Redes de datos móviles en Tercera Generación

Redes de datos móviles en Redes de datos móviles en Tercera Generación.Tercera Generación.

Autor: Francisco VarelaAutor: Francisco Varela

Departamento de Departamento de Comunicaciones Comunicaciones

Universidad Central de Universidad Central de VenezuelaVenezuela

SEMINARIO WIRELESS. SEMINARIO WIRELESS.

Hacia la tercera Hacia la tercera generación en Redes de generación en Redes de datos datos

Haciendo posibles redes de datos 2.5/3GMúltiples opciones tecnológicas

•Tecnologías 2.5G

• HSCSD

• GPRS

• EDGE

• IS-95-B

•Tecnologías 3G

• W-CDMA

• cdma2000 1xRTT

• 1x-EV

• TD-SCDMA

• otras tecnologías emergentes


•High Speed Circuit SwitchedData - HSCSD

• HSCSD es una tecnología de circuitos conmutados

•General PacketRadio Service - GPRS

• GPRS es una tecnología de paquetes conmutados

•EnhancedDataRates forGSMEvolution -EDGE

HSCSD, GPRS y EDGE se denominan colectivamente como 2.5G. EDGE es considerada por muchos como una tecnología 3G.

HSCSD - GPRS - EDGE

PDC GSM

3G

IS-136 2GIS-95-A

2.5GEDGE EDGE

W-CDMA(UMTS)

Migración 2 a 3 Generación

GPRSHSCSD

TD-SCDMA EDGE

3GPP2

1xEV-DO

IS-2000 1xRTT

IS-95-B

3GPP

da ra



Terminología Inalámbrica (2.5/3G)

• 3G - Tecnología Inalámbrica de Tercera Generación• 3GPP - Proyecto de Asociación de Tercera Generación (W-

CDMA)• 3GPP2 - Similar a 3GPP pero enfocado en cdma2000• G3G - Tercera Generación Global - nuevo nombre para la

especificación final 3G• IMT2000 - nombre original para Telecomunicaciones Móviles

Internacionales 3G - se refiere generalmente a la nueva banda de frecuencia de 2.1 GHz

• UMTS - otro nombre para Servicios de Telecomunicación Móvil Universal 3G

• IS-2000 - especificaciones para cdma2000• cdma2000: 1xRTT=SR1 (velocidad de dispersión 1);

3xRTT=SR3

Definición de términosDefinición de términos

CDMA Forward Channel o Downlink (Estación Base - Estación CDMA Forward Channel o Downlink (Estación Base - Estación Móvil)Móvil)

CDMA Reverse Channel o Uplink (Estación Movil - Estación Base)CDMA Reverse Channel o Uplink (Estación Movil - Estación Base) Separación de Los canalesSeparación de Los canales

• En 800 MHz (tecnología Celular) 45 MhzEn 800 MHz (tecnología Celular) 45 Mhz• En 1900 MHz (tecnología PCS) 80 MhzEn 1900 MHz (tecnología PCS) 80 Mhz

Canales en Forward link: Pilot, Sync, Paging y canal de Tráfico Canales en Forward link: Pilot, Sync, Paging y canal de Tráfico ForwardForward

Canales en el reverse Link: Canales de Tráfico: Acceso y reverso.Canales en el reverse Link: Canales de Tráfico: Acceso y reverso.

Asignación del espectro Asignación del espectro en Tercera Generación.en Tercera Generación.

Asignación Mundial de Espectrocdma2000 permite traslapes de frecuencia

1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250

Frecuencia en MHz

Japón

Europa

EUA

ITU

PCS uW uW

uW uW

uW

PHS IMT-2000 IMT-2000

IMT-2000 uW uW

uW

IMT-2000

GSM-1800 UMTSDECT

UMTS

CDMACDMA

Tiempo

CDMA

1.25 MHz

Frecuencia45 /80Mhz

Otros Esquemas de Otros Esquemas de Acceso. Primera y Acceso. Primera y Segunada Generación Segunada Generación

Frecuency Hopping: Saltos Frecuency Hopping: Saltos de Frecuencia.de Frecuencia.

F2

F1

F3

F4

Time

DIAGRAMA EN BLOQUES DE DIAGRAMA EN BLOQUES DE CDMA CDMA

BackgroundNoise

External Interference

Other CellInterference

Other User Noise

19.2Kbps

1.2288Mbps

1.23 MHzWalshCode

Encoding &Interleaving

VoicePrivacy

BTSCode

BPF9.6

Kbps

20 ms Frames

Vocoder

Voice 10 KHz

CDMA Carrier

Composite Signal

19.2Kbps

1.2288Mbps

1.23 MHz

WalshCode

VoicePrivacy

BTSCode

BPFDecoding &DeInterleaving9.6

KbpsVoice 10 KHz

20 ms Frames

VocoderCorrelator

Digital Filter

Decorrelated Signal

CDMA comienza con una señal de banda CDMA comienza con una señal de banda estrecha, mostrada aquí como la velocidad estrecha, mostrada aquí como la velocidad completa de datos de conversación de 9600 bps. completa de datos de conversación de 9600 bps. esta señal se dispersa con el uso de códigos esta señal se dispersa con el uso de códigos especializados a un ancho de banda de 1.23 especializados a un ancho de banda de 1.23 MHz. La relación de la velocidad de los datos MHz. La relación de la velocidad de los datos dispersos a la velocidad inicial de los datos se dispersos a la velocidad inicial de los datos se denomina ganancia de procesamiento. Cuando se denomina ganancia de procesamiento. Cuando se recibe la señal el correlacionador recupera la recibe la señal el correlacionador recupera la señal deseada del ruido. señal deseada del ruido.

El Concepto CDMAEl Concepto CDMA

Ganancia de Proceso (Processing Gain):Ganancia de Proceso (Processing Gain):

PG10LogRcRb

PROCESO DE EXPANSIÓN PROCESO DE EXPANSIÓN ESPECTRALESPECTRAL

= 20 dB

Relación de la velocidad de los datos dispersos a la velocidad inicialRelación de la velocidad de los datos dispersos a la velocidad inicial PN: Codigo Pseudo ruidoPN: Codigo Pseudo ruido

Ganancia de Proceso (Processing Gain):Ganancia de Proceso (Processing Gain):

PG10LogRcRb

PROCESO DE EXPANSIÓN PROCESO DE EXPANSIÓN ESPECTRALESPECTRAL

= 20 dB

Relación de la velocidad de los datos dispersos a la velocidad inicialRelación de la velocidad de los datos dispersos a la velocidad inicial

Relaciones de densidad de Relaciones de densidad de energía de bit a ruidoenergía de bit a ruido

Eb C bitrate fb

No N W

( / ( ))

( / )

Eb

No

C

N

W

fb *

Secuencias De Ensanchamiento Secuencias De Ensanchamiento (SPREAD SPECTRUM)(SPREAD SPECTRUM)

CDMA Combina tres diferentes secuencias de ensanchamiento para crear canalesCDMA Combina tres diferentes secuencias de ensanchamiento para crear canales

únicos y robustos únicos y robustos

A BB ACC

Una estación movil recibe canal CDMA Una estación movil recibe canal CDMA Forward desde un Sector de una Forward desde un Sector de una Estación Base Estación Base

Algunos de estos canales son canales de tráfico Algunos de estos canales son canales de tráfico mientras otros de encabezamiento : UN conjunto de mientras otros de encabezamiento : UN conjunto de

64 códigos matemáticos son necesarios para 64 códigos matemáticos son necesarios para diferenciar los 64 Forward Code Chanel Posibles . diferenciar los 64 Forward Code Chanel Posibles .

Estos códigos son llamadaos Walsh CodesEstos códigos son llamadaos Walsh Codes

Pilot

Sync

Estación BaseEstación Móvil

Discriminación de Estaciones Bases Discriminación de Estaciones Bases

Una estación movil debe ser capaz de discriminar Una estación movil debe ser capaz de discriminar entre diferentes estaciones bases . Cada estación base entre diferentes estaciones bases . Cada estación base

está transmitiendo un canal de tráfico que contiene está transmitiendo un canal de tráfico que contiene 64 códigos diferentes de canales forward.. Dos 64 códigos diferentes de canales forward.. Dos

secuencias de dígitos binarios llamadas las secuencias secuencias de dígitos binarios llamadas las secuencias de códicos cortos PN I y Q, los cuales son definidos con de códicos cortos PN I y Q, los cuales son definidos con

el propósito de identificar sectores de diferentes el propósito de identificar sectores de diferentes estaciones basesestaciones bases..

64 Canales Códigos

Estación Base 1 Estación Base 2

64 Canales Códigos

Discriminación de los canales códigosDiscriminación de los canales códigos Reversos Reversos

El sistema CDMA debe ser capaz de identificar cada El sistema CDMA debe ser capaz de identificar cada estación movil que desea intentar comunicarse con estación movil que desea intentar comunicarse con una estación base. Un gran número de estaciones una estación base. Un gran número de estaciones moviles estarán en el mercado. Una secuencia de moviles estarán en el mercado. Una secuencia de binaria llamada la secuencia larga PN istá definida binaria llamada la secuencia larga PN istá definida

para identificar cada canal reverso diferentes para identificar cada canal reverso diferentes estaciones basesestaciones bases..

Total de canales CDMA Total de canales CDMA

Los tres códigos SPREAD SPECTRUM son usados de Los tres códigos SPREAD SPECTRUM son usados de diferentes maneras para crear y asegurar la existencia diferentes maneras para crear y asegurar la existencia

de los enlaces entrantes y salientes.de los enlaces entrantes y salientes.

Walsh Code: Usuario Individual

PN SHORT CODE: Sector Estación Base

PN LONG CODES: Cada teléfono

Códigos CDMA PN SHORT y LONG Códigos CDMA PN SHORT y LONG

Los dos códigos cortos PN ( lllamados I y Q) Los dos códigos cortos PN ( lllamados I y Q) están espandidos en cuadratura para están espandidos en cuadratura para

diferenciar particiones (sectores/celdas) en la diferenciar particiones (sectores/celdas) en la dirección entrante.dirección entrante.

Se crean mediante generadores de códigos PN Se crean mediante generadores de códigos PN de 15 bits. La cantidad de combinaciones de 15 bits. La cantidad de combinaciones

generadas son 2^15 - 1 más una cadena de generadas son 2^15 - 1 más una cadena de ceros en la de mayor ceros generados . Su ceros en la de mayor ceros generados . Su

período es de 26.66666 msperíodo es de 26.66666 ms

CDMA usa tres códigos de secuencias PN: dos cortos y uno largo

Codigos CDMA PN SHORT y LONG Codigos CDMA PN SHORT y LONG El código largo es creado por un generador de 42 bits El código largo es creado por un generador de 42 bits y es usado para ensanchar el espectro de la data con y es usado para ensanchar el espectro de la data con

cierta aleatoriedad. La cantidad de cadenas generadas cierta aleatoriedad. La cantidad de cadenas generadas está alrededor de 4.4 trillones de combinaciones y su está alrededor de 4.4 trillones de combinaciones y su

ciclo periódico es de aproximadamente 41 dias, 10 ciclo periódico es de aproximadamente 41 dias, 10 horas, 12 minutos y 19.4 segundos. Los tres códigos horas, 12 minutos y 19.4 segundos. Los tres códigos

son sincronizados al comienzo de la puesta del sistema son sincronizados al comienzo de la puesta del sistema Los dos códigos cortos PN ( lllamados I y Q) están Los dos códigos cortos PN ( lllamados I y Q) están

espandidos en cuadratura para diferenciar particiones espandidos en cuadratura para diferenciar particiones (sectores/celdas) en la dirección entrante.(sectores/celdas) en la dirección entrante.

Se crean mediante generadores de códigos PN de 15 Se crean mediante generadores de códigos PN de 15 bits. La cantidad de combinaciones generadas son bits. La cantidad de combinaciones generadas son 2^15 - 1 más una cadena de ceros en la de mayor 2^15 - 1 más una cadena de ceros en la de mayor ceros generados . Su período es de 26.66666 msceros generados . Su período es de 26.66666 ms

Generación del código Walsh Generación del código Walsh

0

10

00

10

00

01

11

10

00

10

00

Generación del código Walsh Generación del código Walsh

Canales Códigos en la dirección Canales Códigos en la dirección Forward Forward

Pilot: Código Walsh 0Pilot: Código Walsh 0 Sync´: Código Walsh 32Sync´: Código Walsh 32 Paging: Código Walsh 1 al 7Paging: Código Walsh 1 al 7 Traffic: el resto de los códigos Traffic: el resto de los códigos

WalshWalsh

Diagrama de bloques en la dirección Diagrama de bloques en la dirección Forward Forward

MTSO

VOCODER

Walsh 0

Walsh 1

Walsh 32

Walsh 23

Walsh 44

Walsh 27

BSC

PN SHORT

BTS 1 sector

Canales de Códigos en la dirección Canales de Códigos en la dirección Reversa Reversa

MTSO

VOCODER

Gen Código Largo

Elemento de canal

BSC

Sector Rx

Código largoBTS 1 Sector

TIPOS DE TIPOS DE CANALESCANALES

Canales de tráfico - transportan la llamada Canales de tráfico - transportan la llamada telefónica realtelefónica real

Canales accesoriosCanales accesoriosCanal pilotoCanal piloto- utilizado para obtener el - utilizado para obtener el sincronismo inicial del sistema y para sincronismo inicial del sistema y para identificar las instalaciones celulares.identificar las instalaciones celulares.

Canal de sincronismoCanal de sincronismo- provee la - provee la identificación de la instalación celular, identificación de la instalación celular, controla la potencia de transmisión del controla la potencia de transmisión del canal piloto, e indica la posición de la señal canal piloto, e indica la posición de la señal de cada instalación celular en la red de de cada instalación celular en la red de paquetes.paquetes.

El Concepto CDMA2000 y El Concepto CDMA2000 y WCDMAWCDMA

Diferencias Entre W-CDMA y cdma2000

W-CDMA cdma2000

Solo espectro libre Superposición IS-95

3.84 Mcps 1.2288, 3.6864 Mcps

Nuevo equipo Actualizar existente

3GPP 3GPP2

Ensanchamiento de Ensanchamiento de simbolos a chipssimbolos a chips

Las tramas de tráfico de bits de 20 ms Las tramas de tráfico de bits de 20 ms pueden incluir información de voz desde pueden incluir información de voz desde el vocoder e informacion de señalizaciónel vocoder e informacion de señalización

La Secuencia de conversionLa Secuencia de conversion Bits - Simbolos -Chips. Bits - Simbolos -Chips.

Proceso de descompresiónProceso de descompresión

En la dirección Forward las estaciones En la dirección Forward las estaciones moviles correlacionan la señaL recibida con moviles correlacionan la señaL recibida con el patron walsh code (integrando la el patron walsh code (integrando la potencia sobre los 64 chips)potencia sobre los 64 chips)

En la direccion reversa La BTS compara la En la direccion reversa La BTS compara la señal recibida con cada posible walsh code señal recibida con cada posible walsh code y selecciona el patron que produce el mayor y selecciona el patron que produce el mayor grado de correlacion como la grado de correlacion como la representacion de los seis simbolos que representacion de los seis simbolos que fueron enviados . Cuando todos los simbolos fueron enviados . Cuando todos los simbolos para una trama han sido recuperados y con para una trama han sido recuperados y con la ayuda del codigo de detección de errores la ayuda del codigo de detección de errores se determina si se elimina o nose determina si se elimina o no

Términos en CDMA 2000Términos en CDMA 2000

CC: Configuración de canal: define un grupo de CC: Configuración de canal: define un grupo de velocidades de datos derivados de su velocidad velocidades de datos derivados de su velocidad fundamental. Son asociados con velocidades de fundamental. Son asociados con velocidades de ensanchamiento específicas.ensanchamiento específicas.

Actualmente existen 12 configuaciones de Actualmente existen 12 configuaciones de canal definidas en el sistema CDMA 2000. Todas las canal definidas en el sistema CDMA 2000. Todas las CC se derivan de las configuraciones de canal ya sea CC se derivan de las configuraciones de canal ya sea de de

a) 9600 bps. a) 9600 bps. b) 14400 bps. b) 14400 bps. Por ejemplo CC7 y CC10 se basan en el canal Por ejemplo CC7 y CC10 se basan en el canal

a) y soportan velocidades de datos de hasta 614400 a) y soportan velocidades de datos de hasta 614400 bps pero con diferentes codificadores.bps pero con diferentes codificadores.

Términos en CDMA 2000Términos en CDMA 2000

Bit: Unidad de Información fundamental. (datos de Bit: Unidad de Información fundamental. (datos de entrada) entrada)

Símbolo : Grupos de datos de bits basados en Símbolo : Grupos de datos de bits basados en modulación. Ocurre después de la codificación.modulación. Ocurre después de la codificación.

Chip : bit al final del ensanchamiento de la velocidad.Chip : bit al final del ensanchamiento de la velocidad.

SR : Velocidad de ensanchamiento:SR : Velocidad de ensanchamiento:

Define la velocidad de ensanchamiento en términos Define la velocidad de ensanchamiento en términos de 1.2288 Mbps. El sistema SR3 = 3*1,2288 o 3,6864 de 1.2288 Mbps. El sistema SR3 = 3*1,2288 o 3,6864 Mbps.Mbps.

CDMA Forward Channels CDMA Forward Channels (SR3)(SR3)

Bit: Unidad de Información fundamental. (datos de Bit: Unidad de Información fundamental. (datos de entrada) entrada)

Símbolo : Grupos de datos de bits basados en Símbolo : Grupos de datos de bits basados en modulación. Ocurre después de la codificación.modulación. Ocurre después de la codificación.

Chip : bit al final del ensanchamiento de la velocidad.Chip : bit al final del ensanchamiento de la velocidad.

SR : Velocidad de ensanchamiento:SR : Velocidad de ensanchamiento:

Define la velocidad de ensanchamiento en términos Define la velocidad de ensanchamiento en términos de 1.2288 Mbps. El sistema SR3 = 3*1,2288 o 3,6864 de 1.2288 Mbps. El sistema SR3 = 3*1,2288 o 3,6864 Mbps.Mbps.

Adquisicion del canal Adquisicion del canal piloto. Walsh Code 0piloto. Walsh Code 0

Las estaciones moviles inicializan generando Las estaciones moviles inicializan generando internamente las secuencias cortas PN I y Q internamente las secuencias cortas PN I y Q correlacionandolas con la señal compuesta correlacionandolas con la señal compuesta recibida. En menos de 15 segundos pueden recibida. En menos de 15 segundos pueden chequear todas las posibilidades (37268).chequear todas las posibilidades (37268).• En la mejor Ec/Io la estacion la va almacenando En la mejor Ec/Io la estacion la va almacenando

en memoria se detiene en el mejor piloto e en memoria se detiene en el mejor piloto e identifica el patron definiendo un 1 seguido de 15 identifica el patron definiendo un 1 seguido de 15 ceros consecutivos.ceros consecutivos.

• En estos momentos la estacion movil esta lista En estos momentos la estacion movil esta lista para extraer el sincronismo del canal del codigo para extraer el sincronismo del canal del codigo walsh 32. La estacion movil obtiene su generador walsh 32. La estacion movil obtiene su generador de codigo largo, junto con su reloj interno y con de codigo largo, junto con su reloj interno y con los valores contenidos y leidos en el canal de los valores contenidos y leidos en el canal de sincronismosincronismo

Tecnologías CDMA2000 y Tecnologías CDMA2000 y WCDMAWCDMA

Tecnologías CDMA 3GPP y 3GPP2

5MHz

3.84MHz

5MHz

1.25MHz1.25MHz1.25MHz

1.25MHz

1xRTT

IS-2000

3xRTT-MC Dispersión Directa

IS-2000 W-CDMA

Velocidad de ChipSincrónica: 3.68Mcps

Velocidad de ChipSincrónica: 1.228Mcps

Velocidad de ChipAsincrónica: 3.84Mcps

Walsh Code en CDMA2000 Walsh Code en CDMA2000 y WCDMAy WCDMA

Los operadores GSM que están ahora considerando a W-CDMA como su tecnología 3G podrían beneficiarse con este diagrama descriptivo de cdma. En lugar de emplear una canalización de frecuencia como la utilizada en las redes GSM, W-CDMA y cdma2000 utilizan acceso múltiple por dominio de código (CDMA). Ambos sistemas permiten que varios usuarios compartan el mismo

espectro de frecuencia dado que los canales son ortogonales entre sí. Lo anterior es cierto solamente para el enlace de descenso, o enlace de avance. En

ambos casos, el enlace de ascenso, o enlace inverso, no es ortogonal.

En cdma2000, se emplea la codificación Walsh para la canalización del enlace de avance. W-CDMA emplea una técnica idéntica llamada codificación OVSF (factor de dispersión variable ortogonal). La señal de voz o datos de la banda

base se codifica y entrelaza antes de la dispersión Walsh u OVSF. Entonces, la señal es transmitida por la estación base al móvil. El móvil revierte entonces el proceso al condensar y desentrelazar la señal codificada para producir la

señal original de voz o datos de la banda base.

Códigos de Códigos de ensanchamientos ensanchamientos Variables en CDMA 2000.Variables en CDMA 2000.

Existen hasta 256 códigos ortogonales generados y usados para mezclar los datos. Esto permite un máximo de hasta 256 canales de código. Para manejar el amplio rango de

velocidades de datos disponibles, se emplea la dispersión de código Walsh de extensión variable. Entre mayor sea la

velocidad de datos más corta es la extensión del código Walsh. Por ejemplo, para una velocidad de símbolo de 28.8

Kbps la extensión del código sería de 128 bits (factor de dispersión SF = 128)

Efectos de usar Códigos Efectos de usar Códigos Variables.Variables.

SF = 2 SF = 4 SF = 8

1

1 1

1-1

1111

11-1-1

1-11-1

1-1-11

11111111

1111-1-1-1-1

11-1-111-1-1

11-1-1-1-111

1-11-11-11-11-11-1-11-11

1-1-111-1-11

1-1-11-111-1

Dominio del CódigoDominio del Código

W-CDMA (UMTS) Pantalla de Potencia Dominio de Código (códigos OVSF)

Los canales de código más amplios tienen mayores velocidades de datos

Analizador de Espectro Vectorial R&D

Tráfico de Datos

Código dealeatorización

•CPICH•OVSF 0

Dominio del código CDMA Dominio del código CDMA 20002000

Cdma2000 1xRTT Pantalla de Potencia de Dominio de Código (Código Walsh)

Analizador de Espectro Vectorial R&D

Piloto(Walsh 0)

Tráfico de Datos

Codificadores de la voz.Codificadores de la voz.

• • codificadores de la forma de onda: codificadores de la forma de onda: ••codificadores en el dominio codificadores en el dominio del tiempo del tiempo •codificadores en el •codificadores en el dominio de la frecuencia dominio de la frecuencia

• • vocodersvocoders

• • codificadores híbridos codificadores híbridos

Métodos para adaptar Métodos para adaptar

cuantificadores y predictorescuantificadores y predictores feedforward y feedbackwarfeedforward y feedbackwar

En la adaptación feedforward los niveles de reconstrucción y los coeficientes de En la adaptación feedforward los niveles de reconstrucción y los coeficientes de predicción se calculan en el emisor, usando un bloque de voz. Después son predicción se calculan en el emisor, usando un bloque de voz. Después son cuantificados y transmitidos al receptor como información lateral. Tanto el emisor cuantificados y transmitidos al receptor como información lateral. Tanto el emisor como el receptor usan estos valores cuantificados para hacer las predicciones y como el receptor usan estos valores cuantificados para hacer las predicciones y cuantificar el residuo. En la adaptación feedbackward los niveles de reconstrucción cuantificar el residuo. En la adaptación feedbackward los niveles de reconstrucción y los coeficientes de predicción se calculan a partir de la señal codificada. Puesto y los coeficientes de predicción se calculan a partir de la señal codificada. Puesto que la señal es conocida tanto por el emisor como por el receptor, no hay que la señal es conocida tanto por el emisor como por el receptor, no hay necesidad de transmitir información lateral, así el predictor y el cuantificador necesidad de transmitir información lateral, así el predictor y el cuantificador pueden actualizarse para cada muestra.pueden actualizarse para cada muestra.

CodificaciCodificación en frecuencia.ón en frecuencia. CodificaciCodificación en subbandasón en subbandas

VOCODERSVOCODERS Los codificadores de la forma de la Los codificadores de la forma de la

onda no tienen en cuenta la onda no tienen en cuenta la naturaleza de la señal a codificar. Sin naturaleza de la señal a codificar. Sin embargo, si codificamos una señal de embargo, si codificamos una señal de voz, podemos aprovechar sus voz, podemos aprovechar sus características intrínsecas para que la características intrínsecas para que la codificación se realice de forma más codificación se realice de forma más eficiente.eficiente.

VOCODERSVOCODERS

Los vocoders intentan producir una señal que Los vocoders intentan producir una señal que suene como la voz original, independientemente suene como la voz original, independientemente de si la forma de onda se parece o no. En el de si la forma de onda se parece o no. En el transmisor se analiza la voz y se extraen los transmisor se analiza la voz y se extraen los parámetros del modelo y la excitación. Esta parámetros del modelo y la excitación. Esta información se envía al receptor donde se información se envía al receptor donde se sintetiza la voz. El resultado es que se produce sintetiza la voz. El resultado es que se produce voz inteligible a muy bajo bit-rate, pero tiene el voz inteligible a muy bajo bit-rate, pero tiene el problema de que no suena natural.problema de que no suena natural.

VOCODER por prediccion VOCODER por prediccion lineallineal

Es el tipo de vocoder más utilizado. Este Es el tipo de vocoder más utilizado. Este vocoder utiliza el mismo modelo de vocoder utiliza el mismo modelo de producción que otros vocoders pero difiere producción que otros vocoders pero difiere en la determinación del modelo del tracto en la determinación del modelo del tracto vocal. Supone que el tracto vocal se puede vocal. Supone que el tracto vocal se puede describir por un filtro todo polos de describir por un filtro todo polos de respuesta impulsiva infinita (filtro IIR),H(z).respuesta impulsiva infinita (filtro IIR),H(z).

A este filtro se le conoce también como A este filtro se le conoce también como filtro LPC(Lineal Predictive Coding).filtro LPC(Lineal Predictive Coding).

VOCODER por prediccion VOCODER por prediccion lineallineal

Se supone que cada muestra es una Se supone que cada muestra es una combinación lineal de las muestras combinación lineal de las muestras anteriores. Los coeficientes del filtro se anteriores. Los coeficientes del filtro se calculan para minimizar el error entre la calculan para minimizar el error entre la muestra actual y su predicción.En este muestra actual y su predicción.En este vocoder, se trabaja sobre bloques de 20 ms vocoder, se trabaja sobre bloques de 20 ms de voz. Se trabaja sobre lo que se conoce de voz. Se trabaja sobre lo que se conoce como modelo corto, las características de la como modelo corto, las características de la voz se suponen que no varían con el tiempo voz se suponen que no varían con el tiempo en intervalos pequeños. en intervalos pequeños.

LPC-10 (FS-1015)LPC-10 (FS-1015) Emisor: se divide en dos bloques, que tienen las Emisor: se divide en dos bloques, que tienen las

siguientes funciones:siguientes funciones: • •fase de análisis •codificación de parámetrosfase de análisis •codificación de parámetros La fase de análisis es la encargada de la La fase de análisis es la encargada de la

extracción del "pitch" y del tipo de sonido (sonoro extracción del "pitch" y del tipo de sonido (sonoro o sordo), así como de la extracción de los o sordo), así como de la extracción de los coeficientes de reflexión y la energía de la señal coeficientes de reflexión y la energía de la señal para cada una de las tramas en que dicha señal para cada una de las tramas en que dicha señal es divididaes dividida

Codificadores híbridosCodificadores híbridos

En la codificación híbrida se combinan las En la codificación híbrida se combinan las técnicas de los codificadores de la forma técnicas de los codificadores de la forma de la onda con las de los vocoders con el de la onda con las de los vocoders con el propósito de obtener una alta calidad de propósito de obtener una alta calidad de voz a bajos bit-rates (inferiores a 8 voz a bajos bit-rates (inferiores a 8 Kb/s).En estos codificadores, las muestras Kb/s).En estos codificadores, las muestras de la señal de entrada se dividen en de la señal de entrada se dividen en bloques de muestras (vectores) que son bloques de muestras (vectores) que son procesados como si fueran uno soloprocesados como si fueran uno solo

CELP (FS-1016)CELP (FS-1016)

CELP se basa en procedimientos de CELP se basa en procedimientos de búsqueda de análisis-por-síntesis, búsqueda de análisis-por-síntesis, cuantización de vectores con pesos cuantización de vectores con pesos (VQ) y predicción lineal (LP).(VQ) y predicción lineal (LP).

Codificación VSELP Codificación VSELP

El codificador VSELP es el estándar en las El codificador VSELP es el estándar en las comunicaciones celulares digitales en comunicaciones celulares digitales en Estados Unidos. Permite el procesamiento Estados Unidos. Permite el procesamiento de voz a un bit-rate de 7950 bps e incluso de voz a un bit-rate de 7950 bps e incluso de 4.8 Kbps. Este algoritmo es una de 4.8 Kbps. Este algoritmo es una variación del CELP. variación del CELP.

Detección de señales en Detección de señales en términos geométricostérminos geométricos

• Provee una estructura general que hace fácil Provee una estructura general que hace fácil el análisis de muchos métodos de el análisis de muchos métodos de transmisión digital de datos.transmisión digital de datos.

• Proporciona una idea relacionado con los Proporciona una idea relacionado con los problemas de transmisión digital de datos.problemas de transmisión digital de datos.

• Provee una vía para generar esquemas Provee una vía para generar esquemas stándares de modulación.stándares de modulación.

Modulación M- ary PSK. M Modulación M- ary PSK. M -ario-ario

M -ario es un termino derivado de la palabra binario. La M es solo un digito que representa el numero de condiciones posibles.Una M= 4 indica que con 2 bits son posibles cuatro condiciones de salida diferentes

Transmisión por Transmisión por desplazamiento de fase desplazamiento de fase cuaternaria. (QPSK)cuaternaria. (QPSK)

Es una técnica de codificación M -ario co M= 4. Debido a que hay cuatro fases de salidas diferentes, tiene que haber cuatro condiciones de entrada diferentes por lo que se utilizan grupos de 2 bits (dibits).

Transmisor QPSKTransmisor QPSK

Q

I

Datos de entrada

Reloj de bits

+ BPFSenWct

90`

1 = 1volt

0 = -1volt

Diagrama fasorial QPSKDiagrama fasorial QPSK

Tabla de Verdad

Entrada binaria

00 Fase BPSK -135`

01 Fase BPSK -45`

10 Fase BPSK 135`

11 Fase BPSK 45`

11

00

10

01

Conclusiones.Conclusiones.

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Redes de datos móviles en Tercera Generación