Enlace de bajada

Siguiendo con la comparación en la transmisión de voz entre los sistemas IS-95 y CDMA2000, el enlace de bajada cuenta con más criterios para repartir la potencia, recordando el enlace de subida, se puede ver que hubo en promedio una diferencia por

sección de la tabla entre los dos sistemas, IS-95 y 1xRTT, y en el enlace de bajada se verá que esta situación es diferente.

La tabla 4.2 tiene una estructura similar a la de la tabla 4.1, solo que algunas secciones tienen más parámetros ya que cada sistema administra sus recursos de diferente manera para su mejor rendimiento, además de que la estación base contiene algoritmos más complejos y comprende un sistema más complejo, es decir, no es lo mismo que una estación esté conectada punto a punto con otra a que esté conectada a multipunto, con estaciones que no están precisamente ni a la misma distancia, ni requieren el mismo nivel de potencia para garantizar su comunicación.

Siguiendo en forma de lista la tabla 4.2 la primera diferencia entre los sistemas es la potencia nominal disponible que se localiza en la referencia “b1”, de la que se puede

notar que para 1xRTT la potencia es mayor por una diferencia de 5W, debido a que algunos canales como el de tráfico o el piloto necesitan más potencia para dar servicio a una cantidad de usuarios más grande que los usuarios que IS-95 podía soportar, lo cual se expondrá a lo largo de éste análisis. Ésta potencia nominal que tiene la estación móvil se reparte entre sus canales como se ve enseguida; en el canal piloto (Ref. “c”), que es el 15% de la potencia nominal que se tiene, y que a la vez, del 85% de la potencia restante, el 10% es asignado al canal de sincronización (Ref. “d”), y del restante, el 35% es para el canal de voceo (Ref. “e”), quedando así una potencia de 15.7w y 19.6w para el canal de

tráfico en IS-95 y CDMA2000 respectivamente.

Después de repartir la potencia, notamos que IS-95 soporta menos canales simultáneos

en su portadora que CDMA2000 (Ref. “h1”) por lo que al sumar su valor al de factor de

soft handoff (Ref. “i”), se obtienen el número total de canales activos (Ref. “j1”), de donde

se puede apreciar una gran diferencia entre éstos dos sistemas, siendo el número de canales simultáneos el factor que marca la diferencia para este resultado, lo que en consecuencia es un factor de suma importancia para la decisión de usar éstas dos tecnologías, entonces, se puede deducir de ésta sección que 1xRTT tiene mejor sectorización de canales por lo que se puede dar servicio a un número mayor de usuarios con una potencia por canal de usuario menor que si se usara IS-95 (Ref. “k1”).

Ref. IS-95 1XRTT Unidade Comentario a1 Tasa de datos 9600 9600 Bps Entrada

a Tasa de datos 39.8 39.8 dB Conversión

Transmisor

b Potencia nominal disponible en BS 43 44 dBm Entrada

b1 Potencia nominal disponible en BS 20 25 W Conversión

c Potencia del canal piloto 34.8 35.7 dBm b+10 log( 0.15)

c1 Potencia del canal piloto 3 3.8 W Conversión

d Potencia del canal de sincronización 24.8 25.7 dBm c +10 log (0.1)

d1 Potencia del canal de sincronización 0.3 0.4 W Conversión

e Potencia del canal de voceo 30.2 31.2 dBm C+10 log(0.35)

e1 Potencia del canal de voceo 1.1 1.3 W Conversión

f1 Potencia disponible por el canal de tráfico 15.7 19.6 W b1c1 - d1 - e1

f Potencia disponible por el canal de tráfico 41.9 42.9 dBm Conversión

g Número de móviles por sector 20 35 Entrada

h1 Número de canales de tráfico simultáneos por sector 20 35

h Número de canales de tráfico simultáneos por sector 13 15.4 dB Conversión

i1 Factor de Soft Handoff 1.9 1.8 Entrada

i Factor de Soft Handoff 2.8 2.6 dB Conversión

j1 Número total de canales activos 38 63 h1*i1

j Número total de canales activos 15.8 18 dB Conversión

k Potencia del canal de tráfico promedio por usuario 26.1 24.9 dBm f – j

k1 Potencia del canal de tráfico promedio por usuario 0.4 0.3 W Conversión

l1 Factor de actividad de voz 0.479 0.479 Entrada

l Factor de actividad de voz -3.2 -3.2 dB Conversión

m Potencia pico del canal de tráfico por usuario 29.3 28.1 dBm k – l

n Pérdidas de conector y cable 3 3 dB Entrada

o Ganancia de antena transmisora 12 12 dBi Entrada

o1 Ganancia de antena transmisora 15.8 15.8 Conversión

p EIRP del canal de tráfico por usuario 38.3 37.1 dBm m + o – n

p1 EIRP del canal de tráfico por usuario 6.8 5.1 W Conversión

q EIRP total de la BS 52 53 dBm b + m – n

q1 EIRP total de la BS 158.9 198.6 W Conversión

Sensibilidad del receptor móvil.

r Densidad de ruido térmico -174 -174 dBm/Hz Entrada

s1 Ancho de banda del canal 122880 122880 Entrada

s Ancho de banda del canal 60.9 60.9 dB Conversión

t Ancho de banda de ruido -113.1 -113.1 dBm r + s

u Figura de ruido del receptor 10.1 10.1 dB Entrada

v Potencia del ruido total -103 -103 dBm t + u

v1 Potencia del ruido total 5.00E- 5.00E- W Conversión

w Interferencia externa -109.9 -109.9 dBm Entrada

w1 Interferencia externa 1.00E- 1.00E- W Conversión

x1 Potencia de interferencia de ruido externo total 6.00E- 6.00E- W v1 + w1

x Potencia de interferencia de ruido externo total -103 -103 dBm Conversión

y Ganancia de procesamiento 21.1 21.1 dB s - a1

z Eb/No Requerido (CDMA2000) o S/N (PCS) 7.5 4 dB Entrada

aa Ganancia de la antena receptora 2 2 dBi Entrada

Márgenes operacionales

ac Pérdidas por penetración en el cuerpo 2 2 dB Entrada

ad Pérdidas por penetración de edificios y vehículos 0 0 dB Entrada

ae Margen de desvanecimientos rápidos 6 6 dB Entrada

af Margen de desvanecimientos lentos 5 5 dB Entrada

ag Error en el control de potencia 2 1 dB Entrada

ah Ganancia por Handoff 2.5 2.5 dB Entrada

ai Ganancia por diversidad 0 0 dB Entrada

aj Margen para 90% de disponibilidad en el borde de la celda 5 5 dB Entrada

ak Margen operacional total 17.5 16.5 dB ac + ad + ae + af + ag + aj - ah – ai

Márgenes de Interferencia

al1 Factor de ortogonalidad de otros usuarios (CDMA2000) 0.16 0.16 Input

al Factor de ortogonalidad de otros usuarios (CDMA2000) -8 -8 dB Conversión

am1 Interferencia de otros usuarios para cálculo de la

(CDMA2000)

24.3 30.9 W al1*(q1 - p1)

am Interferencia de otros usuarios para cálculo de la (CDMA) 4.4 4.5 dBm Conversión

an1 Relación de la potencia de otro sector y el propio en el borde de la celda

0.4 0.4 Entrada

an Relación de la potencia de otro sector y el propio en el borde de la

celda

-3.98 -3.98 dB Conversión

ao Potencia de Interferencia de otra celda 48 49 dBm an + q

ao1 Potencia de Interferencia de otra celda 63.5 79.4 W Conversión

ap1 Interferencia total 87.9 110.4 W ao1 + am1

ap Interferencia total 49.4 50.4 dBm Conversión

ar Margen total de interferencia 11.1 13.3 dB ap – p

Pérdidas por propagación

as Pérdidas de propagación medias máximas para el enlace de bajada 128.3 129.4 dB p - ab - ak – ar

at Capacidad de usuario activo por sector en el enlace de bajada 20 35 G

Tabla 4.2. Comparativa del enlace de bajada para IS-95 Vs CDMA2000.

CDMA2000 dirige mejor su potencia que IS-95, que es lo que muestra la Potencia

Isotrópica Radiada Efectiva (EIRP) en la referencia “q1” de la tabla como resultado de

los factores anteriores.

En la sección de sensibilidad del receptor móvil se usa la misma figura de ruido y de interferencia para poder hacer la comparación solo en los parámetros donde el valor de las pérdidas se conservara, ya que estos se encuentran estandarizados. La

requerida para cada sistema en donde de igual manera que en el enlace de subida, es esta un factor determinante. Así, CDMA2000 presenta una ventaja muy importante al utilizar un esquema de modulación QPSK con una tasa de ¼ y una FER del 3%, produciendo para este análisis una sensibilidad mayor para CDMA2000.

En cuanto a los márgenes operacionales, el error en el control de potencia será de la misma manera que en el enlace de subida.

En la sección de márgenes de interferencia el punto de mayor importancia, es la interferencia causada por usuarios que están en el borde de una celda, lo que provoca que

las celdas involucradas en ese borde asignen al usuario algún conjunto de Soft Handoff, lo

que causa más problemas de interferencia para CDMA2000 que para IS-95. El proceso detallado de éste fenómeno se puede consultar en la sección 2.4 de éste trabajo.

Como resultado del análisis del enlace, la diferencia entre los dos sistemas fue de 1dB aproximadamente como las pérdidas máximas permitidas, pero se tiene que tomar en cuenta que la mayor ventaja, es que podemos aprovechar más a CDMA2000 con más usuarios por sector que IS-95.

A continuación se verá la diferencia entre los radios de cobertura que se forman desde un móvil y las que se forman desde una estación base como son las siguientes para sistemas de voz a 9600kbps. Para ello se toma el mismo modelo de propagación para ambientes suburbanos Okumura-Hata y se calculan los radios de cobertura como se hizo para el enlace de subida.

La figura 4.16 demuestra con una simulación, el comportamiento de la potencia recibida dentro del área en donde las perdidas dentro de un área de radio 0.93 Km, no son menores que las calculadas en la tabla 4.2 para IS-95, lo cual garantiza calidad en el servicio en esa zona. Al decir calidad en el servicio, se refiere a que el sistema como tal tenga un buen desempeño, es decir que para dos móviles que se encuentran a la misma distancia de la estación base dentro del radio en donde las perdidas no sobrepasen las máximas permitidas pero uno soportado por IS-95 y otro por CDMA2000, se encuentran con la calidad que cada sistema ofrece, aunque la de CDMA2000 sea mejor que la de IS- 95 por tratarse de una modulación mejor.

Figura 4.16 Radio de cobertura de IS-95 a 9.6kbps en el enlace de bajada.

Si se compara la figura 4.12 con la figura 4.16, que son representaciones graficas de los mismos sistemas a igual tasa de datos pero una es para el enlace de subida y otro para el enlace de bajada, puede notarse la gran diferencia de la mínima potencia recibida permitida, y no porque el sistema en el enlace de bajada carezca de sensibilidad, sino que como se mencionó anteriormente, una estación base puede tener varias diferencias al transmitir, en comparación con una estación móvil, por ejemplo la potencia efectiva (Ref. “q”).

A continuación par el enlace de bajada del sistema CDMA2000 se realizará nuevamente un ejemplo de dimensionamiento de la misma manera que en el enlace de subida del mismo sistema mencionado anteriormente, esto con la finalidad de observar ambos comportamientos, tanto para su enlace de subida como para su enlace de bajada. CDMA2000 nos proporciona un mejor aprovechamiento en su área de cobertura tanto en el enlace de bajada como en el de subida por lo que para éste ejemplo se espera tener el mismo impacto que para el ejemplo anterior en donde se hizo un dimensionamiento en el enlace de subida. Debido a que no es la intención hacer un estudio geográfico de una zona en particular, se tomará en cuenta una distribución de la potencia uniforme alrededor de la estación base, y se propone un radio dos veces mayor que el máximo permitido dado por el análisis del diseño que se hizo en la tabla 4.2, dando como resultado potencias recibidas que sobrepasan el nivel de perdidas máximas como se muestra en la figura 4.18.

Figura 4.17 Radio de cobertura de 1xRTT a 9.6kbps en el enlace de bajada.

Se puede ver en la figura 4.17 una distribución de potencia recibida esperada por nuestro análisis ya que su radio es el calculado en el análisis de la tabla 4.2 y las perdidas no sobrepasan las permitidas de acuerdo al mismo, pero si se observa la figura 4.18, en donde se tiene una estación base con las mismas condiciones que la anterior pero con un radio de celda dos veces mayor que la que se calculó (1 Km), la potencia recibida resulta mucho menor en los bordes, por lo que se necesitaría cubrir la zona con más estaciones base, de tal manera que la potencia recibida sea mayor que la mínima necesaria calculada en la tabla 4.2.

Así que, para resolver el problema solo se tienen que calcular el número de estaciones base que distribuidas en la zona de 2 Km de radio (el doble de lo máximo permitido) puedan dar una cobertura eficiente determinada por el análisis del diseño para CDMA2000.

Como nuestro ejemplo es muy básico y sólo para dar la idea de cómo es que se hace la estimación de estaciones base en una región, se sabe que para nuestro ejemplo 4 estaciones base son las mínimas necesarias para que satisfaga las condiciones del análisis realizado en la tabla 4.2, y la distribución de éstas está ilustrada en la figura 4.18.

Figura 4.18 Radio de cobertura 2 veces mayor que el mínimo necesario para 1xRTT a 9.6kbps en el enlace de bajada.

Finalmente para éste análisis de enlace se ha hecho la representación gráfica de los resultados obtenidos en las tablas que resumen el análisis del diseño de subida y de bajada.

Figura 4.19 Radio de cobertura cubierto por cuatro estaciones base de un sistema 1xRTT a 9.6kbps del enlace de bajada.