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Introduccin

Vale la pena notar que mientraslos esquemas de acceso mltipleFDMA y TDMA tienen una capaci-dad limitada por el ancho de banda

disponible y el ancho de banda decada uno de los canales mltiplesdeseados, en el caso del CDMA noexiste este limitante. En sta, comose ver ms adelante, se puedenadicionar nuevos usuarios teniendopresente que el precio que se pagaes la prdida de calidad en la comu-nicacin. Al final, se da una pequearesea de lo que es la modulacinde frecuencia FSK.Podemos decir que

es muy parecida otiene mucho que vercon FM.

El Desafo

Celular

Las primeras re-des celulares delmundo fueron intro-ducidas en los aos80 tempranos, usan-

do tecnologas de radio anlogas dela transmisin tales como amperios(Sistema de Telfono Mvil Avanza-do). Luego de algunos aos, los sis-temas celulares comenzaron a gol-pear un techo de la capacidad mien-

tras que millones de nuevos suscrip-tores firmaron para arriba para elservicio, exigiendo ms y ms airti-me. Las llamadas y las seales decomunicaciones cadas de la red,llegaron a ser comunes en muchasreas.

Para acomodar ms trfico den-tro de una cantidad limitada de es-pectro de radio, la industria desarro-

ll un nuevo sistema de tecnologassin hilos digitales llamadas TDMA(Acceso Mltiple de la Divisin delTiempo) y G/M (Sistema Global parael Mvil). TDMA y el G/M utilizaronun protocolo en tiempo repartido pa-

ra proporcionar tres a cuatro vecesms capacidad que sistemas anlo-gos. Pero apenas mientras que TD-MA era estandarizado, una solucinincluso mejor fue encontrada en CD-MA.

La gran atraccin de tecnologade CDMA desde el principio ha sidola promesa de aumento extraordina-rio de la capacidad de albergar

usuarios, es decir, elacceso mltiple a las

tecnologas inalm-bricas.Los modelos simplessugieren que la me-

jora de capacidadpuede estar ms de20 veces del narrow-band existente enlas normas celulare.La realidad, claro, esmucho ms compli-cado que los mode-los idealizados.

Modulacin FSK

en la Tecnologa CDMALas comunicaciones inalmbricas celulares han idocambiando de manera espectacular en los ultimosaos. A continuacin explicaremos lo que significa elCdigo de Divisin de Mltiple Acceso o CDMA. Estaes una tecnologa de comunicaciones celulares e ina-lmbricas establecida en Estados Unidos y que est enpleno crecimiento debido a las caractersticas favora-bles con que cuenta.

Por: Eduardo Navas, Ledesma Milady,Tovar Jess y Azuaje Yonander

http://www.monografias.com/trabajos13/modu/modu.shtml

TELEFONACELULAR

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Modulacin FSK

Los fundadores de QUALCOMMpostularon que la tecnologa de CDMAse podra utilizar en comunicacionescelulares comerciales para hacer, in-cluso, un uso mejor del espectro de ra-dio que otras tecnologas. Desarrolla-

ron los avances dominantes que hicie-ron CDMA conveniente para celular,entonces demostraron un prototipo detrabajo y comenzaron a licenciar la tec-nologa a los fabricantes de equipo dela telecomunicacin.

Las primeras redes de CDMA fue-ron lanzadas comercialmente en 1995,y con 10 veces ms capacidad que lasredes anlogas - lejos ms que TDMAo el G/M. Desde entonces, CDMA seha convertido en la mimada de todaslas tecnologas sin hilos, con sobre 100millones de suscriptores por todo elmundo. Adems de apoyar ms trfico,CDMA trae muchas otras ventajas a losportadores y los consumidores, inclu-yendo una calidad mejor de la voz, unacobertura ms amplia y una seguridadms fuerte.

Qu es CDMA?

Tal como dijimos en otras edicio-nes, CDMA es una forma de "el cober-tor - el espectro ", una familia de tcni-cas de comunicacin digitales que sehan usado en las aplicaciones militaresdurante muchos aos. El principio delcentro de espectro del cobertor es eluso de ruido - el portador ondea, y,cuando el nombre implica, el ancho debanda es ms ancho que el requeridopara el punto simple - a -la comunica-

cin del punto a la misma proporcinde los datos. Haba dos motivacionesoriginalmente: o para resistirse a losesfuerzos enemigos para bloquear lascomunicaciones, o para esconder elhecho que la comunicacin incluso, es-taba teniendo lugar. Tiene una historiaque regresa a los das de la SegundaGuerra Mundial.

El uso de CDMA para las aplicacio-nes de la radio mviles civiles es nue-

vo. Fue propuesto tericamente en losaos 1940, pero la aplicacin prctica

en el mercado civil tuvo lugar en la lti-ma dcada del siglo pasado. Comer-cialmente las aplicaciones se coloca-ron posiblemente debido a dos desa-rrollos evolutivos.

Uno era la disponibilidad de costo

muy bajo, la densidad alta digital inte-gr circuitos que reducen el tamao, elpeso, y el costo de las estaciones delsubscriptor a un nivel aceptablementebajo. El otro era la realizacin ptimade la comunicacin de acceso mltipleque requiere que todas las estacionesdel usuario regulan en su transmisorlos poderes al ms bajo, lo que lograuna adecuada calidad.

La tecnologa CDMA cambia la na-turaleza de la estacin del subscriptorde un predominante dispositivo anal-gico a un predominante dispositivo di-gital. En CDMA los receptores no elimi-nan el proceso analgico completa-mente, pero ellos separan la comunica-cin encauza por medio de una pseu-do - modulacinal azar que es aplica-da y alejada en el dominio digital, no enbase a la frecuencia. Los usuarios ml-tiples ocupan la misma banda de fre-cuencia. Esta frecuencia universal no

es fortuita. Al contrario, es crucial, dan-do una muy alta eficacia espectral, s-te es el sello de CDMA.

Constituye una solucin de comuni-caciones va radio que se enmarca enlo que se ha dado en llamar la segun-da generacin de sistemas radio (co-nocida como 2G), una generacin decarcter celular digital que aparece aprincipios de los aos 90 como conti-nuacin de la primera, basada en tec-nologa analgica. La generacin 2G

se defini hace ms de diez aos; enconcreto, su origen se sita en 1992,coincidiendo con el despliegue deGSM. De hecho, 2G est conformadapor los sistemas GSM y CDMA, este l-timo con una importante presencia enEstados Unidos, conjuntamente conNADC (North American Digital Cellular)y PDC (Personal Digital Cellular).

Sin embargo, en los momentos enque se gest la 2G todava no era pa-

tente la creciente popularidad de Inter-net. En consecuencia, estos sistemas

no fueron diseados con la capacidadsuficiente para proporcionar el accesoa Internet de alta velocidad propio delas redes basadas en cable.

Para tratar de remediar esta situa-cin, se est trabajando en el desarro-

llo de la siguiente generacin de me-dios capaces de proporcionar serviciosavanzados de transmisin va radio.Conocida como 3G o IMT-2000 (el planlanzado por la Unin Internacional deTelecomunicaciones para la 3G), estanueva generacin aade el conceptode banda ancha a la generacin ante-rior. En concreto, se espera que con la3G se puedan soslayar las deficienciasde los actuales sistemas en trminosfundamentalmente de capacidad dered, a fin de poder acoger el nmerocreciente de usuarios, mejorar los nive-les de itinerancia o roaming y aumentarla capacidad de transmisin de infor-macin, para poder soportar serviciosmultimedia e interactividad.

Otro problema que se espera solu-cionar con esta tercera generacin esel de la interoperatividad, ya que las di-ferentes normas existentes hacen quela itinerancia no pueda considerarse

una posibilidad real en todos los senti-dos. Es importante sealar que la con-secucin de un esquema de normasglobales y universales resulta crucialen el mbito de las comunicaciones porradio por su propia idiosincrasia, yaque su valor fundamental reside en laposibilidad de ofrecer una movilidadglobal; o lo que es lo mismo, ofrecer unesquema de movilidad sin discontinui-dades (seamless) por todo el mundo.

CDMA ha alterado la cara del celu-

lar y comunicacin de PCS de la si-guiente manera:

Mejorando el trfico del telfono yla capacidad.

Mejorando la calidad de la voz yeliminando los efectos audibles.

Reduciendo la incidencia de lla-madas dejadas caer.

Proporcionando un mecanismode transporte fiable para los datos de

las comunicaciones, como el facsmil ytrfico del internet.

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Reduciendo el nmero de sitiosnecesitado para apoyar cualquier trfi-co.

Reduciendo el despliegue y opti-mizando los costos, debido a que seprecisan menos clulas.

Reduciendo la energa de trans-misin promedio.

Reduciendo la interferencia deotros dispositivos electrnicos .

Reduciendo los riesgos de saludpotenciales .

Uno de los conceptos ms impor-tantes que aplica a cualquier celular, esel de "acceso mltiple". En otros trmi-nos, una gran cantidad de usuarios

puede acceder a la red sin tener un ca-nal fijo (cauce) especificado. Un caucepuede pensarse como una porcin li-mitada del recurso de la radio para quese asigne temporalmente una llamadatelefnica. Varios usuarios puedencompartir el mismo canal pero con di-ferente codificacin y sta no es fija.

Un mtodo de acceso mltiple es ladefinicin de cmo el espectro de la ra-dio es dividido en los cauces y cmo se

asignan los cauces a los usuarios delsistema.

Capacidad

La capacidad de un sistema se re-fiere a la cantidad de usuarios que pue-den compartir simultneamente el re-curso fsico del que se dispone (anchode banda), manteniendo un nivel decalidad adecuado. En el caso de unacomunicacin que utiliza el esquemade acceso mltiple CDMA, se tiene quela interferencia en la comunicacin pro-viene de dos fuentes diferentes: Unainterna y otra externa. La interferenciaexterna proviene de las clulas queson vecinas y que estn utilizando lasmismas frecuencias. La interferenciainterna proviene de las transmisionesque realizan los dems usuarios y quese estn haciendo por el mismo canal,

al mismo tiempo, con cdigos diferen-

tes.A diferencia de los esquemas FD-

MA y TDMA que tienen una capacidadlimitada, en el CDMA la capacidad es-t limitada nicamente por la calidadde la comunicacin que se desee pres-

tar. Como todos los usuarios compar-ten la misma frecuencia al mismo tiem-po, lo que ocurre es que al adicionarusuarios nuevos se produce ms inter-ferencia.

Una pregunta lgica es:

Qu se puede hacer para reducirla interferencia, tanto interna como ex-terna?

Lo primero es aprovechar las ca-

ractersticas de las conversaciones te-lefnicas. Lo segundo es tratar de rea-lizar gestin de potencia. Las conver-saciones telefnicas humanas se ca-racterizan porque el ciclo de actividadde la voz es del orden del 35% al 40%.

Si los equipos transmisores detec-tan perodos de silencio y durante s-tos disminuye la transmisin o simple-mente no transmiten, se disminuye lainterferencia interna del orden del 60%al 65%. CDMA es la nica tecnologa

que saca provecho de este fenmeno.En cuanto a la gestin de potencia hayque hacerla en ambos sentidos. Se de-be regular la potencia que se esttransmitiendo de la base al mvil paratratar de disminuir la interferencia ex-terna. Igualmente, hay que regular lapotencia que se est transmitiendo delmvil a la base.

Esto se hace con el fin de que unmvil que est muy cerca de la base nopresente una seal tan potente que in-terfiera demasiado con la seal prove-niente de equipos remotos. Dicho enotras palabras, la potencia de transmi-sin del mvil se debe gestionar demanera tal que en la base, todos losmviles se reciban con igual intensi-dad. Esto trae, como ventaja adicional,mayor economa en la alimentacin delos equipos mviles y una mayor dura-cin de las bateras. Un estudio com-parativo entre la capacidad real (cana-

les/clula) que ofrecen el TDMA, FD-

MA y CDMA muestra que con CDMAse obtiene capacidad veinte veces ma-yor que la de FDMAy cuatro veces ma-yor que la de TDMA.

La Norma Celular de CDMA

Con CDMA, se usan cdigos digita-les en lugar en lugar de separacin defrecuencias de RF para colocar a cadasuscriptor durante una conversacin.Los cdigos son compartidos por la es-tacin mvil (el telfono celular) y la es-tacin fija, y se llama "Pseudo Sucesio-nes de Cdigo de Azar." Todos losusuarios comparten el mismo rango de

espectro de la radio.Para la telefona celular, CDMA esuna tcnica de acceso mltiple digitalespecificado por la Asociacin de In-dustria de Telecomunicaciones (TIA)como "ES - 95." En marzo de 1992, elTIA estableci el subcomit TR - 45.5con el propsito de fijar un sistema pa-ra la norma celular digital. En Julio de1993, el TIA dio su aprobacin del CD-MA bajo el sistema ES - 95.

En ES - 95 se divide el espectro de

la radio en portadores de 1,250kHz(1.25MHz). Uno de los aspectos intere-santes de CDMA es que mientras haylmites en el nmero de llamadas tele-fnicas que pueden ser manejadas poruna portadora, no hay un nmero fijode portadoras. Ms bien, la capacidaddel sistema ser dependiente en variosfactores diferentes.

Los Principios de CDMA

En CDMA el ancho de banda decada comunicacin depende de lacantidad de comunicaciones simult-neas que existan, cuantos menos enla-ces hayan al mismo tiempo, menor se-r la interferencia. Generalmente paraextender el espectro del sistema pode-mos usar dos conceptos: la frecuenciaconmutada (FH) o la sucesin directa(DS). En ambos casos se requiere de

la sincronizacin entre el transmisor y

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Modulacin FSK

el receptor. Pueden considerarse am-bas formas como usar un pseudo por-tador al azar, y tanto la clula fija co-mo el telfono, mvil crean a ese por-tador de maneras diferentes. LA FRE-CUENCIA CONMUTADA es tpicamen-

te cumplida estableciendo los sintetiza-dores de frecuencia en un pseudo mo-delo al azar.

CDMA usa una forma de sucesindirecta. La sucesin directa es, en elfondo, una multiplicacin de una formade onda de comunicacin por un pseu-doruido (PN) 1 que genera una suce-sin binaria en el transmisor. Una se-gunda multiplicacin por una rplica dela misma sucesin en el receptor recu-

pera el signo original. Como el ruido einterferencia no son modulados o ge-nerados por una sucesin de PN, s-tos no aumentan, generando una cier-ta inmunidad al ruido que pueda me-terse durante la transmisin.

Un anlisis cuidadoso determinacon precisin la relacin seal - ruido,establecindola en 21dB para una tasade datos de 9600 baudios.

La Tecnologa CDMA

Aunque la aplicacin de CDMA enla telefona celular es relativamentereciente, no es una nueva tecnologa.CDMA se ha usado mucho en aplica-ciones militares, como sistemas de an-tibloqueo de informacin o sistemas decodificacin de datos.

En CDMA es posible transmitir pe-dacitos de informacin (9600 pedacitospor segundo) sobre una portadora que,por su frecuencia, puede transmitirms de un milln de pedacitos(1,23MHz), lo que implica que variascomunicaciones se establecen por lamisma va, utilizando una codificacindigital que slo conocen el transmisor y

el receptor y cuya generacin dependede la clula sobre la que est operandoel telfono mvil.

Como puede apreciar, es muy dif-cil saber entonces qu codificacin seest utilizando en cada caso, ya questa depende de la clula. Si en un de-terminado momento una clula transitahacia un telfono, lo hace con una tasade 9600 baudios y una determinadacodificacin; si el telfono no responde,asignar esa codificacin a un nuevotelfono para otra comunicacin. Es

por todo esto que este sistema comen-z a utilizarse en aplicaciones milita-res, ya que la comunicacin es difcilde interferir y de bloquear. CDMA esuna tecnologa de comunicacin digitalmuy diferente a una transmisin anal-gica y un receptor analgico jams po-dra decodificar una conversacin rea-lizada con esta tecnologa.

La Modulacin FSK

en la Tecnologa CDMA

En este sistema se adeca la fre-cuencia de la transmisin en funcin dela trama de bits. Este mtodo recibe ladenominacin FSK (Frecuency ShiftKeying, modulacin por desplazamien-to de frecuencia). El sistema, bsica-mente cambia la frecuencia de la trans-misin cuando hay un 0 o cuando hayun 1. As, los ceros se transmiten a

980Hz. y los unos a 1.180Hz.La modulacin en frecuencia re-quiere bastante ancho de banda. Elconcepto de ancho de banda es el msimportante y complicado de entenderen la comunicacin de datos.

Para entenderlo, pensa-mos que cualquier ondade cualquier forma pue-de conceptualmente,conseguirse sumandoondas senoidales de di-

versas frecuencias, ca-da una con un peso es-

pecfico en la suma. Cuanto ms dife-rente a una senoide es la forma de laonda, esta descomposicin conceptualrequiere ms frecuencias. El ancho debanda es la diferencia entre la frecuen-cia ms alta y la ms baja (desprecian-

do las que tienen un peso especficomuy pequeo) que requiere esta des-composicin.

En el caso de la modulacin FSK,se requiere, en esta descomposicinconceptual, frecuencias en torno a laque representa el "uno" y a la que re-presenta el "cero". Cuantos ms cam-bios se produzcan, ms ancho es elsector de frecuencias en torno a estascentrales. Es decir, cuanto mayor es la

velocidad de los datos, ms separadostienen que estar las distancias que re-presentan al cero y al uno. Si transmiti-mos a alta velocidad, estas frecuenciasse salen del ancho de banda telefnico.

Se puede representar la seal mo-dulada en FSK como la suma de dosseales seoidales (ASK) definidas me-diante las siguientes expresiones:

f1(t) = A sen(1t) para 0

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