es verdadera? a.Revisión (5/8) 9. d. 10. b. c. Los códigos de canalización son dependiente de la identidad de los abonados. Control de potencia de bucle interno d. Control de potencia de bucle abierto 32 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . Los códigos de aleatorización se utilizan en canalización. Cuando un teléfono está en modo idle. ¿Cuál de los siguientes controles de potencia se utiliza? a. Control de potencia de bucle cerrado b. Cada Celda tiene un código de aleatorización que actúa como una ID de celda. Los códigos de aleatorización se crean en forma aleatoria. Control de potencia de bucle exterior c. BTS x a BTS y c. 1. WCDMA a GSM g. Más Blando 5. Sector 1 a Sector 2 (misma BTS) b. No posible 2 1 1 3 5 4 5 3. Seleccionar el tipo de handover correcto. WCDMA a IS-95 33 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM 2.Revisión (6/8) 11. Inter-sistema a. Duro . UMTS-FDD a UMTS-TDD f. Blando 4. RNC a RNC sin Interfaz lur e. RNC a RNC con interfaz Iur d. Diversidad macro y micro se utilizan como funciones específicas de UE. c. 13. mientras que diversidad micro es la combinación de señales de varias BTSs en el RNC. No hay diferencia. b. 34 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . Diversidad Macro es la combinación de señales entre la BTS y el UE. ¿Qué se conoce como Conjunto activo? a. ¿Cuál es la diferencia entre diversidad micro y macro? a.Revisión (7/8) 12. Un grupo de UEs. Es el nombre de un área de ubicación. b. Un grupo de celdas comunicándose con un UE. Diversidad Micro es la combinación de señales ente la BTS y el UE. Un grupo de RNCs activos. d. d. c. mientras que diversidad macro es la combinación de señales desde varias BTSs en la RNC. En WCDMA. La capacidad está relacionada con el número de espacios de tiempo. La cobertura y la capacidad están relacionadas. d. Los sitios GSM y UMTS pueden estar juntos. ¿Cuál de las siguientes oraciones es verdadera? a. 15. 35 © Nokia Siemens Networks Flexi WCDMA PROGRAM . b. c. El tamaño de la celda permanece constante. c. La potencia tiene que ser tan alta como posible para asegurar buena calidad. Es fácil planificar los requerimientos de capacidad. b. Al planificar la interfaz Iub en UMTS. La transmisión celular está basada en ATM.Revisión (8/8) 14. Los enlaces de radio no se pueden usar para conectar entre sí BTSs. d. ¿Cuál de las siguientes oraciones es verdadera acerca de la planificación de red de radio WCDMA? a.