Generaciones de Telefonía Móvil. Internet Móvil

Como adelantábamos en el anterior artículo acerca de las generaciones de telefonía móvil:

https://principiatechnologica.com/wp-content/uploads/2013/06/30/generaciones-de-telefonia-movil-los-datos/

El objetivo de un servicio de internet móvil a alta velocidad, teóricamente hasta 2Mbps, se ve satisfecho con la llegada de la Tercera Generación o UMTS  (Universal Mobile Telecomunication System).

GENERACIÓN 3G – UMTS

Y si decíamos entonces que la Generación 2.5G no permitía grandes velocidades,

¿Qué forma tiene UMTS de aprovechar el ancho de banda del canal para lograr una tasa de transferencia de datos tan alta?

La respuesta es CDMA. 

UMTS supone un cambio radical en la interfaz de acceso radio,  conocida como UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA). 

Si los sistemas anteriores empleaban multiplexación por división de frecuencia (FDMA – 1G) y multiplexación por división en tiempo (TDMA – 2G), UMTS emplea un tipo de multiplexación por división de código (CDMA – 3G).

RF

La multiplexación CDMA supone que a cada transmisor se le asigna un código único, que puede ser escogido de diferentes maneras. El receptor capta las señales emitidas por todos los transmisores al mismo tiempo, pero gracias al esquema de codificación puede seleccionar la señal de interés si conoce el código empleado.

Aquí lo que se consigue es que cada terminal no tiene asignado una portadora o un canal (FDMA), ni siquiera tiene reservado un tiempo de transmisión sobre ese canal (TDMA) sino que todos los terminales “hablan” con la BTS al mismo tiempo gracias a la inserción de estos códigos ortogonales (CDMA).

En cuanto a la forma de escoger el código:

-CDMA síncrono:  escoge códigos ortonormales para discriminar los terminales de la señal mezclada.

-CDMA asíncrono:  escoge como código secuencias únicas “pseudo-aleatorias” o de “pseudo-ruido” (en inglés, PN sequences). Un código PN es una secuencia binaria que parece ruido pero que realmente no lo es (puede reproducirse de forma determinista si el receptor lo necesita).

Si se empleara CDMA síncrono, los enlaces de radio entre los terminales y la BTS no podrían coordinarse con mucha precisión.

UMTS requiere CDMA asíncrono para mitigar el excesivo y diferente retardo de las señales de cada terminal a la BTS.

Concretamente, en UMTS se denomina WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). 

Es un CDMA asíncrono que se caracteriza por un ensanchamiento del ancho de banda de la señal, que adquiere un valor de 5MHz. Este ensanchamiento se produce porque WCDMA emplea un código PN de tasa binaria muy elevada, concretamente 3,84 Mcps (Megachips por segundo, el concepto de “chip” se usa en contraposición al de “bit” para indicar que son transiciones de código y no de señal de información). Si nos preguntamos:

¿Cuantas comunicaciones simultáneas podrían gestionarse en uno de estos canales de 5MHz?

La respuesta sería: Depende.

Depende, porque UMTS está preparado para soportar la transmisión de señales de diferente ancho de banda.

Así, para transmitir voz con una tasa binaria de 12,2 Kbps se emplean códigos de longitud 128 (tasa binaria de canal de 30 kbps, mientras que para transmitir datos con tasas binarias de 64, 128 y 384 kbps se emplean códigos de longitudes 32, 16 y 8 respectivamente. Pero todos los códigos de expansión tienen en común que su tasa de chips es la misma (3,84 Mcps), y la señal de 5MHz. 

Una consideración MUY IMPORTANTE en UMTS es que, como las comunicaciones de varios terminales están mezcladas (multiplexadas por código) y multiplicadas por una señal pseudoaleatoria, que dichos terminales transmitan con una potencia diferente cada uno puede producir una interferencia específica de CDMA asíncrono.

El problema radica en que la señal de interés (la de un terminal concreto) debe discriminarse de la del resto de usuarios, y si algún terminal transmite con mayor potencia que los demás, puede que la señal de interés sea considerada ruido y se elimine, no pudiendo recuperarse. Cuanto mayor sea el número de usuarios simultáneos, la señal resultante presenta una mayor interferencia de acceso múltiple (MAI, multiple access interference)

Por lo tanto, el control de potencia en UMTS es fundamental. La estación base emplea un esquema de control de potencia por bucle cerrado (fast closed-loop power control) para controlar estrictamente la potencia de emisión de cada teléfono móvil.

Conclusión

El cambio radical en la interfaz de acceso radio de UMTS es lo que permite a nuestros flamantes smartphones una navegación real en internet, así como video streaming o videollamadas, alcanzando una velocidad máxima teórica de 2Mbps. Esto en las mejores condiciones y en estado estacionario. Con menor cobertura y en movimiento la velocidad puede reducirse hasta los 145Kbps.

Y si ya tenemos esto,

¿Qué es 4G?

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