La capacidad de una red celular está determinada fundamentalmente por la
interfazradio. Losrecursos de laparte jade laredsiemprepueden incremen-
tarse mediante una infraestructura más compleja (mayor número de centrales
de conmutación onodos de la red, mayor capacidaden laslíneasde intercone-
xiónetc.), mientras quela capacidadde lainterfaz radioviene limitadapor la
anchura de banda disponible. Por tanto, un estudio de capacidad de una red
celulares básicamente un estudio de la capacidad de suinterfaz radio.
LacomplejidaddelanálisisdecapacidadenredescelularesW-CDMAobliga
a recurrir a la simulación para poder abarcar ciertos aspectos de difíciltrata-
miento teórico. La simulación constituye una poderosa herramienta para el
estudioycaracterización de sistemasen general,permitiendoavanzarmás allá
de laslimitaciones impuestas por un estudio puramente analítico.
Unposibleenfoqueparalasimulacióndelainterfaz radiodeuna redcelular
es considerar un modelo global de la red, que tenga en cuenta los aspectos
aspectosdecodicación,modulaciónypropagaciónasociadosacadaunodelos
enlaces base-móvil. Sin embargo, una simulación directa de este tipo supone
una carga de cálculo muy elevada, por lo que resulta poco práctica. Para
reducirlacomplejidadde lasimulaciónsesuelellevaracaboéstaen dosetapas
o niveles de abstracción, quese denominannivel de enlace(base-móvil)y nivel
de sistemao de red (celular)[Oja98b, cap.7]:
•
En el nivel de enlace se analizanlos aspectos queinuyen en la trans- misión y recepción de la señal entre una estación móvil y una estaciónbase. Se modela un sólo enlace base-móvil (o móvil-base), incluyendo
en lasimulaciónlosprocesos de modulación, codicación,demodulación,
caracterización del canal, algoritmo de control de potencia etc. A veces
se incluyen también aspectos de más bajo nivel como la sincronización
de código orecuperaciónde portadoraenel receptor. El resultado dees-
ta etapa es un conjunto de parámetros que caracterizan el enlace. Cada
tipo de enlace viene determinadopor el servicio portador utilizado,cali-
daddeseada, modelodecanalmultitrayectoetc.,yrequieresusimulación
para la obtención de losvalores de losparámetros característicos.
•
El nivel de sistema modela los fenómenos de tráco y movilidad de los usuarios en la red. El modelo consiste en una estructura con variasestaciones base y un conjunto de usuarios junto con sus procesos de ge-
neración de llamadas o sesiones y movimiento por la red. Cada enlace
base-móvil, en vez de simularse detalladamente, se representa mediante
una caracterizaciónbasadaen elnivelde enlace,atravésdelconjuntode
parámetros allíobtenidos, que actúancomo interfaz o conexiónentre los
dos niveles de simulación. Algunos de los aspectos incluidos en el nivel
de sistema son la pérdida de propagación, desvanecimiento por sombra,
traspaso con continuidady estrategia de asignación de usuarios abases.
Elparámetro fundamentalque actúa de interfaz entre losniveles de enlace
y de sistema es la relación
E
B
/N
0
o SIR media, respecto a las variaciones por multitrayecto, necesaria para lograr una cierta calidadobjetivo. Sin embargo,en sistemas con control de potencia en bucle cerrado, para caracterizar el en-
lace desde el punto de vista de sistema es necesario tener en cuenta, además,
la distribuciónde la potenciainstantánea transmitida[Hol00, apart. 8.3.2]. El
efecto de esta distribución puede caracterizarse mediante un conjunto reduci-
do de parámetros [Sip99a] [Sip99b], relacionados con la correlación entre las
variaciones de potencia producidas por el bucle cerrado y las variaciones de
atenuación producidaspor el canal multitrayecto, y con elfuncionamiento del
buclecerradoencondicionesdelimitacióndepotencia. Debetenerseencuenta,
además, que para un móvil en traspaso con continuidad es necesario caracte-
rizar de manera conjunta elcomportamientoen los dos omás enlaces con sus
SIMULACIÓN DE ENLACE BASE-MÓVIL
SIMULACIÓN DE RED CELULAR
Dispersión temporal y en frecuencia
Modulación
Codificación
Mecanismo de control de potencia
Microdiversidad (de antena,
polarización, multitrayecto)
Receptor
Tasa de error objetivo
(EB/N0) objetivo
(EB/N0) objetivo
Parámetros característicos
del control en bucle cerrado
Pérdida de propagación
Desvanecimiento por sombra
Macrodiversidad (traspaso con
continuidad)
Limitación de potencia
Tipo de receptor
Estrategia de asignación
Control de admisión
Tráfico, distribución y movilidad
de usuarios
Parámetros característicos
del control en bucle cerrado
Figura 2.8: Divisiónen niveles de simulación
Laseparación endos nivelespermiteabstraer enlassimulacionesrealizadas
en el nivel de sistema los detalles del nivel de enlace, que quedan englobados
en losparámetros utilizadoscomo interfaz. La gura2.8 resumeesta división.
Obsérvese que la caracterización del receptor inuye en los dos niveles. En el
nivelde enlace,laeleccióndeltipode receptor (porejemplo, númerode ramas
del receptor Rake) inuye en la SIR necesaria para lograr la calidad objetivo.
Enel nivel de sistema,el tipode receptor determina ladependencia de laSIR
con las potencias de las señales recibidas (esta dependencia puede ser, en el
caso de receptores multiusuario, distinta de la habitual, aplicable al receptor
convencional). Además, el tipo de receptor puede inuir en la estrategia de
asignación de móviles a bases utilizada(la estrategia óptima depende del tipo
de receptor), y afecta también al mecanismo de traspaso con continuidad en
el enlace descendente, a través de la limitación en el número de bases que el
móvilpuederecibirsimultáneamente. Lassimulacionesrealizadasen elproceso
de evaluaciónde tecnologías por partedel ETSIsiguen, en líneas generales, la
división que se ha descrito entre nivel de enlace y nivel de sistema [ETS98a,
anexo 5].
Pueden distinguirse dentro de las simulaciones en el nivel de sistema dos
grandes grupos, en función de que se modele o no la evolución temporal del
•
Simulaciones dinámicas: consideran los cambios en el sistemaen una escalatemporalmayorqueladelassimulacionesdeenlace. Laresolucióntemporalestípicamenteun periododelcontrolde potencia. Enocasiones
no se considera un paso temporal jo, sino que se emplea la técnica de
simulaciónde eventosdiscretos, segúnlacual semodelansólolossucesos
oeventos signicativos queacontecenen la red,tales como lageneración
de una llamada por parte de un usuario o la necesidad de un traspaso.
En sistemasCDMA son más usuales lassimulaciones con paso jo.
•
Simulacionesestáticas: consideranfotografíasindependientesdelsis- tema, cada unade lascualesrepresenta elestadodelmismo en un ciertoinstante. La simulación se basa en generar, de manera aleatoria e in-
dependiente, un gran número de estas fotografías (especicando en cada
una la situación de los usuarios,actividad de cada uno en ese momento,
desvanecimientosetc.)yanalizarcadaunaporseparado(noexisteningu-
na relacióntemporalentre lasmismas), obteniendoestadísticas relativas
al funcionamiento de la red. Las simulaciones de este tiposon más rápi-
das quelasdinámicas. Comocontrapartida, alnoconsiderarlaevolución
temporaldelsistema noproporcionaninformaciónsobre los aspectos re-
lacionados con lamisma,como laduración de los periodos de congestión
en el sistema oel porcentaje de llamadascaídas.
Lamayoríade lasherramientas deanálisisy planicaciónparasistemasW-
CDMAsebasanen simulacionesdesistemaestáticas[Wac99][FOR00][Deh00 ]
[Men01c ], dado que permiten una caracterización adecuada manteniendo una
complejidadycargadecálculoreducidas. Lassimulacionesrealizadasporparte
del 3GPP para estudiar la coexistencia de los dos modos de acceso FDD y
TDD de lainterfaz radiode UMTS odevariosoperadores [3G01a] pertenecen
también a esta categoría.