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Códigos UMTS

Hace unos cuantos post, se han realizado una serie de actuaciones acerca de las redes de telefonía móvil, GSM/GPRS y UMTS, ambas vistas más desde el punto de vista de transmisión de datos que de transmisión de voz.

Recordemos el esquema general de una red UMTS.


Ahora vamos a tratar de aclarar otro concepto importante: ¿Cómo se sabe en UMTS quién envía la información y cómo sabemos cuanta potencia o qué ancho de banda utilizamos?. Para poder resolver a esta pregunta, dentro del interfaz aire (comunicación entre el Nodo-B, antena y el TE, terminal de usuario) se utilizan dos códigos principales. Uno de ellos identifica a la fuente, mientras que el segundo identifica la cantidad de ancho de banda a utilizar.


Empecemos por el primero. Código de Scrambling:

Recordar que mientras que en GSM/GPRS se distinguía a la fuente (terminal o antena) porque cada uno utilizaba una frecuencia diferente (aunque se reutilizasen en celdas no adyacentes), en UMTS se utiliza la identificación de la fuente a través de un código diferente. Debido a que todas las fuentes emiten en la misma frecuencia, es necesario que estos códigos sean lo más ortogonales posibles, de forma que al realizar la operación de convolución, el resultado sea nulo o casi nulo, si no hay correspondencia de códigos y la unidad si es el mismo código. Así tanto las estaciones base como los terminales de usuario emiten con un código único (por lo menos en la zona de transmisión) y es fácilmente identificable el obtener la señal transmitida por cada uno de ellos eliminando la interferencia generada.



¿Cómo seleccionamos la cantidad de ancho de banda y como resultado del mismo, de la potencia de emisión?, con los códigos de Spreading. En UMTS siempre se emite la misma cantidad de bits (que no de información) 3,85 Mcps, esta información contiene el código de scrambling (identificamos a la fuente) y el de spreading. Cuando menos ancho de banda utilizamos mayor será el código de spreading, por lo que será necesario transmitir con menos potencia. Estos códigos al igual que en el caso de de scrambling, deben ser ortogonales y sólo podrán ser utilizamos una vez por cada fuente emisora, es decir, si en un enlace de bajada (transmisión a través de un nodo-b) utilizamos un código de spreading x, para otro usuario no podremos utilizar el mismo, aunque sí otro (si quedan disponibles) y que proporcione el mismo ancho de banda. Al final para entenderlo mejor, cada fuente cuenta con un árbol de códigos que no pueden ser utilizados más que una vez, y que en función de su tamaño permiten transmitir más o menos cantidad de datos. Esto se puede apreciar en la siguiente figura:


El SF (Spreading Factor) es el resultado de dividir los bits transmitidos totales (denominados chips) entre los bits de información útil. Es decir un SF de 4 indica que transmitimos 4 veces más bits que la información enviada. El proceso de "ensamblado/desensamblado" de la información para varios usuarios se puede ver en la siguiente figura:


Al final el proceso global se puede observar en la siguiente imagen:



Como se ha comentado anteriormente se utilizan los diferentes códigos de spreading para poder transmitir a diferentes bit rates dentro de la misma fuente, ¿para qué?, simplemente porque desde una estación base podemos estar dando servicio a diferentes usuarios que requieran diferentes anchos de banda, como por ejemplo, una vídeo-llamada, una llamada de voz, o una transmisión de datos de alta capacidad, además de los canales lógicos (mapeados con su correspondiente SF) donde se emite la información de control, broadcast, etc… de la red.



Enlaces de interés:

Umtsworld

Introducción a WCDMA
METHOD AND SYSTEM FOR SPREADING AND SCRAMBLING DOWNLIKE PHYSICAL CHANNELS
UMTS Capacity and Throughput Maximization for Different Spreading FactorsOverview of UMTS-WCDMA Technology
EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DEL NIVEL FÍSICO DE UN SISTEMA UMTS


José María Arce Guillén

S21sec e-crime



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