Semi-Structured Interviews

En un sistema de comunicaciones móviles los usuarios no se conectan directamente con otro usuario, algo que a veces la distancia entre ellos haría

imposible. La comunicación se realiza a través de una estación base, que cubrirá las transmisiones de un área delimitada llamada célula o celda. El conjunto de las estaciones del sistema componen una estructura celular, que hace que los sistemas de telefonía móvil se les llamen sistemas celulares. Existen varios métodos para permitir que los equipos de usuario y la estación base se comuniquen, compartiendo el mismo medio. A estos métodos se les llama métodos de acceso múltiple.

Fig. 1.22. Accesos múltiples.

1.3.1. FDMA.

FDMA (Múltiple Acceso por División de Frecuencias) es la manera más común de acceso truncado. Con FDMA, se asigna a los usuarios un canal de

un conjunto limitado de canales ordenados en el dominio de la frecuencia. Los canales de frecuencia son muy preciados, y son asignados a los sistemas por los cuerpos regulados de los gobiernos de acuerdo con las necesidades comunes de la sociedad.

Cuando hay más usuarios que el suministro de canales de frecuencia puede soportar, se bloquea el acceso de los usuarios al sistema. Cuantas más frecuencias se disponen, hay más usuarios, y esto significa que tiene que pasar más señalización a través del canal de control. Los sistemas muy grandes FDMA frecuentemente tienen más de un canal de control para manejar todas las tareas de control de acceso. Una característica importante de los sistemas FDMA es que una vez que se asigna una frecuencia a un usuario, ésta es usada exclusivamente por ese usuario hasta que éste no necesite el recurso.

La tecnología FDMA es mayormente utilizada para la transmisión analógica. Ésta tecnología no es recomendada para transmisiones digitales, aun cuando es capaz de llevar información digital. FDMA también se utiliza en el sistema de comunicación total del acceso (TACS).

1.3.2. TDMA.

TDMA (Múltiple Acceso por División de Tiempo) es una de las tecnologías que proveen de servicio digital inalámbrico usando multiplexación por división de tiempo. TDMA trabaja al dividir un canal de frecuencia de radio en ranuras de tiempo, y asigna estas ranuras hacia múltiples usuarios. Cada dos ranuras son asignadas a un sólo móvil.

TDMA asigna un solo canal de frecuencia por un tiempo corto y después se mueve a otro canal. Las muestras digitales de un solo transmisor ocupan diversas ranuras de tiempo en varias bandas al mismo tiempo.

Aunque esto también varía conforme al sistema, ya que GSM utiliza la misma técnica, pero con capacidad de atender 8 usuarios simultáneamente.

El multiplexor recoge los datos de unos buffers, cada uno correspondiente a una fuente de datos diferente, donde se van acumulando. En recepción el demultiplexor los va depositando en el buffer destino apropiado. En ambos extremos se trabaja con la misma tasa: hay una fuente origen que pasa los datos al canal a la misma velocidad con que son recogidos en el otro extremo, de forma que no es necesario ningún mecanismo de control de flujo.

Fig. 1.23. TDMA.

Si la fuente no tiene nada que comunicar a su ranura estará vacío en la trama y se estará desperdiciando la capacidad del canal: TDM síncrono es una técnica sencilla, pero no es muy eficiente. Cuando TDM quiere manejar fuentes con distinta velocidad asigna un mayor número de ranuras por ciclo a éstas.

En el caso de control de errores ocurre algo similar, no parece provechoso solicitar la retransmisión de una trama TDM completa sólo porque haya ocurrido un error en un canal.

En el receptor, el deconmutador (muestreador) se tiene que sincronizar con la forma de onda de entrada de modo que la información correspondiente a la fuente 1, por ejemplo, aparezcan en la salida del canal1. Esto se llama sincronización de tramas.

Con la evolución hacia nuevos servicios de voz y datos que se han introducido a los sistemas de 2G, TDMA (IS-136) y GSM han experimentado la necesidad de incrementar las capacidades de sus anchos de banda, ya que con la saturación del espectro es cada vez más difícil. Para lograr vencer estas necesidades se han contemplado cuatro técnicas posibles, las cuales incrementan la velocidad de transmisión e introducen el manejo de información por paquetes de datos. Con esta última técnica se hace posible la introducción del servicio de Internet móvil. Las técnicas son:

• HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) se basa en circuitos conmutados de alta velocidad, proporciona una velocidad de 58Kbps. Permite acceder a varios servicios simultáneamente. Es parecida a la actual RDSI (Red Digital de Servicios Integrados).

• CDPD (Cellular Digital Packet Data) servicio de transmisión de datos estándar que se puede añadir a las redes móviles digitales TDMA dentro de la asignación de frecuencias existente para soportar servicios básicos de Internet móvil.

Es la primera tecnología en el mundo de datos por paquetes que reúne los requisitos del TCP/IP. Los datos son transmitidos por canales dedicados o disponibles, a velocidades de hasta 19.2Kbps Asíncrono, Full Duplex.

• GPRS (General Packet Radio Service) puede llegar a velocidades de 115Kbps. Al contrario que HCSD que para su implementación requiere únicamente de actualización software, GPRS necesita de un hardware específico para el enrutamiento a través de una red de datos.

• EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution) nos acerca a las capacidades que otorga 3G en la comunicación. En combinación con GPRS puede alcanzar velocidades de 384Kbps.

1.3.3. CDMA.

CDMA (Múltiple Acceso por División de Códigos) fué desarrollado por QUALCOMM Incorporated. CDMA a diferencia de TDMA y FDMA coloca a los usuarios en el mismo canal al mismo tiempo. CDMA, que es la tecnología que usa CDMAOne y en la que se basa WCDMA, utiliza canales de 1.25MHz, respectivamente, no de 30Khz, o de 200Khz, como en el caso de TDMA y GSM.

Fig. 1.24. Locación de los usuarios para CDMA.

Existen dos técnicas de ensanchar el espectro: Frequency Hopping y Direct Sequence.

El funcionamiento básicamente, es que una señal de banda angosta que contiene la información sigue un patrón aleatorio de salto entre una y otra frecuencia, sin una localización fija en el espectro. Está claro que el receptor debe conocer también el patrón correcto de salto para remodular la señal.

De entre las diferentes variantes de CDMA, la utilizada en los sistemas comerciales es CDMA de secuencia directa (DS-CDMA).

En ésta técnica, la señal que contiene la información, se codifica multiplicando ésta por un código pseudo-aleatorio parecido al ruido o código PN (Pseudo- random Noise-like Code, PN-Code). Este código se compone de un número N de símbolos 1 y 0.

Fig. 1.25. Técnicas de ensanchamiento de espectro.

La figura 1.25 nos muestra este proceso para una señal. En ella, cada uno de los símbolos de la señal de datos es multiplicado por todo el código completo. Ello

revela que el régimen de chips (chip rate) ha de ser 10 veces mayor que el régimen binario (bit rate) en este caso, y N veces mayor en un caso general.

Así, la señal resultante también tendrá un régimen binario N veces mayor e igual al chip rate. El ancho de banda ocupado será también N veces mayor y, puesto que la potencia transmitida no puede aumentar, su Densidad Espectral de Potencia quedará repartida, de forma que la potencia de la señal resultante contenida en un pequeño margen del espectro será muy baja. A este tipo de señales se les conoce como señales de espectro ensanchado (spread spectrum signals).

Fig. 1.26. Ensanchamiento de una señal por Direct Sequence.

Al asignar a cada móvil un código PN, la transmisión de un móvil será detectada por los otros como ruido. Y solo podrá ser codificada con el código apropiado. Los sistemas CDMA aprovechan las ventajas que brindan las señales de espectro ensanchado, que es un concepto más amplio que los propios sistemas CDMA, y que por ello han sido utilizados a lo largo de los años en comunicaciones militares.

• Baja Probabilidad de Intercepción: Al multiplicar la señal por un código, solamente conocido por el emisor y el receptor, evitamos que la señal

pueda ser escuchada por un tercero. Además, la baja densidad espectral de potencia luce muy difícil su detección.

• Rechazo a las interferencias: Al tratarse de señales de banda ancha y baja densidad espectral de potencia, parecida a la del ruido, hacen también imposible interferencia intencionada de la señal.

• Capacidad de Acceso Múltiple: Cuando una señal de espectro ensanchado es recibida, esta es multiplicada de nuevo por el mismo código PN y de esa forma es recuperada. Para una señal recibida por ese receptor y que no haya sido codificada mediante ese código PN, ese proceso generaría de nuevo una señal con el mismo régimen binario e igual al chip rate, con lo cual la señal se vería como ruido.

Además de ello existe una ventaja adicional al compartir la misma porción del espectro, y es que las estaciones base contiguas también usarán la misma frecuencia, lo que se convierte en una reutilización de frecuencias ideal. Una terminal de usuario podrá escuchar a 2 o 3 estaciones base a la vez y así combatir los efectos nocivos del canal de radio tipo Rayleigh o canal de radio con desvanecimientos (Rayleigh fading channel). La posibilidad de escuchar varias estaciones base, todas a la vez, hace también posible el Sofá Handover.

WCDMA está diseñado para implementarse en la banda de frecuencia de 2GHz, en la que las nuevas bandas del espectro permitirán aprovechar plenamente las ventajas de la tecnología. Por ejemplo, un solo operador WCDMA de 5MHz podrá ofrecer servicios mixtos con velocidades de entre 8Kbps y 2Mbps.

Dentro de la tecnología DS-CDMA se han planteado dos modos de funcionamientote duplexado: FDD y TDD, estos modos tiene que ver

principalmente en la distribución de canales Uplink y Downlink, para lograr las características de duplexado convenientes.