Introduccin a UMTSUniversal Mobile Telecommunications System

Ing. Edgar Velardeedgar.velarde@pucp.peblog.pucp.edu.pe/telecom

Estandarizacin

IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000) 3GPP (Third Generation Partnership Project) 3GPP2 (Third Generation Partnership Project 2)

UMTS Releases

3GPP Release 99: Consolida las especificaciones de GSM Desarrollo de una nueva red de acceso

3GPP Release 4 Cambio de la red de conmutacin de circuitos

3GPP Release 5 Especificacin de HSDPA Se inicia la especificacin de IMS

3GPP Release 6 Especificacin de HSUPA

Arquitectura de UMTS

Interfases de una red UMTS y GSM

Interfase de aire (Uu)

Interfase de aire (Uu)1. Un terminal de usuario enva y recibe datos, as como necesita

intercambiar mensajes de sealizacin con la red2. La sealizacin y los datos alimentan los canales lgicos. El

contenido de los canales lgicos es mapeado en los canales fsicos con la ayuda de los canales de transporte. Adems, la codificacin de canal se realiza para soportar la correccin de errores

3. Los datos se ensanchan a lo largo del espectro, y se combina con un cdigo de canalizacin y un cdigo de scrambling

4. Antes de transmitir la informacin sobre la interfase de aire, los datos se tienen que modular

5. El receptor RAKE contribuye a una recepcin con menos errores habilitando la suma de las seales que han tomado distintos caminos en la interfase de aire (micro diversidad)

Modulacin

Cuando se aplica OQPSK (Offset QPSK), el cambio de una fase a la otra se hace mediante pasos intermedios, lo que reduce los requerimientos del transmisor del UE que lo hace ms ligero y barato

La portadora W-CDMA

El ancho de banda efectivo es 3.84 MHz

Direct Spreading (DS)

Radio Frame La estructura de tiempo es principalmente requerida

para los arreglos de sincronizacin de seales Un Super Frame tiene 72 radio frames (720 mseg)

Channelisation codeSpread Factor

SF=8

Scrambling and channelisation codes

Scrambling and channelisation codes

OVSF (Orthogonal Variable Spread Factor)rbol de cdigos W-CDMA

Se usa de SF=4 hasta SF=256

Receptor RAKE

El cuarto dedo es paraobservacin del ambiente(para recibir de otras celdas)

Channel coding & Interleaving

La informacin a ser transmitida es primero mapeada en un canal lgico, luego en un canal de transporte y finalmente en un canal fsico

Luego, el cannel coding agrega bits de redundancia para mejorar la calidad de transmisin en caso de interferencia, bajos niveles de recepcin, etc. Usa cdigo de convolucin 1/2 o 1/3 o turbo coding

El interleaving es usado para separar bits consecutivos de un mensaje para ser transmitidos de una manera no consecutiva. Es ms apropiado para fadings profundos que producen secuencias de error ms largas

Rate matching El rate matching consiste en acondicionar la tasa de bits

de banda base a tasas de flujo de bits (bearer) usados en la interfase de aire. Se agregan bits, o se remueven los redundantes (puncturing)

El rango de la tasa de bits va de 15 a 960 Kbps

Canales lgicos, de transporte y fsicos

Canales lgicos, de transporte y fsicosDownlink y Uplink

Canales lgicos Downlink

BCCH: Broadcast Control Channel PCCH: Paging Control Channel CCCH: Common Control Channel CTCH: Common Traffic Channel DCCH: Dedicated Control Channel DTCH: Dedicated Traffic Channel

Uplink CCCH: Common Control Channel DTCH: Dedicated Traffic Channel DCCH: Dedicated Control Channel

Canales de transporte

Downlink BCH: Broadcast Channel PCH: Paging Channel FACH: Forward Access Channel DCH: Dedicated Channel DSCH: Downlink Shared Channel

Uplink RACH: Random Access Channel DCH: Dedicated Channel CPCH: Common Packet Channel

Canales fsicos Downlink

SCH1: Primary Synchronisation Channel SCH2: Secondary Synchronisation Channel CCPCH-1: Primary Common Control Physical Channel CCPCH-2: Secondary Common Control Physical Channel DPCH: Dedicated Physical Channel: DPDCH + DPCCH PDSCH: Physical Downlink Shared Channel

Uplink PRACH: Physical Random Access Channel DPDCH: Dedicated Physical Data Channel DPCCH: Dedicated Physical Control Channel PCPCH: Physical Common Packet Channel

Organizacin del trfico dedicado en el uplink y downlink

CPICH, RSCP, RSSI, Ec/No

CPICH (Common Pilot Channel): contiene el scramblingcode de la celda

RSCP (Received Signal Code Power): es el nivel de potencia del CPICH (dBm)

RSSI (Received Signal Strenght Indication): es el nivel de potencia sobre toda la portadora de 5 MHz incluyendo todas las componentes recibidas, de la misma celda y de las adyacentes en la misma frecuencia

Ec/No (Energy chip on the Noise spectral density): la energa por chip recibida dividida por la densidad de potencia de ruido

RSCP, RSSI, Ec/No

Ec/No = RSCP/RSSI Ec/No (dB) = RSCP (dBm) RSSI (dBm) RSCP (dBm) = RSSI (dBm) + Ec/No (dB)

Por ejemplo: Downlink: 885 a 890 MHz (banda B) Frecuencia central: 887.50 MHz UARFCN: 1087 (UMTS absolute radio frequency channel number) RSSI = -43 dBm Ec/No = -10 dB RSCP = -53 dBm

Medidas 3G

Valores aceptables 3G RSCP > -98 y Ec/No > -13dB

Ejemplos:RSCP entre -75 y -60dBm y EcNo entre -9 y -6RSCP entre -80 y -75dBm y EcNo entre -10 y -9RSCP entre -90 y -85dBm y EcNo entre -12 y -10

Caractersticas de HSDPA

Adaptive modulation and coding (AMC): los parmetros de modulacin y codificacin son adaptados a las condiciones de radio y la capacidad del UE, incluyendo 16QAM como esquema de modulacin

Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) es un protocolo de retransmisin que mejora la robustez contra los errores de adaptacin del link

Las funcionalidades de scheduling son movidas del RNC al Nodo B resultando en un nuevo protocolo MAC ms rpido

Caractersticas de HSDPA

Se introducen nuevos canales de transporte y fsicos, principalmente en el downlink, como el HS-DSCH (HighSpeed Downlink Shared Channel), que son dinmicamente compartidos entre todos los UE

El TTI (time transmission interval) se reduce de 10 msega 2 mseg

Soporta tasa de bits pico hasta de 14.4 Mbps

Caractersticas del HSUPA

Se introducen nuevos canales de transporte y fsicos, principalmente en el uplink, como el E-DCH (EnhancedDedicated Channel), para transportar datos de los usuarios

Se implementa el scheduling en el Nodo B y el HARQ Pueden soportar TTI de 2 o 10 mseg Soporta tasa de bits pico hasta de 5.76 Mbps