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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
Cuál es el propósito de un Sistema de Comunicación?
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Entregar la mayor cantidad de información
posible desde la fuente hacia el destino.
Entregar la información en el menor tiempo
posible.
Reducir los errores en la entrega de información
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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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Ventajas de la transmisión digital frente a la
transmisión analógica
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1.- Inmunidad al ruido 2.-Almacenamiento y procesamiento
3.- Regeneración de señales
4.-Más sencilla de medir y evaluar
5.- Detección y corrección de errores
6.- Menor consumo de potencia
7.- Tamaño reducido 8.- 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 % del
tiempo que dura una conversación. El resto del tiempo lo conforman pausas o silencios y el tiempo de escucha a la otra persona.
La voz humana está entre 300 y 3400 Hz
mientras que el oído humano puede detectar frecuencias de hasta 20 kHz.
En las generaciones 2 y 3 de comunicaciones
inalámbricas, la voz es transformada en una señales digitales y son transmitidas sobre una portadora.
Conversores Analógicos / Digitales
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El convertir la señal voz analógica a digital se utilizan básicamente conversores A/D.
La frecuencia mas alta de la voz humana en un canal telefónico es de 4 kHz. Según Nyquist la frecuencia de muestreo será 8 kHz.
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Conversión analógica / digital
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Codificación de voz
15PCM (Pulse Code Modulation), define 8 bits por muestra, requiere una velocidad de 64 kbps, con lo cual se usaría un ancho de banda mayor que el que usualmente ofrecen los sistemas inalámbricos. ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code
Modulation) es utilizado en procesos de muestreo similares, donde solo utiliza 4 bits por muestra, reduciendo la velocidad a 32 kbps.
En sistemas celulares utiliza sus propiosvocoders, comúnmente permiten tener velocidades de 13 kbps. Por ejemplo en CDMA One utiliza QCEPL (Qualcomm
Vocoders
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Otros Vocoders
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GSM-AMR (AMR-NB)
Estándar adaptado por la 3GPP (3rdGeneration Partnership Project). Codificador de vozAdaptive Multi Rate-Narrow Band(AMR-NB). Utilizado en los dispositivos móviles de tercera generación para comprimir
canales 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 y 4.75 Kbps.
UtilizaAlgebraic 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 y 15.20 kbps con tramas de 20 mseg.
iLBC utiliza el algoritmoblock-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 inalámbrico móvil es la variación de la fuerza del canal sobre el tiempo y sobre la frecuencia.
La variación puede ser aproximadamente dividida en dos tipos:
Large-scale fading,debido a la pérdida de la ruta de la señal como
una función de la distancia y la presencia de obstáculos. Esto ocurre principalmente cuando se tiene dispositivos en movimiento es típicamente independiente de la frecuencia.
Modelos de Propagación
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Un modelo de propagación es una ecuación que describe el comportamiento de una señal de radio que se propaga en un medio. Predice las pérdidas en decibeles de la potencia en un ambiente determinado.
Comportamiento de señales EM no pueden ser descritas a través de modelos 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 área de servicio.
Basados casi siempre en medidas efectuadas en diferentes condiciones ambientales.
En el caso de una señal que se propaga a través del aire la potencia de recepción es directamente proporcional a la potencia de transmisión e inversamente 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
Difracción
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Antena i
Antena j
(α,β) (γ,θ)
Giganancia 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 define
como el área a través de la cual intercepta toda la potencia recibida que está en grado de convertir en señal eléctrica.
Ganancia de la antena es la relación entre
la densidad de potencia radiada por la antena en una dirección especifica y la
potencia radiada por una antenaisotrópica
alimentada con la misma potencia.
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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.
R R p A P = ⋅
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4
)
(
d
P
d
p
Tπ
=
24 ⋅ = d P
PR T
π
λ
Caso isotrópico G=1Modelo de Propagación en Espacio Libre
Modelo de propagación en espacio libre
(4)
Atenuación en espacio libre: la relación entre PTy
PRcon antenas isotrópicas
Potencia de Recepción con antenas no isotrópicas
Relación de Potencia entre antenas no isotrópicas
2 2 4 4 / ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = d G G P d A G P
PR T T R T T R
π λ π 2 4 = λ πd Lfree 19/02/2013 26 + = c f d dB Lfree . log 20 4 log . 20 ) ( π ) ( ) ( ) ( )
(dB L dB G dB G dB
L = free − T − R
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/Z
0=E2/(120.π) Ecuación de Friis
( )
2
0
4
10log T 10log 10log
T R
R T R
r P
L L G G
P G G
π λ = = = −
0 34.44 20log( . )
EIRP (
Effective Isotropic Radiated
Power
)
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Esta definida como la potencia de entrada de una antena isotrópica tal que las dos antenas tengan las mismas densidades de potencia.
Para el caso de una antena directiva que tiene una potencia de entrada Piy 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 la tierra, se basa en óptica geométrica.
•Toma en cuenta las alturas de la antena transmisora y receptora.
4 2 2 Pr
d h h G G Pt r tr t
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
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
Organismos de estandarización y
normalización
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Organismos de estandarización y
normalización
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