eficiencia espectral CDMA

La eficiencia espectral CDMA se refiere a la eficiencia espectral del sistema en bits/s/Hz/sitio o Erlang /MHz/sitio que se puede lograr en un sistema de comunicación inalámbrica basado en CDMA . Las técnicas CDMA (también conocidas como espectro ensanchado ) se caracterizan por una eficiencia espectral de enlace muy baja en bits/s/Hz en comparación con los sistemas que no utilizan espectro ensanchado, pero una eficiencia espectral del sistema comparable.

La eficiencia espectral del sistema puede mejorarse mediante técnicas de gestión de recursos radioeléctricos , lo que permite alcanzar un mayor número de llamadas simultáneas y velocidades de datos superiores sin necesidad de añadir más espectro radioeléctrico ni estaciones base. Este artículo trata sobre la gestión de recursos radioeléctricos específicamente para sistemas celulares basados ​​en espectro ensanchado por secuencia directa (DS-CDMA).

Ejemplos de sistemas celulares basados ​​en DS-CDMA son:

• Las interfaces de radio 3GPP / UMTS 3G , WCDMA , HSDPA y HSUPA, se utilizan a nivel mundial.
• El estándar 3GPP2 2G cdmaOne (IS-95) y los estándares 3G CDMA2000 1x y 1xEV-DO , utilizados especialmente en EE. UU. y Corea del Sur.
• el sistema chino TD-SCDMA .

La terminología utilizada en este artículo se basa, en primer lugar, en los estándares 3GPP2.

No se prevé que CDMA se utilice en sistemas 4G , ni se utiliza en sistemas pre-4G como LTE y WiMAX , pero está a punto de ser complementado por técnicas de ecualización en el dominio de la frecuencia (FDE) más eficientes en términos espectrales, como OFDMA .

El objetivo de mejorar la eficiencia espectral del sistema es utilizar los recursos limitados del espectro radioeléctrico y la infraestructura de la red de radio de la forma más eficiente posible. La gestión de recursos radioeléctricos busca maximizar la eficiencia espectral del sistema, manteniendo un nivel de servicio superior a un umbral determinado. Esto implica cubrir un área específica y evitar interrupciones por interferencia cocanal , ruido , atenuación por largas distancias, desvanecimiento por sombreado y multitrayectoria , efecto Doppler y otras formas de distorsión . El nivel de servicio también se ve afectado por bloqueos debidos al control de admisión , la falta de programación o la imposibilidad de garantizar la calidad de servicio solicitada por los usuarios.

Existen diversas maneras de aumentar la eficiencia espectral del sistema. Estas incluyen técnicas que se pueden implementar tanto en el terminal como en la red, como la optimización de la red y la encapsulación de la tasa del vocoder. Los problemas que se presentan al implementar estas técnicas son el costo, los requisitos de actualización, los cambios de hardware y software (incluida la compatibilidad con los teléfonos móviles) y la aprobación de los acuerdos con el departamento de telecomunicaciones.

Debido a su gran potencia de transmisión, el canal piloto común (CPICH) probablemente consume entre el 15 y el 20 por ciento de la capacidad del enlace directo e inverso . La interferencia cocanal es evidente. Por lo tanto, es importante implementar simultáneamente en la red técnicas de cancelación de interferencia como la cancelación de interferencia piloto (PIC) y la cancelación de interferencia de enlace directo (FLIC). La cancelación de interferencia cuasilineal (QLIC) es una técnica utilizada tanto para FLIC como para PIC.

Además de la cancelación de interferencias en el enlace directo, la cancelación de interferencias en el enlace inverso también es importante. Esto reduce las interferencias y los móviles tendrán que transmitir menos potencia para obtener la línea de visión con la estación base, lo que a su vez aumenta la duración de la batería.

El método de control de velocidad 1/8 en el canal fundamental inverso (R-FCH) se utiliza para la transmisión controlada en un sistema de comunicación CDMA. Una estación móvil ( teléfono móvil ) en el sistema de comunicación CDMA transmite una señal piloto inversa a una velocidad de control inversa que difiere de la velocidad de control directa en el modo controlado , y una estación base transmite una señal piloto directa a una velocidad de control directa que difiere de la velocidad de control directa en el modo controlado.

Cuando el ciclo de trabajo es 1/8, solo se transmite 1/8 de los grupos de control de potencia totales en una trama. Este comportamiento no se presenta en ningún otro modo CDMA.

Otra invención de CDMA que proporciona un dispositivo y una técnica para mejorar la capacidad de enlace descendente y el rendimiento de recepción de un teléfono mediante la modulación de una señal DPCCH de enlace ascendente durante un período parcial del grupo de control de potencia en un sistema de comunicación móvil. La compatibilidad del equipo de prueba con el modo de modulación R-FCH está desactivada por defecto.

Si el modo de activación del canal R-FCH del equipo de prueba está habilitado y la estación móvil (MS) admite dicho modo, la MS activará el canal R-FCH/R-Pilot al transmitir a una velocidad de 1/8. Esto permitirá ahorrar , en promedio, alrededor del 75 % de la potencia en los canales inversos.

La configuración de radio CDMA se define como una combinación de formatos de transmisión de canales de tráfico directo e inverso, caracterizados por parámetros de la capa física como velocidades de datos, códigos de corrección de errores , características de modulación y factores de dispersión . El canal de tráfico puede constar de uno o más canales de código, como canales fundamentales y canales suplementarios.

El enlace directo de un sistema de acceso múltiple por división de código (CDMA) 3G puede convertirse en un factor limitante cuando aumenta el número de usuarios y se alcanza la capacidad máxima.

El código de canalización convencional, el código de Walsh , no dispone de suficientes bits para un uso óptimo. Por lo tanto, la función cuasi-ortogonal (QOF), que permite una correlación cruzada óptima con el código de Walsh, se ha utilizado como método para superar las limitaciones de este último.

Para mejorar la capacidad general en tales escenarios, se han incorporado a IS-2000 conjuntos alternativos de funciones ortogonales llamadas funciones cuasi-ortogonales (QOF), que poseen una correlación cruzada minimax óptima con conjuntos de códigos Walsh de longitud variable .

Este método utiliza la agregación de múltiples funciones cuasi-ortogonales con un alfabeto de constelación más pequeño para un solo usuario con un detector multicanal conjunto. Este método se compara con el método alternativo para mejorar el rendimiento máximo mediante la agregación de un menor número de funciones de Walsh, pero con un alfabeto de constelación más grande (modulación multinivel).

Se han llevado a cabo numerosos debates industriales y académicos sobre las ventajas y desventajas de los métodos para aumentar la capacidad en los sistemas IS-2000/3G. El QOF introduce una gran cantidad de interferencia en los canales de la red, lo que limita sus beneficios.

En algunos lugares, la utilización del sitio es muy alta y se producen transferencias de llamadas excesivas . Para estos sitios, una antena de 6 sectores es una solución, ya que proporciona una mayor granularidad de cobertura que la antena tradicional de 3 sectores. En lugar de una estación base (BTS), se utilizan dos, lo que permite separar las antenas 60 grados en lugar de 120 grados.

La diversidad de antenas , también conocida como diversidad espacial (microdiversidad y macrodiversidad, es decir, transferencia suave , véase más abajo), es cualquiera de los diversos esquemas de diversidad inalámbrica que utilizan dos o más antenas para mejorar la calidad y la fiabilidad de un enlace inalámbrico.

Con frecuencia, especialmente en entornos urbanos e interiores, no existe una línea de visión directa entre el transmisor y el receptor. En su lugar, la señal se refleja a lo largo de múltiples trayectorias antes de ser recibida. Cada uno de estos rebotes puede introducir desfases, retardos, atenuaciones e incluso distorsiones que pueden interferir destructivamente entre sí en la apertura de la antena receptora.

La diversidad de antenas es especialmente eficaz para mitigar la propagación por trayectos múltiples. Esto se debe a que varias antenas permiten al receptor obtener múltiples observaciones de la misma señal. Cada antena experimentará un entorno de interferencia diferente. Por lo tanto, si una antena sufre una atenuación significativa, es probable que otra reciba una señal suficiente.

En conjunto, este sistema puede proporcionar un enlace robusto. Si bien esto se observa principalmente en los sistemas receptores (recepción con diversidad), la tecnología analógica también ha demostrado ser valiosa para los sistemas transmisores (diversidad de transmisión).

Un sistema de diversidad de antenas requiere inherentemente hardware e integración adicionales en comparación con un sistema de antena única, pero debido a la similitud de las rutas de señal, se puede compartir una cantidad considerable de circuitos.

Con múltiples señales, el receptor requiere mayor capacidad de procesamiento, lo que puede implicar requisitos de diseño más estrictos para la estación base. Sin embargo, por lo general, la fiabilidad de la señal es primordial, y el uso de múltiples antenas es una forma eficaz de reducir las interrupciones y las pérdidas de conexión.

El vocoder de cuarta generación (4GV) de Qualcomm es un conjunto de códecs de voz que se espera que se utilicen en futuras redes 4G y CDMA, y que permite a los operadores de red priorizar dinámicamente la calidad de la voz para aumentar la capacidad de la red manteniendo dicha calidad. Actualmente, el conjunto 4GV ofrece EVRC-B y EVRC-WB .

El códec de velocidad variable mejorado B ( EVRC-B ) es un códec de voz utilizado por las redes CDMA. EVRC-B es una mejora de EVRC y comprime cada 20 milisegundos de  entrada de voz muestreada a 8000 Hz y 16 bits en tramas de salida de uno de los cuatro tamaños diferentes: Velocidad 1 - 171 bits, Velocidad 1/2 - 80 bits, Velocidad 1/4 - 40 bits, Velocidad 1/8 - 16 bits.

Además, existen dos tipos de tramas de códec de bits cero: tramas nulas y tramas de borrado, similares a EVRC. Una mejora significativa en EVRC-B es el uso de tramas de 1/4 de velocidad que no se utilizaban en EVRC. Esto proporciona tasas de datos promedio (ADR) más bajas en comparación con EVRC, para una calidad de voz determinada. Los nuevos códecs 4GV utilizados en CDMA2000 se basan en EVRC-B. 4GV está diseñado para permitir a los proveedores de servicios priorizar dinámicamente la capacidad de voz en su red según sea necesario.

El códec de tasa variable mejorada (EVRC) es un códec de voz utilizado en telefonía celular en sistemas cdma2000. EVRC ofrece una excelente calidad de voz mediante codificación de tasa variable con tres velocidades posibles: 8,55, 4,0 y 0,8 kbit/s. Sin embargo, la calidad de servicio (QoS) en los sistemas cdma2000 se beneficia significativamente de un códec que permita un equilibrio entre la calidad de voz y la capacidad de la red, algo que EVRC no logra de manera eficiente. 

• Reutilización de frecuencia
• Lista de términos de CDMA
• Gestión de la movilidad
• Problema de cerca-lejos
• Ruido pseudoaleatorio

• http://www.qualcomm.com/
• http://www.princeton.edu/~verdu/reprints/Zaidel.Aug%2001.pdf