1. Comunicaciones Inalámbricas
“Telefonía Celular”
Presentación
Gian Paolo Berardi
Ingeniero de Aplicaciones
Grupo Prod&Khym S.A
Versión 1.18
2012
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2. Temas
• Antecedentes
• Etapas de un Sistema de Comunicación
• Modos de Transmisión
• Topología de un Sistema Celular
• Estándares Inalámbricos
• Características del sistema 1G
• Sistemas de 2G y 2.5G Basados en el Acceso TDMA
• Sistemas 2G y 3G Basados en el Acceso CDMA
• Sistema 4G Basado en el tipo de Acceso OFDM
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3. Antecedentes – Comunicación
 Por naturaleza el ser humano es un ente social que requiere comunicarse por
razones sociales, culturales, profesionales, científicas, negocios, etc.
 Difícilmente se puede negar el papel definitivo que las comunicaciones juegan
en el desarrollo de una Nación.
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4. Etapas de un Sistema de Comunicación
Transmisor Canal de Receptor
Comunicación
(Tx) (Rx)
Interferencia
Información Información
El objetivo en un sistema de comunicación es llevar la información de un punto a otro, a través de un canal
de comunicación. El transmisor se encarga de adaptar la señal de información para que pueda viajar por el canal de
comunicación bajo la presencia de interferencia y, la función del receptor es la de recuperar la información que ha
sido afectada por la interferencia para después regresar la a su estado original (voz, datos, video, etc.).
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5. Topología de un Sistema Celular
Antena con N1-esimos Canales
Antena con N2-esimos Antena con N3-esimos
Canales Canales
Celular
(Mobile Station - MS) Radio Base
(User Equipment – UE) (Base Transceiver Station - BTS)
Sectorización de Radio Base (BTS)
La estructura de la red celular esta formada básicamente La Radio Base cuenta con sectores los cuales tiene
por una Radio Base (BTS) y un Celular (MS); la comunicación un número definido de canales, estos permitirán
de la Radio Base al Celular se llama “DownLink” y del establecer la comunicación entre los diferentes
Celular a la Radio Base se denomina “UpLink”. subscriptores que se encuentren en el área de
cobertura.
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6. Topología de Sistema Celular Continuación . . . . . . .
E1/T1 E1/T1
101101 100100 110101
PSTN
BTS2 E1/T1 Public Switched
MS2 Telephone Network
E1/T1 BSC
Base Station
Controller
BSC: Sección de una red de telefonía
BTS3 BTS1 celular tradicional, responsable del
MS3 MS1 manejo del tráfico y de señalización entre
un teléfono móvil y la PSTN.
PSTN: Es el punto de acceso para todo el
tráfico de voz y datos de telefonía celular
BTS: Base Station Transceiver System.
y convencional (telefonía fija).
MS: Mobile Station.
La comunicación que se transmite o recibe entre el Celular y la Radio Base (BTS) pasa a través de un Controlador
(BSC) la cual agrupa la información de varias BTS y es transmitida/recibida hacia/de la Central Telefónica (PSTN).
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7. Estándares Celulares
1G 2G 2.5G 3G 3.5G 3.9G /4G
NMT
IS-136
TDMA HSPA+
AMPS
HSDPA
GPRS UMTS LTE
GSM WCDMA
HSUPA
EGPRS
TACS
WiMAX
IS-95A
CDMAone
IS-95B CDMA2000 1xRTT CDMA2000 1xEVDO
C-Netz
AMPS: Advance Mobile Phone Service UMTS: Universal Mobile Telecommunication System
GSM: Global System for Mobile Communication WCDMA: Wide Code Division Multiple Access
GPRS: General Packet Radio Services HSDPA: High Speed Download Packet Access
EGPRS: Enhance General Packet Radio Service HSUPA: High Speed Upload Packet Access
CDMA: Code Division Multiple Access HSPA: High Speed Packet Access
CDMA2000 1xRTT: CDMA – Radio Transmission Technology LTE: Long Term Evolution
CDMA2000 1xEVDO: CDMA – Evolution Data Only WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access
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8. 1era Generación (1G) de Telefonía Celular
 Entre 1970 y 1980 las primeras generaciones de redes celulares fueron
desarrolladas e implementadas, en términos muy generales los sistemas eran
muy similares, sin embargo no se tenía compatibilidad entre ellos.
 Algunos de los estándares eran:
 AMPS: Advance Mobile Phone Service (USA) – Empleando la banda celular en 800 MHz
 NMT: Nordic Mobile Telephone (Escandinavia)
 TACS: Total Access Communication System (Gran Bretaña)
 C-Netz: C Network (Alemania)
 Radiocomm 2000 (Francia)
1G
 SIP (Italia)
 NTT: Nippon Telephone & Telegraph (Japón)
 Características del sistema 1G
 Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA)
 Modulación Analogía (AM/FM)
 Parcialmente Analógico y Digital (para Señalización)
 Baja capacidad para transmisión de datos
 Sistema con baja confidencialidad en la comunicación
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9. Acceso Múltiple por División de Frecuencia
(FDMA)
Canal 1
Tx1 Rx1
Canal 2
Tx2 Rx2
Canal 3
Tx3 Rx3
El tipo de acceso empleado en la 1era
Generación celular es FDMA, donde
Información cada usuario transmite y recibe su
información en una frecuencia
asignada.
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10. Esquemas 2G - Basados en un sistema digital TDMA
(IS-136 y GSM/GPRS/EGPRS)
GSM → Global System for Mobile Communication
Bandas de Frecuencia: 850, 900, 1800 y 1900 MHz
Modulación: GMSK (BT = 0.3)
Ancho de Banda: 200 KHz
Taza de Tx: 270.833 Kbps (GSM), ≈ 158 Kbps (GPRS), ≈ 474 (EGPRS)
Taza de Tx (por Slot): ≈13.2Kbps(GSM), 9.0 a 21.4Kbps(GPRS), 8.8 a 59.21Kbps(EGPRS)
Número de Ranuras: 8 ranuras (Time Slots)
IS-136 → TDMA 1G 2G 2.5G
Bandas de Frecuencia: 850 y 1900 MHz
Modulación: π/4 DQPSK
Ancho de Banda: 30KHz
Taza de Tx: 48.6 Kbps
Taza de Tx (Datos/Voz): ≈ 9.6 Kbps
Número de Ranuras: 6 ranuras (Time Slots)
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11. Acceso Múltiple por División de Tiempo
(TDMA)
Canal
Tx1 Rx1
Tx2 Rx2
t6 t5 t4 t3 t2 t1
Tx3 Rx3
Algunos estándares de 2nda generación, como
GSM/GRPS/EGPRS, etc. emplean el tipo de
acceso TDMA, donde varios usuarios
comparten una frecuencia, pero transmiten
Información en tiempos diferidos, a estos intervalos se les
conoce como ranuras de tiempo (Time Slot).
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12. Sistema GSM (2G ) Conmutación de Circuitos
Basado en TDMA
GSM - Segunda Generación (2G)
Basado en el Tipo de Acceso TDMA
(Time Division Multiple Access)
En GSM/GRPS/EGPRS, que son estándares de 2nda
MS1 MS3 generación, los subscriptores pueden compartir
una misma frecuencia, pero la Radio Base les
MS2 asigna una ranura de tiempo (Time Slot) para evitar
interferencias entre si.
Ranuras de Tiempo Ranuras de Tiempo
MS1 (Time Slot) (Time Slot)
8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1
MS2
MS3
Canal 1 (Frecuencia 1 – Tiempo Ranurado)
Celulares Radio Base
(Mobile Station - MS) (Base Transceiver Station - BTS)
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13. Esquemas 2G y 3G- Basados en CDMA
(CDMA y WCDMA)
CDMA → IS-95/CDMA2000
Bandas de Frecuencia: 850 y 1900
Modulación: QPSK (DL) & OQPSK (UL)
Ancho de Banda: ≈ 1.25 MHz
Taza de Tx: 1.23 Mcps (CDMAone & CDMA2000 1xRTT)
Taza de Tx (Datos/Voz): 9.6 /14.4 Kbps (CDMAone), 9.6 a 307.2 Kbps (CDMA2000 1xRTT)
Número de Códigos: 64 Códigos Ortogonales Walsh
WCDMA → Wide-CDMA 1G 2G 3G
Bandas de Frecuencia: I (1.9-2.1), II (1.8 -1.9), III (1.7-1.8), IV (1.72.1), V (800)y VI (850)
Modulación: QPSK (DL) y BPSK(UL)
Ancho de Banda: ≈ 5 MHz
Taza de Tx: 3.85 Mcps
Taza de Tx (Datos/Voz): 384 Kbps (móvil) a 2 Mbps (Fijo)
Número de Códigos: 4 a 256 (UL) / 4 a 512 (DL) OVSF
Orthogonal Variable Spreding Factor
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14. Acceso Múltiple por División de Código (CDMA)
Tx1 Canal Rx1
Tx2 Rx2
Tx3 Rx3
Otra modalidad empleada en esquemas de
2nda y 3era Generación es usar el tipo de
Información acceso CDMA, donde varios subscriptores
transmiten en la misma frecuencia y al mismo
tiempo, pero con códigos diferentes, que
solamente pueden ser decodificados por el
usuario final correspondiente.
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15. Sistema de CDMA/WCDMA
CDMA/WCDMA – 2da y 3era Generación (2G y 3G)
Basado en el Tipo de Acceso CDMA
(Code Division Multiple Access)
MS1 MS3 0 . . . . . 10 . . . . . . . . . . . . 20 . . . . . . . . . . . . 50 . . . . .
Dominio del Código
MS2 (Code Domain)
En los esquemas de CDMA/WCDMA
MS1 (estándares de 2G y 3G) los usuarios
Canal 1 (Frecuencia 1 – Tiempo 1) comparten frecuencia y pueden transmitir
MS2 simultáneamente sin que haya interferencia
entre ellos, esto se logra asignándole a cada
subscriptor un código diferente (código
MS3 ortogonal). La herramienta gráfica llamada
Dominio del Código nos permite identificar
en que código se encuentra cada usuario.
Celulares Radio Base
(Base Transceiver Station - BTS)
(Mobile Station - MS)
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16. Esquemas 4G- Basados en OFDM
(LTE y WiMAX)
LTE → Long Term Evolution
Bandas de Frecuencia: 700, 800, 850, 900, 1700, 1800, 1900, 2100, 2600 MHz
Modulación: 2x2 MIMO - QPSK(DL) & 16 QAM(UL)
4x4 MIMO - QPSK(DL) & 64 QAM (UL)
Ancho de Banda: ≤ 20 MHz
Taza de Tx: 173 Mbps (DL – 2x2 MIMO) / 58 Mbps (UL – 2x2 MIMO)
1G 2G 3G 4G
326 Mbps (DL – 4x4 MIMO) / 86 Mbps (UL – 4x4 MIMO)
Tipo de Acceso: OFDM / MIMO
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17. Basic Channel Access Modes
• La técnica de Múltiples Antenas es fundamental para LTE y WiMAX.
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18. OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing
f1
A11
B A1
B A11
B
f2
A22
B A2
B A22
B
A44 A33 A22 A1
B B B B1 Buffer A44 A33 A22 A11
B B B B
Buffer
f3
A33
B A3
B A33
B
f4
A44
B A4
B A44
B
Emplear la técnica de OFDM permite que cada símbolo/Bit sea modulado en una frecuencia
(Frecuencias Ortogonales) y el espectro total será la contribución de cada una de las portadoras que
modulan al símbolo/Bit.
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19. LTE – Long Term Evolution – 4G
WiMAX – 4G
LTE – 4ta Generación (4G)
Basado en el Tipo de Acceso OFDM
(Orthogonal Frequency Division
Multiplexing)
Esta generación de comunicación inalámbrica emplea un
tipo de acceso OFDM, donde una terminal/celular divide su
MS3 información (Símbolos) y la transmite en frecuencias
ortogonales para reducir la interferencia entre símbolos por
retraso por múltiples trayectorias.
MS2
MS1
Canal 1 Canal 2 Canal 3
MS2 MS1 (OFDM-1)
MS2 (OFDM-2)
MS3 MS3 (OFDM-3)
Celulares Radio Base
(Base Transceiver Station - BTS)
(Mobile Station - MS)
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20. OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Subportadoras
1
(Freq)
0.8
Symbols (Time)
0.6
0.4
0.2
0
Usuario 1 Usurario 2 -0.2
-0.4
Usuario 3 Usuario 4 -15 -10 -5 0 5 10 15
Frecuencia
Multiples usuarios transmiten al mismo tiempo y son diferenciados por medio de la ortogonalidad de frecuencia.
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21. Agilent goes to Hollywood!
You can be the next Tony Stark
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22. Agilent goes to Hollywood!
……or the next Black Widow
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23. Agilent goes to Hollywood!
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24. Agilent goes to Hollywood!
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25. Muchas Gracias!
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