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Tecnología UMTS CDMA: WCDMA

Tecnología UMTS CDMA: WCDMA

3G UMTS utilizó una forma de banda ancha de tecnología CDMA que se conocía como CDMA de banda ancha o WCDMA.

CDMA, acceso múltiple por división de código, implementación de espectro ensanchado de secuencia directa, DSSS, y se usó casi universalmente para estándares de comunicaciones móviles 3G ya que proporcionaba un formato excelente como esquema de acceso múltiple.

Aunque los estándares posteriores para 4G y 5G se movieron hacia formatos de señal OFDM, CDMA basado en tecnología DSSS sirvió muy bien para 3G.

CDMA para UMTS

La elección de CDMA para su uso con el sistema de telecomunicaciones 3G UMTS surgió por una variedad de razones técnicas. Ofrece ventajas significativas sobre los esquemas utilizados en los sistemas 2G anteriores que eran predominantemente esquemas basados ​​en TDMA.

Los principales beneficios del uso de CDMA como esquema de acceso múltiple son:

  • Eficiencia espectral mejorada: El uso de CDMA como tecnología de acceso múltiple, combinado con el formato de modulación QPSK utilizado, proporciona mejoras significativas en términos de eficiencia espectral. Las cifras de las mejoras de rendimiento obtenidas varían considerablemente según las condiciones, pero el esquema ofrece algunos beneficios importantes. Algunas estimaciones calculadas dan cifras hasta tres o cuatro veces mayores que las de tecnologías como GSM, aunque en realidad los beneficios pueden ser un poco menores.
  • Entrega mejorada: Dentro de CDMA es posible realizar lo que se denomina un "traspaso suave" en el que el UE se comunica con dos estaciones base al mismo tiempo. Esto mejora significativamente la fiabilidad del traspaso.
  • Las celdas adyacentes pueden usar la misma frecuencia de canal: Como resultado de la forma en que operan las señales de espectro ensanchado como CDMA.
  • Seguridad mejorada: El uso de espectro ensanchado y los códigos de ensanchamiento múltiple para CDMA reduce significativamente la posibilidad de escuchas clandestinas, aunque dentro de GSM la escucha clandestina de la señal transmitida no era el problema, lo era para los sistemas analógicos originales donde cualquiera con un receptor de radio con escáner podía escuchar conversaciones telefónicas. .

Formato UMTS CDMA / WCDMA

UMTS utiliza una forma de CDMA que tiene un ancho de banda mucho más amplio que algunas otras tecnologías celulares de la época. El espaciado básico de canales era de 5 MHz y, como resultado, esta forma de CDMA se conocía como CDMA de banda ancha o WCDMA.

Los datos que se van a transmitir se codifican utilizando un código de expansión específico para un usuario determinado. De esta manera, solo el destinatario deseado puede correlacionar y decodificar la señal, apareciendo todas las demás señales como ruido. Esto permite que varios usuarios utilicen el canal de RF físico simultáneamente.

Los datos de una señal CDMA se multiplican con un chip o código de expansión para aumentar el ancho de banda de la señal. Para WCDMA, cada canal físico se distribuye con una secuencia de distribución única y variable. El grado general de propagación varía para permitir que la señal final llene el ancho de banda del canal requerido. Dado que la tasa de datos de entrada puede variar de una aplicación a otra, el grado de difusión debe variarse en consecuencia.

Para el enlace descendente, la tasa de símbolos transmitidos es de 3,84 M símbolos por segundo. Como la forma de modulación utilizada es QPSK, esto permite que se transmitan dos bits de información para cada símbolo, lo que permite una velocidad de datos máxima del doble de la velocidad de símbolos o 7,68 Mbps. Por lo tanto, si la velocidad real de los datos a transmitir es de 15 kbps, entonces se requiere un factor de expansión de 512 para llevar la señal a la velocidad de chip requerida para la transmisión en el ancho de banda requerido. Si los datos que se van a transportar tienen una tasa de datos más alta, entonces se requiere una tasa de difusión más baja para equilibrar esto. Vale la pena recordar que la alteración de la velocidad del chip sí altera la ganancia de procesamiento del sistema en general y esto también debe adaptarse al procesamiento de la señal. El receptor correlaciona más fácilmente los factores de ensanchamiento más altos y, por lo tanto, se puede utilizar una potencia de transmisión más baja para la misma tasa de error de símbolo.

Los códigos necesarios para difundir la señal deben ser ortogonales si se pretende que varios usuarios y canales funcionen sin interferencias mutuas. Los códigos utilizados en W-CDMA son códigos de factor de dispersión variable ortogonal (OVSF) y deben permanecer sincronizados para funcionar. Como no es posible mantener la sincronización exacta para esto, se usa un segundo conjunto de códigos de codificación para asegurar que no se produzcan interferencias. Este código de codificación es un código de número pseudoaleatorio (PN). Por tanto, hay dos etapas de difusión. El primero usando el código OSVF y el segundo usando un código PN codificado. Estos códigos se utilizan para proporcionar diferentes niveles de separación. Los códigos de expansión OVSF se utilizan para identificar los servicios de usuario en el enlace ascendente y los canales de usuario en el enlace descendente, mientras que el código PN se utiliza para identificar el nodo B o UE individual.

En el enlace ascendente hay una selección de millones de códigos PN diferentes. Estos se procesan para incluir un código individual enmascarado para identificar el UE. Como resultado, hay códigos más que suficientes para acomodar el número de UE diferentes que probablemente accedan a una red. Para el enlace descendente se utiliza un código corto. Hay un total de 512 códigos diferentes que se pueden utilizar, uno de los cuales se asignará a cada nodo B.

Resumen de especificaciones de WCDMA

Algunas de las principales cifras asociadas con UMTS WCMA se resumen en la siguiente tabla.

Resumen de WCDMA
ParámetroDetalles
Espaciado de canales5 MHz
Velocidad de símbolo transmitida3,84 msps
Ancho de banda de la señal3,84 MHz

El formato para WCDMA proporcionó una capacidad adicional sobre las formas más estrechas de CDMA, y pudo proporcionar un alto nivel de rendimiento durante el día.

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Ver el vídeo: WCDMA UMTS 3G Network Architecture and its Components functionality (Octubre 2020).