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Multiplexación III




Enviado por Pablo Turmero



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    INTRODUCCIÓN Los términos Multiplexación y
    Acceso múltiple apuntan a la compartición de un
    recurso de comunicación determinado. En ellos un
    número de señales independientes se combinan en una
    única señal compuesta para ser transmitida por un
    canal común. Las diferencias entre multiplexación
    (M) y acceso múltiple (MA) son las siguientes:

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    Multiplexación: los requerimientos de los usuarios son
    fijos o varían muy lentamente en el tiempo. La
    distribución de los recursos es asignada a priori y se
    lleva a cabo entre sitios no muy lejanos (por ejemplo, dentro de
    un circuito). En este caso el recurso de comunicación es
    sufuciente para todos los usuarios. Acceso Múltiple: la
    distribución de recursos se lleva a cabo entre sitios
    remotos (por ejemplo, satélites). Si la asignación
    de recursos se realiza en forma dinámica, en
    función de las necesidades de los usuarios, se consigue
    una distribución de recursos más eficiente. Esto se
    realiza a costa de la pérdida de una pequeña
    fracción de tiempo y/o ancho de banda, para que el
    controlador reciba la información sobre las necesidades de
    los usuarios. En general, el recurso de comunicación no
    alcanza a satisfacer las necesidades de comunicación de
    todos los usuarios simultáneamente, por lo que existe una
    especie de 'pelea' o contienda por la utilización del
    recurso. Por este motivo, se deben acordar y cumplir ciertas
    reglas.

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    FDMA (Multiplexación y Acceso Múltiple por
    división frecuencial)

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    La multicanalización (o multiplexación) por
    división de frecuencia FDMA, es una técnica que
    consiste en transmitir varios mensajes al mismo tiempo a
    través de un canal de banda ancha modulando primero las
    señales de mensajes en varias subportadoras y formando una
    señal de bandabase compuesta que consiste en la suma de
    estas subportadoras moduladas. Esta señal compuesta luego
    se puede modular en la portadora principal como se muestra en la
    siguiente figura:

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    Se puede usar cualquier tipo de modulación tal como AM,
    DSB, SSB, PM, PAM, FM, etc. Es importante resaltar que el
    espectro de la señal compuesta se debe componer de
    señales moduladas sin espectros traslapados; de lo
    contrario, se presentará diafonía entre las
    señales de mensaje a la salida del receptor. La
    señal de banda base compuesta en seguida modula un
    transmisor principal para producir la señal FDM que se
    transmite a través del canal de banda ancha. La
    señal FDM recibida primero se demodula para reproducir la
    señal de bandabase compuesta que se hace pasar a
    través de filtros para separar las subportadoras moduladas
    individualmente. Las subportadoras luego se demodulan para
    reproducir las señales de mensajes originales.

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    CARACTERÍSTICAS Es posible utilizar el FDMA cuando el
    ancho de banda útil del medio de transmisión supera
    el ancho de banda requerido por las señales a transmitir.
    Hay simultaneidad en la transmisión de señales
    porque cada una de ellas se modula con una frecuencia portadora
    diferente, tal que éstas frecuencias están
    suficientemente separadas para que no se solapen
    significativamente las señales:

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    La señal compuesta transmitida a través del medio
    es analógica. Las señales de entrada siempre deben
    ser moduladas, para trasladarlas a la banda de frecuencia
    apropiada. Si la señal de entrada es digital, se debe
    pasar a través de un modem para convertirla en
    analógica y posteriormente modularla.

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    Con FDMA, se asigna a los usuarios un canal de un conjunto
    limitado de canales ordenados en el dominio de la frecuencia. Los
    canales de frecuencia son muy preciados, y son asignados a los
    sistemas por los cuerpos reguladores de los gobiernos de acuerdo
    con las necesidades comunes de la sociedad. Cuando hay más
    usuarios que el suministro de canales de frecuencia puede
    soportar, se bloquea el acceso de los usuarios al sistema.
    Cuantas más frecuencias se disponen, hay más
    usuarios, y esto significa que tiene que pasar más
    señalización a través del canal de control.
    Los sistemas muy grandes FDMA frecuentemente tienen más de
    un canal de control para manejar todas las tareas de control de
    acceso. Una característica importante de los sistemas FDMA
    es que una vez que se asigna una frecuencia a un usuario,
    ésta es usada exclusivamente por ese usuario hasta que
    éste no necesite el recurso.

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    Acceso Múltiple por división frecuencial en
    sistemas satelitales La mayoría de los satélites de
    comunicaciones están en una órbita geoestacionaria
    (el satélite está en el mismo plano que el que pasa
    por el ecuador y a una cierta altura tal que el período
    orbital sea igual al período de rotación de la
    tierra). En otras palabras, visto desde la tierra, el
    satélite se vería como si estuviera estacionario.
    Tres de estos satélites separados 120 grados entre
    sí, pueden proveer una cobertura mundial ( excepto para
    las regiones polares). Muchos de los satélites tienen
    repetidores no regenerativos o transceptores (transponders). Esto
    quiere decir que la transmisión tierra-satélite
    (uplink) es amplificada, corrida en frecuencia, y retransmitida
    (downlink) sin ningún procesamiento de señal.

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    La banda más común para las comunicaciones
    satelitales es la banda-C, que usa 6GHz de portadora en la
    transmisión uplink y 4GHz para la transmisión
    downlink. El uso de estas frecuencias tienen las siguientes
    ventajas: equipos de microondas relativamente baratos, poca
    atenuación debido a lluvias, insignificante ruido
    producido por galaxias, sol, fuentes terrestres, etc. Los nuevos
    satélites operan en 14 y 12 GHz (banda KU) con lo cual
    pueden operar con antenas mas chicas y baratas. En la
    transmisión en banda C, cada satélite tiene
    permitido (por acuerdos internacionales) el uso de un ancho de
    banda de 500MHz. Tipicamente cada satélite tiene 12
    transponders de 36MHz cada uno y los restantes 68Mz del ancho de
    banda del satélite, se usan para control. El más
    común de los transponders opera en el modo multidestino en
    FDM/FM/FDMA.

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    FDM: señales como las de teléfono (SSB) se les hace
    FDM para formar una señal “compuesta”. FM: con
    esta señal compuesta se produce modulación en
    frecuencia y luego es transmitida al satélite. FDMA: se
    asignan subdivisiones del ancho de banda de 36MHz a distintos
    usuarios. La mayor ventaja que tiene FDMA sobre TDMA es su
    simplicidad. FDMA no requiere sincronización y cada canal
    es casi independiente de los restantes.

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    TDMA (Multiplexación y Acceso Múltiple por
    división temporal)

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    Presentación Evolución de la Tecnología AMPS
    a TDMA El Canal de Control Digital de TDMA Características
    y capacidades Descripción técnica Ejemplos de
    servicios y diseño

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    Vistazo de las Normas TDMA EIA 553 Plataforma de
    tecnología basada en AMPS analógico IS-54B
    Introduce un canal de tráfico digital TDMA y un nuevo
    juego de caracteríticas autenticación,
    identificador del número de llamada, indicador de mensaje
    en espera, y privacidad de voz.

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    Vistazo de las NormasTDMA TDMA Compatible anteriormente (backward
    compatible) para IS-54B y EIA 553. Incluye un canal de control
    digital y características avanzadas. TDMA Revisión
    A Upbanded IS-136 para servicio celular sin interrupción
    (seamless) entre las bandas de frecuencias de 800 MHz y 1900 MHz,
    y el desarrollo de activación sobre el aire y servicios de
    programación. TDMA Revisión B Introduce una gama de
    nuevas características (emisión SMS, paquete de
    datos etc.)

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    Código de Voz TDMA Código de voz y canal son
    factores importantes en buena calidad de voz. Otros factores
    incluyen: Planeamiento de sistema (transferencia (handoff),
    reuso, cobertura, etc.) Diseño del aparato de mano
    Supresión de Eco, equilibrio de audio, … Dos
    códices de habla definidos para TDMA VSELP – Vector Sum
    Excited Linear Predictive ACELP – Algebraic Code Excited Linear
    Predictive VSELP Diseñado originalmente para
    Tecnología IS-54B – de los años 80 ACELP
    Recién definido para Tecnología TDMA – de los
    años 90 – “estado del arte” Ofrece calidad de
    voz inalámbrica en condiciones limpias

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    Transferencia Apoyada Móvil (MAHO) El sistema instruye al
    móvil a medir los canales vecinos. Los resultados son
    informados de vuelta al sistema para ayudar en la decisión
    de transferencia. Diseñado para reducir las llamadas
    perdidas (dropped) y mejorar las transferencias. TDMA apoya
    cualquier combinación de transferencia entre canales
    digitales y analógicos. TDMA también apoya
    transferencias entre bandas celulares de 800 MHz y1900 MHz.

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    Funcionalidad de Nivel 3 de DCCH Procesamiento de llamadas,
    registro, y paging Asignación de canal ayudado por
    móvil (MACA) Estructuras de identidad Selección de
    Células Reselección de Células
    Células jerárquicas Servicios por niveles Sistemas
    privados/públicos

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    Procesamiento de Llamadas Origen utiliza el mismo modelo de
    llamada como el IS-54B Teléfono envía mensaje de
    origen al sistema en el DCCH al inverso Designación de
    canal de tráfico enviada en la respuesta de la
    estación de base Paging en el DCCH Se le asigna un espacio
    SPACH particular a un teléfono el cual se monitorea por
    pages. Esta asignación se basa en el MIN del
    teléfono Autenticación Los mismos algoritmos como
    usados en IS-54B

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    Tipos de Registro Condiciones de registro basadas en DCCH se
    definen según el siguiente orden de prioridad: Registro de
    prueba Nuevo a TDMA Decremento de potencia Desregistro Nuevo a
    TDMA Incremento de potencia Condición de transición
    de sistema Mejorada en TDMA Area de Ubicación (VMLA) Nueva
    a TDMA Registro periódico Mejorado en TDMA
    Transición de ACC a DCCH Nueva a TDMA El sistema emite
    cuáles formas de registro son apoyadas en F-BCCH.

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    Aspectos del Registro de TDMA Registro basado en TDMA Se agregan
    varios tipos de registro nuevos enTDMA Móviles indican el
    tipo de registro al cual responden. Los registros estorbosos
    (nuisance) pueden ser reducidos Se define el registro para apoyar
    plenamente a los sistemas privados, públicos y
    residenciales. Registro basado en VMLA aumenta el control de
    sistema sobre la carga de paging por rastrear los móviles
    basados en su ubicación. Elimina el problema de registro
    ping-pong por definir áreas de superposición.

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    Asignación de Canales Apoyada por Móviles (MACA) La
    MACA permite al móvil proporcionarle a la estación
    de base un informe de la calidad de canal en el momento de
    acceso. Informe de Calidad de Canal Medición a largo plazo
    – sobre el DCCH de servicio: un promedio corriente sobre 32
    marcos de RSS, WER, y BER. Medición a corto plazo – sobre
    hasta 15 canales especificados por base: RSS basado en 4
    mediciones. La estación de base indica los tipos de acceso
    específicos por los cuales el móvil debe
    proporcionar un informe de calidad de canal. El informe MACA
    puede ser utilizado por la estación de base para mejorar
    la asignación de canales.

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    Selección de DCCH Los canales de control digital pueden
    ser colocados en cualquier canal dentro de una banda operacional
    “Pointers” (Indicadores) de DCCH Marcador de DCCH
    Codificado (CDL): El CDL es enviado dentro de cada burst
    (ráfaga) de canal de tráfico digital hacia adelante
    El CDL señala una ubicación de DCCH dentro de un
    bloque de canales. Palabra de Información del Canal de
    Control (CCI): La palabra de CCI es enviada como parte del
    mensaje superior (overhead) de ACCH. El CCI contiene un indicador
    (pointer) a un DCCH singular, el indicador incluye el
    número del canal, el DVCC, y la hiperbanda de un DCCH. Los
    indicadores de DCCH son proporcionados por la descarga de
    llamadas tanto de DTC como AVC. También se pueden usar
    asignaciones probabilísticas de DCCH.

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    Procedimientos de Reselección de Células Los
    procedimientos de reselección de células de TDMA se
    ejecutan por los móviles mientras un móvil
    está en el estado desactivado [o sin tráfico]
    (idle) (por ejemplo, modo de invernación (dormir)). Los
    parámetros emitidos por la estación de base
    guían graciosamente a los móviles a células
    en base a: La Movilidad El Tipo de Célula (underlay o
    overlay) Los umbrales relativos y absolutos de RF La potencia de
    la señal recibida Privado, público,
    residencial

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    Parámetros Claves para la Reselección RSS_ACC_MIN
    La potencia mínima de señal requerida para que un
    teléfono pueda accesar una célula. RESEL_OFFSET Un
    valor histéresis usado para la reselección de
    células adyecentes (por ejemplo, tipo de célula
    regular). SS_SUFF La potencia de señal considerada
    suficiente para que un teléfono pueda reseleccionar una
    célula preferida o regular. MS_ACC_PWR La potencia
    máxima que un teléfono pueda usar para accesar una
    célula en particular.

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    Parámetros de Reselección Demora Especifica el
    tiempo mínimo por el cual una célula propuesta debe
    ser vista con una señal adecuada. Tipo de
    Célula

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    Capacidades Básicas Capacidades proporcionadas por medio
    de TDMA incluyen: Transición de sistemas sin
    interrupciones (seamless) entre sistemas privados y
    públicos Cobranza diferenciada Manifestación
    alfanumérica del sistema de servicio Underlays y apoyo
    dentro del edificio Unicamente privado y semi-privado Es posible
    definir sistemas privados múltiples desde un solo DCCH
    Debido a la reselección de células de TDMA y el
    despliegue jerárquico, TDMA ofrece la historia más
    fuerte de servicios por niveles.

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    Los Mecanismos de Servicios por Niveles Algoritmos de
    Reselección de Células: Transición sin
    interrupciones (seamless) de DCCH entre sistemas públicos
    y privados. Procedimientos de Registro: Asignar y remover a los
    abonados del sistema. Remover el riesgo de registros estorbosos.
    Identidades del Sistema: Identidades de sistemas privados y
    residenciales identifican en forma única a un sistema Tipo
    de red (mapa de 3 bit en el DCCH) define una célula como
    pública, privada, residencial, o semiprivada. Marcadores
    Alfa: Identifican los sistemas a los abonados por su nombre
    alfanumérico. Prioridades del Sistema: Los usuarios ponen
    en orden a los sistemas privados, residenciales, o
    públicos según su preferencia.

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    Ejemplos de Mensajes Servicios de información
    unidireccional Noticias, cotizaciones de la bolsa, resultados
    deportivos. Servicios de emisión Tráfico, tiempo,
    etc. Notificaciones E-mail Contiene “de,”
    “tema” y la primera parte del mensaje. Paging Paging
    uni- y bidireccional con respuestas y acusos de recibo.
    Plataforma para soluciones integradas de mensajes Correo de voz,
    etc.

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    Activación en el Aire Permite la entrega de
    información y actualizaciones NAM al teléfono sobre
    el aire. Simplifica el proceso de activación tanto para el
    abonado como el proveedor del servicio. Proporciona una capacidad
    flexible de download. Proporciona un mecanismo seguro para
    actualizaciones A-key.

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    Identidades de Sistema Cada célula puede emitir las
    siguientes identidades de sistema SID – lo mismo como el SID de
    hoy. SOC – código de operador de sistema indicando el
    operador del sistema celular. PSID – identidades de sistema
    privado usadas para diferenciar entre sistemas privados o de WOS.
    Tipos de redes pueden ser asignados a cada sector para
    diferenciación de servicio Público Privado
    Residencial O mezcla (público y privado, público y
    residencial, etc.)

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    Servicios de Datos de TDMA El TDMA introduce un servicio de
    circuito digital conmutado para transacciones basadas en sesiones
    tales como fax y acceso a la red por discado. Compara con datos
    de paquete para transacciones esporádicas cortas.

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    Datos de Circuito Conmutado y de Paquete Datos de circuito
    conmutado Las transacciones dependen del establecimiento de una
    llamada. Canal y recursos son ocupados por un usuario
    único. Eficiente para fax, transferencias de archivos y
    cuando hay un cambio de datos por una porción alta del
    tiempo de conexión. Datos en Paquete Servicio “Sin
    Conexión” (ningún arreglo superior para
    llamadas). Muchos usuarios comparten el mismo canal radial.
    Eficiente para transacciones cortas, con ráfagas (bursty),
    esporádicas (como e-mail, web browsing o conexiones
    virtuales).

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    Normas de Datos IS-130 – Protocolo de Vinculación Radial
    Control de errores Compresión Cifrar IS-135 – Datos Async
    y Fax Arreglo para llamada de datos, supervisión, y
    despejo Manejo de comandos AT Indicadores de Señales

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    Características de TDMA Faxes perfectos entregados en
    tiempo con una velocidad cerca de dos páginas por minuto.
    Las transferencias de archivos podrían ser hasta de
    115,200 bit/s con canal de velocidad triple y compresión
    (dependiendo de los datos) Velocidad plena – 9.6 kbit/s no
    comprimidos – 38.4 kbit/s comprimidos Detecta y corrige errores,
    comprime y cifra datos. No se requiere ningún modem o
    máquina fax especial por el lado de la línea
    alámbrica. El teléfono se parece a un fax/modem
    para datos de una línea alámbrica. Compatible con
    software existente. El unimodem de futuros Windows también
    incluirá apoyo incorporado.

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    Futuras Características de TDMA Servicio de Emisión
    de Mensajes Cortos Tiempo de Habla Mejorado Modo
    Descontínuo (DTX) con el ruido confortable duplica el
    tiempo de habla Solución de Datos de Paquete Integrado de
    TDMA Mejoras de Transporte de Teleservicio Segmentación
    Asignación a un canal de tráfico para mensajes
    largos

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    Beneficios de TDMA El DCCH es un método para el despliegue
    rápido de servicios avanzados basados en la
    infraestructura existente de AMP. El DCCH es la plataforma para
    implementación sin interrupciones (seamless) de 800 MHz y
    1900 MHz PCS. El DCCH ofrece nuevas características a
    nuestros clientes.

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    Beneficios de TDMA Costo TDMA puede coexistir con radios y
    frecuencias AMPS existentes. La capacidad digital puede
    introducirse cuando y donde sea necesario. El equipo AMP puede
    ser mejorado o desplegado de nuevo en forma selectiva. Capacidad
    TDMA introduce un aumento de por lo menos el triple sobre la
    capacidad AMPS Aún mayor con el uso de Estructuras de
    Células Jerárquicas, Asignación de Canal
    Adaptivo, etc. Calidad de Voz Vocoder ACELP mejora
    significativamente la calidad de voz. Roaming Aparatos de mano de
    modo dual y la compatibilidad AMPS/TDMA aseguran acceso ubicuo a
    la red.

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    CDMA (Acceso múltiple por división de
    código)

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    Tecnologías de Acceso Múltiple CDMA (Code Division
    Multiple Access) DICRIMINADOR: CODIGOS ORTOGONALES
    ESTÁNDAR: IS95(A-B), IS2000, W-CDMA
    CARACTERÍSTICAS: # usuarios/ frecuencia depende de
    cantidad de códigos disponibles Ancho Portadora: 1.25MHz
    10 portadoras @ 850Mhz Todos los usuarios comparten la misma
    fecuencia No Requiere planeamiento de frecuencia Control de
    potencia es fundamental. El cambio de celda no implica un cambio
    de frecuencia: Soft handoff

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    PRINCIPIOS DE CDMA CDMA utiliza muchos chips para representar un
    bit Cada usuario tiene secuencia de chips única Para
    recuperar un bit se integra la gran cantidad de chips recibidos
    con el patron de cada usuario Los patrones de chips de otros
    usuarios aparentan ruido aleatorio, y no afectan la
    detección Codificación de Canal

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    CDMA combina 3 secuencias de ensanchamiento para crear un
    código único. En el receptor las secuencias se
    utilizan en el orden inverso que en el emisor Las 3 secuencias
    son generadas en ambos extremos y necesariamente no son
    utilizadas simultaneamente Secuencias de ensanchamiento

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    Walsh Codes:(functions for signal processing and code division
    multiplexing) (64 disponibles) 64 chips de longitud – dura
    1/19200 Seg Ortogonales mutuamente PN Short codes: Se usa por
    pares (I + Q) Longitud de 215 — dura 26mS aprox Se genera en
    registro de desplazamiento (15 bits) PN Long Code: 1 disponible
    Longitud de 242 — se repita cada 40 dias Se genera en un
    registro de desplazamiento (42 bits) Secuencias de
    ensanchamiento

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    Características de CDMA (IS 95) CDMA: IS95 Espectro Banda
    Ancha Reuso universal de frecuencias Vocoder tasa Variable
    Receptor Rastrillo (Rake Receiver) Capa Física Segura
    Capacidad suave (Control de Potencia) Soft Handoff Softer
    Handoff

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    Características de CDMA (IS 95) Control de Potencia:
    Forward La RB continuamente reduce la potencia de los usuarios en
    el Forward link Cuando el Móvil detecta errores en el
    forward link solicita mayor energía La RB incrementa la
    potencia de ese usuario y luego comienza a disminuirla
    progresivamente de nuevo.

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    CONTROL DE POTENCIA: REVERSE Lazo Abierto: Móvil ajusta la
    potencia basado en la potencia de la señal recibida de la
    celda Lazo Cerrado: la celda indica +- 1dB @ 800Hz basado en
    mediciones de potencia en la celda Lazo Externo: La controladora
    detecta gran cantidad de errores (FER) y setea el punto minimo de
    potencia

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    RAKE RECEIVER (RASTRILLO) En cada set de datos el móvil
    suma la salida de cada FINGER del receptor Cada finger puede
    decodificar un PN offset y Código Walsh Cada finger se
    sintoniza en diferentes reflexiones retardadas (multitrayecto) de
    la señal o celdas/sector SEARCHER continuamente chequea
    por pilotos disponibles (Wo)

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    SOFT HANDOFF Y SOFTER HANDOFF Handoff es el paso de una celda a
    otra y es controlado por el móvil. El móvil chequea
    por pilotos disponibles y los comunica al sistema, el cual
    responde a que Celda/sector corresponde Un sector vecino es un PN
    distinto. SOFTER HO El móvil asigna los FINGERS
    según le convenga Cada lado del enlace selecciona la
    señal que mejor vea. El cambio de frecuencias de una celda
    a otra esta definido y se conoce como Hard Handoff

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    GLOSARIO CANAL DE CONTROL DEDICADO: En el sistema GSM de
    telefonía móvil, se denomina así a los
    canales siguientes:- Canal de control aislado y dedicado
    "SDCCH".- Canal de control lento asociado "SACCH".- Canal de
    control rápido asociado "FACCH".En inglés se
    expresan de forma abreviada como "DCCH". VOLVER SACCH: Slow
    Associated Control CHannel: Canal de control lento asociado.
    VOLVER El estándar CDMAOne o IS-95, fue una
    tecnología desarrollada por Qualcomm y consiste en que
    todos usan la misma frecuencia al mismo tiempo separándose
    las conversaciones mediante códigos.

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