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Contenido

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Introducción

Mercado y Tendencias

Principios Básicos de Comunicaciones Móviles

Tecnologías Celulares

Tecnologías Inalámbricas

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Conceptos básicos de Comunicaciones

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Conceptos básicos de Comunicaciones

Cuál es el propósito de un Sistema de Comunicación?

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� Entregar la mayor cantidad de informaciónposible desde la fuente hacia el destino.

� Entregar la información en el menor tiempoposible.

� Reducir los errores en la entrega de información

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Conceptos básicos de Comunicaciones

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Elementos de un Sistema de Comunicación Básico

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TRASDUCTOR

TRANSMISOR

TRASDUCTOR

RECEPTOR

CANAL DE TX

INFORMACION

Ruido

Interferencia

Distorsión

Telecomunicaciones → Larga distancia

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Transmisión de señales digitales

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Técnicas de Transmisión

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Ventajas de la transmisión digital frente a la transmisión analógica

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1.- Inmunidad al ruido2.-Almacenamiento y procesamiento3.- Regeneración de señales4.-Más sencilla de medir y evaluar5.- Detección y corrección de errores6.- Menor consumo de potencia7.- Tamaño reducido8.- Más económicos

Desventajas de la transmisión digital frente a la transmisión analógica

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1.- Requieren mayor ancho de banda.2.- Conversión A/D y D/A. 3.- Problemas de sincronización precisa.

Señales de voz - Analógicas

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� Una persona habla alrededor de un 40 % deltiempo que dura una conversación. El resto deltiempo lo conforman pausas o silencios y eltiempo de escucha a la otra persona.

� La voz humana está entre 300 y 3400 Hzmientras que el oído humano puede detectarfrecuencias de hasta 20 kHz.

� En las generaciones 2 y 3 de comunicacionesinalámbricas, la voz es transformada en unaseñales digitales y son transmitidas sobre unaportadora.

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Conversores Analógicos / Digitales

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� El convertir la señal voz analógica a digital se utilizanbásicamente conversores A/D.

� La frecuencia mas alta de la voz humana en un canaltelefónico es de 4 kHz. Según Nyquist la frecuencia demuestreo será 8 kHz.

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Conversión analógica / digital

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Codificación de voz

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� PCM (Pulse Code Modulation), define 8 bits pormuestra, requiere una velocidad de 64 kbps, con locual se usaría un ancho de banda mayor que el queusualmente ofrecen los sistemas inalámbricos.

� ADPCM (Adaptive Differential Pulse CodeModulation) es utilizado en procesos de muestreosimilares, donde solo utiliza 4 bits por muestra,reduciendo la velocidad a 32 kbps.

� En sistemas celulares utiliza sus propios vocoders,comúnmente permiten tener velocidades de 13 kbps.

� Por ejemplo en CDMA One utiliza QCEPL (QualcommCode Excited Linear Prediction), en IS-136 (NA-TDMA) utiliza VSELP (Vector Sum Excitation LinearPrediction)

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Vocoders

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Otros Vocoders

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� GSM-AMR (AMR-NB)

� Estándar adaptado por la 3GPP (3rd Generation Partnership Project).Codificador de voz Adaptive Multi Rate-Narrow Band (AMR-NB).

� Utilizado en los dispositivos móviles de tercera generación para comprimircanales de voz con 8000 muestras/segundo.

� Define 8 velocidades de transmisión: 12.2, 10.2, 7.95, 7.40, 6.70, 5.90, 5.15 y4.75 Kbps.

� Utiliza Algebraic Code Excited Linear Prediction (ACELP).

� iLBC (Internet Low Bitrate Vocoder)

� Está diseñado para canales de voz de banda angosta.

� Soporta dos velocidades de transmisión: 13.33 kbps en tramas de 30 mseg y15.20 kbps con tramas de 20 mseg.

� iLBC utiliza el algoritmo block-independent linear-predictive coding (LPC).

� Es utilizado principalmente en sistemas de comunicación robustos de VoIP.

Canales Inalámbricos

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� Una definición característica de un canal inalámbricomóvil es la variación de la fuerza del canal sobre el tiempoy sobre la frecuencia.

� La variación puede ser aproximadamente dividida en dostipos:� Large-scale fading, debido a la pérdida de la ruta de la señal como

una función de la distancia y la presencia de obstáculos. Estoocurre principalmente cuando se tiene dispositivos en movimientoes típicamente independiente de la frecuencia.

� Small-scale fading, debido a la interferencia constructiva ydestructiva de los múltiples caminos de señal entre el transmisor yel receptor. Esto ocurre en la escala espacial del orden de lalongitud de onda portadora, y es dependiente de la frecuencia.

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Modelos de Propagación

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� Un modelo de propagación es una ecuación que describe elcomportamiento de una señal de radio que se propaga en un medio.Predice las pérdidas en decibeles de la potencia en un ambientedeterminado.

� Comportamiento de señales EM no pueden ser descritas a través demodelos determinísticos.

� Condicionantes del comportamiento de estas señales:� Presencia de obstáculos naturales y artificiales (difíciles de modelar).� Movimientos del móvil respecto a la red (radio base)

� Metodología estadística para estimar el éxito de la propagación en el áreade servicio.

� Basados casi siempre en medidas efectuadas en diferentes condicionesambientales.

� En el caso de una señal que se propaga a través del aire la potencia derecepción es directamente proporcional a la potencia de transmisión einversamente proporcional a dα.

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� Espacio Libre� Onda Terrestre. Difracción por la curvatura de la tierra. Reflexiones en la tierra. Efectos del terreno.

� Ionosférica� Troposférica� Difracción en borde filoso “knife edge” & borde suave “rounded edge”

Modos de Propagación

Modos de Propagación

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Difracción

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Antena i

Antena j

(α,β)

(γ,θ)

Gi ganancia de la antena i

Ai área efectiva de la

antena i

Modelo de Propagación en Espacio Libre

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� Área efectiva de una antena rx, se definecomo el área a través de la cual interceptatoda la potencia recibida que está en gradode convertir en señal eléctrica.

� Ganancia de la antena es la relación entrela densidad de potencia radiada por laantena en una dirección especifica y lapotencia radiada por una antena isotrópicaalimentada con la misma potencia.

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Modelo de Propagación en Espacio Libre

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� Densidad de potencia media generada por una fuente isotrópica en una distancia d

� Potencia recibida en la antena ubicada a la distancia d.

RR ApP ⋅=

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24)(

d

Pdp T

π=

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⋅=

dPP TR

π

λ

Caso isotrópico G=1

Modelo de Propagación en Espacio Libre

Modelo de propagación en espacio libre (4)

� Atenuación en espacio libre: la relación entre PT yPR con antenas isotrópicas

� Potencia de Recepción con antenas no isotrópicas

� Relación de Potencia entre antenas no isotrópicas

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44/

⋅⋅⋅=⋅⋅=

dGGPdAGPP RTTRTTR

π

λπ

24

=

λ

πdL free

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+=

c

fddBLfree

.log204log.20)( π

)()()()( dBGdBGdBLdBL RTfree −−=

Propagación en espacio libre

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� EIRP (watts) a pfd (W/m2) = P/(4.π.D2)

� equivalent to (dBW –11 -20.log(D))� EIRP (watts) a E (V/m) = sqrt(30.P)/D

� EIRP (kW) to E (V/m) = 173*sqrt(P)/D(km)

� pfd (W/m2)=E2/Z0=E2/(120.π)

Ecuación de Friis

( )

2

0

4

10log 10log 10logTT R

R T R

r

PL L G G

P G G

π

λ

= = = −

0 34.44 20log( . )L r f= + r en km y f en MHz

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EIRP (Effective Isotropic Radiated Power)

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� Esta definida como la potencia de entrada de unaantena isotrópica tal que las dos antenas tengan lasmismas densidades de potencia.

� Para el caso de una antena directiva que tiene unapotencia de entrada Pi y una ganancia G,

EIRP = PiG.

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Enlace punto a punto

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� Frecuencia� Pérdida por espacio libre� Atenuación por lluvia� Ganancia de antena� Ancho de haz� Zonas de Fresnel� Relaciones de fase de los distintos rayos� Multicaminos� Refracción atmosférica� Curvatura de la tierra

Modelo de Dos Rayos

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•Este modelo es muy útil para conocer la reflexión de las señales sobre latierra, se basa en óptica geométrica.•Toma en cuenta las alturas de la antena transmisora y receptora.

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Prd

hhGGP trtrt=

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Características de los istemas móviles

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Composición de un sistema de comunicación celular

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Composición de un sistema de comunicación celular

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Clasificación de los sistemas móviles

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Clasificación de los sistemas móviles

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Actores en el mundo de las telecomunicaciones

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Organismos de estandarización y normalización

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Organismos de estandarización y normalización

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Organismos de estandarización y normalización

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Organismos de estandarización y normalización

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