La eficiencia espectral CDMA se refiere a la eficiencia espectral del sistema en bit / s / Hz / sitio o Erlang / MHz / sitio que se puede lograr en un determinado sistema de comunicación inalámbrico basado en CDMA . Las técnicas CDMA (también conocidas como espectro ensanchado ) se caracterizan por una eficiencia espectral de enlace muy baja en (bit / s) / Hz en comparación con los sistemas de espectro no ensanchado, pero una eficiencia espectral del sistema comparable.
La eficiencia espectral del sistema se puede mejorar mediante técnicas de gestión de recursos de radio , lo que da como resultado que se pueda lograr un mayor número de llamadas simultáneas y velocidades de datos más altas sin agregar más espectro de radio o más sitios de estaciones base. Este artículo trata sobre la gestión de recursos de radio específicamente para sistemas celulares basados en espectro ensanchado de secuencia directa (DS-CDMA).
Estándares basados en 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 cdmaOne (IS-95) 3GPP2 2G y los estándares 3G CDMA2000 1x y 1xEV-DO , utilizados especialmente en los 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 espera que CDMA se use en sistemas 4G y no se usa en sistemas anteriores a 4G como LTE y WiMAX , pero está a punto de complementarse con técnicas de ecualización de dominio de frecuencia (FDE) más eficientes espectrales como OFDMA .
Introducción a la gestión de recursos de radio
El objetivo de mejorar la eficiencia espectral del sistema es utilizar recursos limitados del espectro de radio y la infraestructura de la red de radio de la manera más eficiente posible. El objetivo de la gestión de recursos radioeléctricos es típicamente maximizar la eficiencia espectral del sistema bajo la restricción de que el grado de servicio debe estar por encima de un cierto nivel. Esto implica cubrir un área determinada y evitar interrupciones debido a interferencias cocanal , ruido , atenuación causada por largas distancias, desvanecimiento causado por sombras y trayectos múltiples , desplazamiento Doppler y otras formas de distorsión . El grado de servicio también se ve afectado por el bloqueo debido al control de admisión , la programación por inanición o la imposibilidad de garantizar la calidad del servicio que solicitan los usuarios.
Hay muchas formas de aumentar la eficiencia espectral del sistema. Éstos incluyen técnicas que se implementarán a nivel de microteléfono o de red. Incluyen optimización de red y encapsulación de velocidad de codificador de voz. Los problemas que se enfrentan al implementar estas técnicas son el costo, los requisitos de actualización, los cambios de hardware y software (que incluyen la compatibilidad del teléfono celular correspondiente a los cambios) que se realizarán y los acuerdos que se aprobarán con el departamento de telecomunicaciones.
Cancelación de interferencia cuasi-lineal (QLIC)
Debido a su gran potencia de transmisión, el canal piloto común (CPICH) probablemente consume entre un 15 y un 20 por ciento de la capacidad del enlace directo y inverso [ cita requerida ] . La interferencia cocanal es obvia. Por tanto, es importante inicializar técnicas de cancelación de interferencia como la cancelación de interferencia piloto (PIC) y la cancelación de interferencia del enlace directo (FLIC) juntas en la red. La cancelación de interferencia cuasi-lineal (QLIC) es una técnica utilizada tanto para FLIC como para PIC.
Junto con el enlace directo, la cancelación de la interferencia del enlace inverso también es importante. Se reducirá la interferencia y los móviles tendrán que transmitir menos potencia para conseguir la línea de visión [ aclaración necesaria ] con la estación base, lo que a su vez aumentará la duración de la batería del móvil.
Intervalo de velocidad de 1/8 en R-FCH (canal fundamental inverso)
La compuerta de velocidad de 1/8 en el canal fundamental inverso (R-FCH) es el método utilizado para la transmisión por compuerta en un sistema de comunicación CDMA. Una estación móvil ( teléfono móvil ) en el sistema de comunicación CDMA transmite una señal piloto inversa a una tasa de activación inversa que es diferente de una tasa de activación directa en un modo cerrado , y una estación base transmite una señal piloto directa a una tasa de activación directa diferente de la tasa de activación de avance en un modo de compuerta.
Cuando el ciclo de trabajo es 1/8, solo se transmite 1/8 de todos los grupos de control de potencia en una trama. Este comportamiento no está presente en ningún otro modo CDMA.
Otra invención de CDMA para proporcionar un dispositivo y una técnica para mejorar la capacidad de un teléfono de enlace descendente y el rendimiento de recepción mediante el bloqueo de una señal DPCCH de enlace ascendente en un período parcial del grupo de control de potencia en un sistema de comunicaciones móviles. El soporte del equipo de prueba para el modo de compuerta R-FCH está deshabilitado (apagado) de forma predeterminada.
Si el modo de puerta R-FCH del equipo de prueba está habilitado (activado) y la estación móvil (MS) admite el modo de puerta, la MS abrirá el canal R-FCH / R-Pilot cuando transmita a una velocidad de 1/8. Esto ahorrará alrededor del 75% [ cita requerida ] de la energía en promedio en los canales inversos.
Configuración de radio
Configuración de radio | Programación mnemotécnica | Estándar C.S0002-A | Modo de prueba en TIA / EIA-98-E | |
---|---|---|---|---|
Configuración de radio del canal de tráfico directo | Configuración de radio del canal de tráfico inverso | |||
(Fwd1, Rvs1) | F1R1 | RC1 | RC1 | 1 |
(Fwd2, Rvs2) | F2R2 | RC2 | RC2 | 2 |
(Fwd3, Rvs3) | F3R3 | RC3 | RC3 | 3 |
(Fwd4, Rvs3) | F4R3 | RC4 | RC3 | 4 |
(Fwd5, Rvs4) | F5R4 | RC5 | RC4 | 5 |
La configuración de radio CDMA se define como una combinación de formatos de transmisión de canal de tráfico directo e inverso que se caracterizan por parámetros de capa física como velocidades de datos, códigos de corrección de errores , características de modulación y factores de ensanchamiento . El canal de tráfico puede constar de uno o más canales de código, como canales fundamentales y canales suplementarios.
Funciones cuasi-ortogonales (QOF)
El enlace directo de un sistema de acceso múltiple por división de código (CDMA) 3G puede convertirse en un factor limitante cuando el número de usuarios aumenta la capacidad máxima.
El código de canalización convencional, el código Walsh , no tiene suficientes bits disponibles para hacer frente al uso máximo. Por lo tanto, la función cuasi-ortogonal (QOF), que puede procesar una correlación cruzada óptima con el código de Walsh, se ha utilizado como un método para sortear las limitaciones de los códigos de Walsh.
Para mejorar la capacidad general en tales escenarios, en IS-2000 se han incorporado conjuntos alternativos de funciones ortogonales denominadas 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 tamaño de 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 utilizando la agregación de un número menor de funciones de Walsh, pero con un tamaño de alfabeto de constelación más alto (modulación multinivel).
Ha habido muchas discusiones industriales y académicas sobre las compensaciones con respecto a mejores métodos para aumentar la capacidad en los sistemas IS-2000 / 3G. QOF introduce una gran cantidad de interferencias en los canales de la red, lo que limita sus beneficios.
6 sectorización
Hay algunos lugares donde la utilización del sitio es muy alta y ocurren transferencias excesivas más suaves . Para tales sitios, una antena de 6 sectores es una de las soluciones, ya que proporciona una mayor granularidad de cobertura que la antena tradicional de 3 sectores. En lugar de 1 BTS, se utilizan 2 BTS y, por lo tanto, las antenas se pueden separar entre sí 60 grados en lugar de 120 grados.
Diversidad de antenas
La diversidad de antenas , también conocida como diversidad espacial (micro-diversidad así como macro-diversidad, es decir, traspaso suave , ver más abajo), es uno de los varios esquemas de diversidad inalámbrica que utilizan dos o más antenas para mejorar la calidad y confiabilidad de una conexión inalámbrica. Enlace.
A menudo, especialmente en entornos urbanos e interiores, no hay una línea de visión clara (LOS) entre el transmisor y el receptor. En cambio, la señal se refleja a lo largo de múltiples rutas antes de ser finalmente recibida. Cada uno de estos rebotes puede introducir cambios de fase, retrasos de tiempo, 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 estas situaciones de propagación por trayectos múltiples. Esto se debe a que varias antenas permiten al receptor varias observaciones de la misma señal. Cada antena experimentará un entorno de interferencia diferente. Por lo tanto, si una antena está experimentando un desvanecimiento profundo, es probable que otra tenga una señal suficiente.
En conjunto, un sistema de este tipo puede proporcionar un vínculo sólido. Si bien esto se ve principalmente en los sistemas de recepción (recepción de diversidad), el analógico también ha demostrado ser valioso para los sistemas de transmisión (diversidad de transmisión).
Inherentemente, un esquema de diversidad de antenas requiere hardware e integración adicionales en comparación con un sistema de antena único, pero debido a la similitud de las rutas de la señal, se puede compartir una cantidad considerable de circuitos.
Con múltiples señales, existe una mayor demanda de procesamiento en el receptor, lo que puede llevar a requisitos de diseño más estrictos de la estación base. Sin embargo, por lo general, la confiabilidad de la señal es primordial y el uso de múltiples antenas es una forma efectiva de disminuir el número de interrupciones y conexiones perdidas.
Vocoder de cuarta generación (4GV)
El codificador de voz de cuarta generación (4GV) de Qualcomm es un conjunto de códecs de voz y voz que se espera que se utilicen en futuras redes 4G y redes CDMA, que permite a los operadores de red priorizar dinámicamente la calidad de voz para aumentar la capacidad de la red mientras se mantiene la calidad de la voz. Actualmente, la suite 4GV ofrece EVRC-B y EVRC-WB .
El códec B de velocidad variable mejorada ( 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 8000 Hz, entrada de voz muestreada de 16 bits en cuadros de salida de uno de los cuatro tamaños diferentes: Tasa 1 - 171 bits, Tasa 1/2 - 80 bits, Tasa 1 / 4-40 bits, tasa 1/8 - 16 bits.
Además, hay dos tipos de tramas de códec de cero bits: tramas nulas y tramas de borrado, similares a EVRC. Una mejora significativa en EVRC-B es el uso de cuadros de velocidad 1/4 que no se usaron 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 que los proveedores de servicios prioricen dinámicamente la capacidad de voz en su red según sea necesario.
El códec de velocidad variable mejorada (EVRC) es un códec de voz utilizado para telefonía celular en sistemas cdma2000. EVRC proporciona una excelente calidad de voz [ cita requerida ] utilizando codificación de velocidad variable con 3 velocidades posibles, 8,55, 4,0 y 0,8 kbit / s. Sin embargo, la calidad de servicio (QoS) en los sistemas cdma2000 puede beneficiarse significativamente de un códec que permite compensaciones entre la calidad de voz y la capacidad de la red, lo que no se puede lograr de manera eficiente con el EVRC.
Optimización de la red
Optimización de Ec / Io
Se requiere una Ec / Io combinada más alta, una Ec / Io de canal de menor tráfico y se conserva más potencia BTS. Ec / Io es una notación que se utiliza para representar una relación adimensional de la potencia media de un canal, normalmente el canal piloto, a la potencia total de la señal. Se expresa en dB.
Desequilibrio de enlace de avance y retroceso
Hay algunos lugares remotos donde penetra la señal BTS pero el enlace inverso del móvil no puede llegar a la estación base. La solución es como reducir la altura de la antena de la estación base, inclinar hacia abajo, seleccionar ganancias más bajas, etc.
Áreas de transferencia blanda excesivas
Hay algunas áreas con un traspaso más suave de lo necesario. Los parámetros de transferencia deben reducirse para ahorrar energía de la estación base. Establezca valores más altos de T_ADD y T_DROP, y verifique que la cobertura del sector no debe ser demasiado alta o demasiado baja.
Configuración incorrecta de los parámetros de RF
Para obtener la mejor calidad, disminuya la configuración de FPCH (canal piloto de avance) y FER (tasa de error de cuadro) al 1% y para aumentar la capacidad de los sitios con mucha carga, aumente la configuración de estos parámetros a más del 3%.
Utilice repetidores para sectores poco utilizados
Algunos sitios tienen una utilización muy baja y debido a problemas de cobertura, se requiere un nuevo sitio en áreas cercanas. En lugar de un nuevo sitio, se puede usar un repetidor celular de manera efectiva para brindar soluciones de cobertura.
Ver también
- Reutilización de frecuencia
- Lista de terminología CDMA
- Gestión de movilidad
- Problema cercano-lejano
- Ruido pseudoaleatorio
Referencias
- http://www.qualcomm.com/
- http://www.princeton.edu/~verdu/reprints/Zaidel.Aug%2001.pdf