Procedimientos para la planificación en los Centros Educativos tipo V ( multi...
Trabajo de cdma
1. República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa
Universidad Experimental Politécnica De Las Fuerzas Armadas
UNEFA- Núcleo Sucre
ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGO (CDMA).
Profesor: Luis Rodríguez
Integrantes:
Julied Márquez
Rosa Rodríguez
Alfremar Ramírez
Isamar Presilla
Marielys Villalba
Sección: 03
Ing. De Telecomunicaciones
Cumaná, octubre de 2014.
2. INTRODUCCION
Las comunicaciones inalámbricas celulares han ido cambiando en los
últimos años como por ejemplo mediante estándares como CDMA, GSM entre
otros. Estos son los que permiten hoy en día que este tipo de comunicaciones
esté al alcance de todos y que sea de manera rápida. El Código de división
de múltiple acceso o CDMA es una tecnología de comunicaciones celulares e
inalámbricas establecida en Estados Unidos; las redes CDMA proveen una
capacidad de transmisión inalámbrica de datos de alta velocidad que brinda
servicios de información e imágenes desde distintos lugares.
Con respecto a este tema es necesario mencionar que existen
diferentes tipos de CDMA como lo son los síncronos que serían mediante
códigos ortogonales y lo CDMA asíncronos mediante secuencias
pseudoaleatorias. Además Los sistemas basados en CDMA presentan
ventajas como lo son una reducción de la potencia de transmisión permitiendo
así un incremento la vida de las baterías y reduciendo el tamaño de los
transmisores y receptores.
Cabe recalcar que los estándares de comunicaciones de señales
inalámbricas que dominan el mercado son los CDMA y los GSM los cuales
hacen de la telefonía celular dos elementos indispensables para una buena
comunicación y actualmente las operadoras de celulares en Venezuela se
rigen por estas dos plataformas.
3. ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGOS (CDMA).
Definición.
La multiplexación CDMA se emplea en comunicaciones inalámbricas.
CDMA utiliza una tecnología de espectro expandido y un esquema especial de
codificación, por el que a cada transmisor se le asigna un código único,
escogido de forma que sea ortogonal respecto al del resto; el receptor capta
las señales emitidas por todos los transmisores al mismo tiempo, pero gracias
al esquema de codificación puede seleccionar la señal de interés si conoce el
código empleado.
En los sistemas CDMA todos los usuarios transmiten en el mismo ancho
de banda simultáneamente. En esta técnica de transmisión, el espectro de
frecuencias de una señal de datos es esparcido usando un código no
relacionado con dicha señal y como resultado el ancho de banda es mucho
mayor. En vez de utilizar las ranuras de tiempo o frecuencias, como lo hacen
las tecnologías tradicionales, usa códigos matemáticos para transmitir y
distinguir entre conversaciones inalámbricas múltiples. Los códigos usados
para el esparcimiento tienen valores pequeños de correlación y son únicos
para cada usuario.
Funcionamiento.
CDMA se basa en la separación del espectro, que en los medios de la
transmisión digital es cuando la señal ocupa una banda de frecuencia
que sea considerablemente más amplia que el mínimo requerido para
la transmisión de datos por otras técnicas.
Los usuarios comparten la misma banda de frecuencia y cada señal es
identificada por un código especial, que actúa como una clave
reconocida por el transmisor y el receptor.
4. La señal recibida es la suma de todas las señales "combinadas", y cada
receptor debe clasificar e identificar las señales que le corresponden de
las demás señales. Para hacer esto utiliza un código que corresponde
con el código transmitido.
La primera operación implica encontrar del código correcto, y así
sincronizar el código local con el código entrante.
Una vez ha ocurrido la sincronización, la correlación del código local y
del código entrante permite a la información apropiada ser extraída y
las otras señales ser rechazadas.
También permite que dos señales idénticas que vienen de diversas
fuentes, sean demoduladas y combinadas, de modo tal que se mejore
la calidad de la conexión, por lo que es también una ventaja el uso
simultáneo de varios satélites (diversidad).
La Técnica del Espectro Expandido.
Al desarrollar sistemas de comunicación digital siempre se debe
de tratar de emplear el ancho de banda del canal de comunicación disponible
en forma óptima y con la menor potencia posible para proveer servicios de
comunicación con calidad. Para lograr dicho objetivo se debe de tomar en
cuenta la inmunidad ante interferencias y confidencialidad en las
comunicaciones, siendo estos aspectos atacados mediante la técnica
conocida como Spread Spectrum Modulation (modulación de espectro
extendido), la cual es requerida para poder llevar a cabo acceso múltiple por
división de códigos.
5. El Esparcimiento de Espectro consiste en distribuir la potencia de una
señal en un ancho de banda mayor al de la información. Dicho esparcimiento
se lleva a cabo al serle agregada a la señal de información un código
pseudoaleatorio con una velocidad de transmisión mayor.
La mayor ventaja de la modulación de espectro ensanchado es la alta
inmunidad que se obtiene frente a interferencias de usuarios que emplean el
mismo canal o frente a interferencias intencionales por parte de alguien que
desea bloquear una comunicación en curso.
Características de Esparcir el Espectro.
Las características más importantes de los sistemas de modulación de
espectro ensanchado son las siguientes:
Posibilidad de acceso múltiple. Si múltiples usuarios al mismo tiempo
transmiten una señal, el receptor será capaz de distinguir entre los
diferentes usuarios cuál es la señal que debe de recuperar en base al
código de la información, mientras que otras señales extendidas de
otros usuarios serán vistos como ruido ante la señal deseada.
Baja probabilidad de ser interceptada. Ante el ensanchamiento del
espectro se hace difícil la recuperación de la información por parte de
un receptor distinto al que va dirigido, ya que se genera una señal con
una densidad de potencia muy baja comparable con niveles de ruido.
Alta inmunidad frente a interferencias. La posible interferencia de
señales de banda angosta o ancha es despreciada si no se cuenta con
el código de la señal deseada.
6. Alta inmunidad frente a interferencias de señales multitrayecto. Al
transmitir en RF las señales pueden tomar más de una ruta debido
a fenómenos como la reflexión, refracción y difracción. Así las señales
con diferentes rutas son copia de una señal transmitida pero con
distintas amplitudes y fases, resultando en una dispersión de la señal,
sin embargo en el receptor se espera a que lleguen varias copias para
recuperar su fase y ser sumadas para obtener una señal más fuerte.
Privacidad en las comunicaciones. La señal transmitida sólo puede ser
recuperada si se cuenta con el código correspondiente.
Características Generales del CDMA.
Organización y flexibilidad.
Concepción compacta optimizando los espacios en las instalaciones.
Rapidez y facilidad en las instalaciones; no necesita herramientas
especiales.
Posibilita configuración de acuerdo con las necesidades actuales y
futuras.
Tipos.
CDMA Síncrono.
Este tipo de CDMA explota las propiedades matemáticas de
ortogonalidad entre vectores cuyas coordenadas representan los datos a
transmitir. Por ejemplo, la cadena binaria "1011" sería representada por el
vector (1, 0, 1, 1). Dos vectores pueden multiplicarse mediante el producto
escalar (·), que suma los productos de sus respectivas coordenadas. Si el
producto escalar de dos vectores es 0, se dice que son ortogonales entre sí.
7. Algunas propiedades del producto escalar ayudan a comprender cómo
funciona CDMA. Si los vectores a y b son ortogonales, y representan los
códigos de dos usuarios de CDMA síncrono A y B, entonces:
a⋅(a+b)=||a||2puesa⋅a+a⋅b=||a||2+0,
a⋅(−a+b)=−||a||2pues−a⋅a+a⋅b=−||a||2+0,
b⋅(a+b)=||b||2puesb⋅a+b⋅b=0+||b||2,
b⋅(a−b)=−||b||2puesb⋅a−b⋅b=0−||b||2.
Por tanto el receptor capta las señales procedentes de A y B al mismo
tiempo, sumadas en el aire, si se conoce el código de transmisión del usuario
de interés siempre podrá aislar sus datos de los del resto de usuarios,
simplemente mediante el producto escalar de la señal recibida con el código
del usuario; al ser el código del usuario ortogonal respecto a todos los demás,
el producto aislará la señal de interés y anulará el resto. Este resultado para
dos usuarios es extensible a todos los usuarios que se desee, siempre que
existan códigos ortogonales suficientes para el número de usuarios deseado,
lo que se logra incrementando la longitud del código.
CDMA Asíncronos.
Son sistemas que funcionan bien siempre y cuando no exista un
excesivo retardo en la recepción de las señales; sin embargo, los enlaces de
radio entre teléfonos móviles y sus bases no pueden coordinarse con mucha
precisión. Como los terminales pueden moverse, la señal puede encontrar
obstáculos a su paso, que darán origen a cierta variabilidad en los retardos de
llegada (por los distintos rebotes de la señal, el efecto Doppler y otros factores).
Por tanto se hace aconsejable un enfoque diferente.
8. Por la movilidad de los terminales, las distintas señales tienen un
retardo de llegada variable. Dado que, matemáticamente, es imposible crear
secuencias de codificación que sean ortogonales en todos los instantes
aleatorios en que podría llegar la señal, en los sistemas CDMA asíncronos se
emplean secuencias únicas "pseudoaleatorias" o de "pseudorruido" (en inglés,
PN sequences). Un código PN es una secuencia binaria que parece aleatoria,
pero que puede reproducirse de forma determinista si el receptor lo necesita.
Estas secuencias se usan para codificar y decodificar las señales de interés
de los usuarios de CDMA asíncrono de la misma forma en que se empleaban
los códigos ortogonales en el sistema síncrono.
Por otra parte, el hecho de que las secuencias sean aparentemente
aleatorias y de potencia distribuida en un ancho de banda relativamente amplio
conlleva una ventaja adicional: son más difíciles de detectar en caso de que
alguien intente captarlas, porque se confunden con el ruido de fondo. Esta
propiedad fue muy utilizada por los militares en sus comunicaciones en el siglo
XX.
Como todos los usuarios generan MAI (Interferencia de Acceso Múltiple,
que es la suma de un gran número de secuencias PN), es muy importante
controlar la potencia de emisión. Los sistemas CDMA síncrono, TDMA o FDMA
pueden, al menos en teoría, rechazar por completo las señales indeseadas
(que utilizan distintos códigos, ranuras temporales o canales de frecuencia)
por la ortogonalidad de estos esquemas de acceso al medio. Pero esto no se
aplica en el CDMA asíncrono; el rechazo de las señales indeseadas sólo es
parcial. Si una parte (o el total) de las señales indeseadas se reciben con
potencia mucho mayor que la de la señal deseada, ésta no se podrá separar
del resto. Para evitar este problema, un requisito general en el diseño de estos
sistemas es que se controle la potencia de todos los emisores; se busca
asegurar que la potencia captada por el receptor sea aproximadamente la
misma para todas las señales entrantes. En los sistemas de telefonía celular,
9. la estación base emplea un esquema de control de potencia por bucle cerrado
(fast closed-loop power control, en inglés) para controlar estrictamente la
potencia de emisión de cada teléfono.
Ventajas.
Mejor Calidad de Comunicación.
CDMA ofrece la más alta calidad en comunicaciones inalámbricas
utilizando codificadores de voz (Vocoders) que proporcionan una voz clara y
natural al tiempo que maximizan la capacidad del sistema.
Mayor Cobertura con menor costo.
Con el principio de dispersión espectral, CDMA permite ofrecer cobertura
con una menor cantidad de celdas. El menor número de celdas, supone
menores costos en equipamiento y manutención para el operador, que se
trasladan en ahorros o servicios más accesibles para el usuario.
Seguridad.
La información transmitida en CDMA se encuentra codificada con una
combinación única entre más de 4 trillones de códigos, haciéndola
prácticamente inmune a todo tipo de fraude, clonación de terminales y
escuchas no autorizadas.
10. Reúso de Frecuencias.
Además de favorecer la seguridad, el código único permite diferenciar cada
canal de los demás, Eliminando el problema de interferencia entre usuarios de
otros sistemas que comparten el mismo canal en diferentes celdas.
Soft Hand-Off.
EI uso del mismo espectro permite que durante la transición entre dos
celdas adyacentes CDMA, el usuario reciba la atención de ambas estaciones
base. Mediante este beneficio, se puede mantener la calidad de la
comunicación en toda el área de cobertura y se evita la caída de la Llamada
durante la transición.
Balance entre Calidad, Capacidad y Cobertura.
Los sistemas basados en división por tiempo o frecuencia tienen claros
límites físicos que impiden el acceso a servicio cuando la capacidad máxima
del sistema se ha alcanzado. En el caso de CDMA, la flexibilidad de sus
canales codificados permite establecer un balance entre la capacidad del
sistema, la calidad y el área de cobertura por breves periodos de tiempo. Así,
ante la situación de un pico de demanda (eventos deportivos, embotellamiento
de tránsito, entre otros), CDMA permitirá extender su capacidad a través de
una temporaria modificación del sistema, para recuperar sus características
originales luego de superada la emergencia.
Amplio soporte de la industria.
11. La CDMA ha despertado el entusiasmo de la industria de
telecomunicaciones. EI número de fabricantes de infraestructura y terminales
licenciados de CDMA supera a la oferta existente en otras tecnologías. Para
el operador y el usuario final, el mayor número de fabricantes representa la
posibilidad de disponer de una más amplia variedad de productos y precios.
Número de fabricantes licenciados de terminales CDMA.
Adicionalmente, el apoyo y el estímulo de la industria han sido cruciales
para definir el progreso de CDMA, creando nuevas soluciones que satisfacen
más acabadamente las necesidades del mercado. Ejemplo de estos nuevos
desarrollos es el trabajo de estandarización de las soluciones 1 XEV Fase 1 y
Fase 2, que permitirán transmisión de datos superior a los 2.4 Mbps en un
canal de 1.25 MHz, o la tarjeta inteligente UIM-Card que facilita el Roaming y
almacenamiento de datos útiles para el usuario.
Resiste la interferencia intencional y no intencional, una cualidad muy
importante cuando se transmite en áreas congestionadas.
Tiene la habilidad de eliminar o atenuar el efecto de la propagación
multicamino, la cual es un gran obstáculo en las comunicaciones
urbanas.
Puede compartir la misma banda de frecuencia (como un
traslapamiento) con otros usuarios, debido a su similitud con una señal
de ruido.
Operación limitada de interferencia, en cualquier situación todo el ancho
de banda es usado.
12. Privacidad debido a los códigos aleatorios desconocidos, los códigos
aplicados con - en principio - desconocidos para un usuario no deseado.
Posibilidad de acceso aleatorio, los usuarios pueden iniciar su
transmisión a cualquier instante de tiempo.
Desventajas.
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.
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.
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.
Diferencias entre CDMA Y GSM.
Dos estándares de comunicación inalámbrica dominan el mercado: los
GSM, que significa “Global Systems for Mobile Communications” o sistema
global para comunicaciones móviles, el cual es un sistema estándar, libre de
regalías, de telefonía móvil digital y los CDMS, “Code Division Multiple Access”
este se traduce como división de código acceso múltiple; hacen de la telefonía
celular dos elementos indispensables para una buena comunicación y
13. actualmente las operadoras de celulares en Venezuela se rigen por estas dos
plataformas.
Ambos estándares actúan como un juego de reglas para dispositivos
inalámbricos; estas reglas dictan como se envía la información y sobre qué
frecuencia de radio. Fundamentalmente diferentes en muchos niveles
técnicos, el GSM y CDMA cumplen el mismo objetivo, por lo que las diferencias
entre ambos no son inmediatamente aparentes. Hay diferencias, sin embargo,
sobre lo que es capaz cada dispositivo y donde pueden ser utilizados:
Dispositivos GSM.
Los teléfonos GSM utilizan unos pequeños chips removibles llamados
“Subscriber Identity Modules o Suscriptor Módulos de Identidad”, (tarjetas
SIM), para comunicarse con su red celular asignada. Estos chips alojan un
número de identificación único el, “International Mobile Subscriber Identity”,
que significa Identidad internacional del abonado móvil, (IMSI) y es lo que
identifica la operadora móvil. Dado que las tarjetas SIM se pueden cambiar de
un celular a otro, el GSM permite cambiar de móvil sin interrumpir el servicio.
Los dispositivos GSM pueden interferir con algunos equipos electrónicos y de
audio mientras transfieren información; esto suele quedar evidenciado con una
serie de ruidos de clic. No son daños permanentes, pero los estéreos,
micrófonos y parlantes de computadoras son especialmente susceptibles a
este fenómeno.
Dispositivos CDMA.
Los teléfonos CDMA no tienen tarjetas SIM. En su lugar, cada
dispositivo tiene un único “Electronic Serial Number radicido” o Número de
14. serie electrónico, (ESN) que lo identifica con su red. Esto impide la posibilidad
de cambiar de equipo a voluntad. Sin embargo, los dispositivos CDMA no
interfieren con equipos de audio mientras envían o reciben información, y
suelen poder transmitir datos con una recepción inferior a la de los dispositivos
GSM. Los dispositivos CDMA también pierden menos llamadas que los GSM,
gracias a una técnica llamada soft handoff (transferencia suave). Cuando se
mueve de una torre celular a otra, el teléfono CDMA se conecta a la nueva
torre antes de desconectarse de la anterior. Los dispositivos GSM se
desconectan de la original antes de conectarse a la nueva torre, lo que genera
pérdida de datos y llamadas que se cortan.
Cobertura GSM.
Como su nombre lo indica, el estándar GSM se utiliza en todo el mundo.
Si la operadora ofrece un plan de roaming internacional, lo cual permite usar
el teléfono en cualquiera de los 212 países que también utilizan GSM, sin tener
que adquirir un nuevo equipo. El estándar GSM también permite el uso de un
dispositivo llamado repetidor, que mejora la recepción de la señal sin el tamaño
prohibitivo y el gasto de una torre celular real.
Cobertura CDMA.
El estándar CDMA cubre una porción del mundo mucho menor que el
GSM, y dado que el estándar ESN no es un método de identificación
internacionalmente reconocido como la tarjeta SIM, los dispositivos CDMA no
suelen funcionar fuera de su país de origen. Adicionalmente, las torres
celulares de CDMA pueden causar interferencia a otras torres CDMA en el
área, por lo que los paneles deben ubicarse más cerca del nivel del suelo que
los de las GSM. Lo cual provoca que la cobertura del CDMA sea más débil que
la del GSM en regiones montañosas.
