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Lezione 22 – Sistemi Cellulari
UMTS
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1
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Mega-Cell
Macro-Cell
Pico-Cell
Micro-Cell
Pico-celle d<100 m
Micro-celle d<1 Km
Macro-celle d~20/30 km
Megacelle
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Perché passare a UMTS?
Interference
voce
Sms multimediali
E-mail
Immagini in movimento
videoconferenza
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WWW
accesso a reti intranet
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UMTS- caratteristiche
f=2 GHz (International Telecommunications Union)
Banda =5 MHz (up-link e down-link)
Chip rate= 3.84 Mchip/s
Tchip=0.26µs
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1850
1900
1950
2000
2050
2100
2150
2200
2250
2010 MHz
ITU Allocations
IMT 2000
IMT 2000
1885 MHz
Europe
2025 MHz
1880 MHz
1850 MHz
China
MSS
UMTS
DECT
GSM 1800
2170 MHz
2110 MHz
1980 MHz
W LL
2170 MHz
W LL
MSS
IMT 2000
GSM 1800
MSS
UMTS
1885 MHz
IMT 2000
MSS
IMT 2000
MSS
1980 MHz
1885 MHz 1918 MHz
Japan
Korea (w/o PHS)
PHS
MSS
IMT 2000
1895 MHz
North
America
2160 MHz
PCS
AA
1850
D
B
E F
C
1900
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AA
D
B
1950
E F
C
MSS
2000
Reserve
2050
2100
M
D
S
2150
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2200
2250
8
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FrequencyDivisionDuplex / TimeDivisionDuplex
f1
Down-link
Up-link
f2
FDD
TDD
f1
Down-link
f1
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Up-link
Tdown
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Tup
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Tecnica
d’accesso
Canalizzazione
Chip rate
Data rate
massimo
Spreading factor
Ricevitore
Trama
Handover
Controllo di
potenza
Modulazione
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UTRA / FDD
UTRA / TDD
W-CDMA
TD-CDMA
5 [MHz]
5 [MHz]
3.84 [Mchip/s]
3.84 [Mchip/s]
384 kb/s
2 Mb/s
4-256
1,2,4,8,16
Rake
Joint Detection
0.667/10/720 [ms]
0.667/10/720 [ms]
soft
hard
Veloce: ogni 0.667
[ms]
lento: ogni 10 [ms]
Down-link: QPSK
Up-link: Doppio
codice BPSK
QPSK
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B node
B node
Iucs
RNC
PST/
ISDN
3G
MSC/VLR
B node
Gs
HLR
B node
B node
RNC
B node
Iups
UTRAN
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Gn
3G
SGSN
GGSN
Packet
data
networks
CORE NETWORK
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Si utilizza in caso di soft handover
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CDMA: concetti di base
 Tutti gli utenti hanno a disposizione simultaneamente l’intera banda
 In ricezione, la separabilità tra i singoli segnali è basata sull’impiego da
parte di ciascun utente di un proprio “codice” per il quale viene moltiplicata
in trasmissione l’informazione d’utente (operazione di espansione dello
spettro o “spreading”)
 Se i codici impiegati sono ortogonali tra loro, il ricevitore è in grado di
isolare e ricostruire nuovamente i flussi informativi dei diversi utenti, con
operazioni semplici.
 A causa del rumore, delle distorsioni introdotte nel canale di propagazione
e delle proprietà non ideali dei codici, il numero massimo di segnali che si
possono sovrapporre è limitato.
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
Nell’operazione di espansione, la sequenza d’informazione con intervallo di ripetizione dei
simboli Tb viene modulata sui livelli antipodali +1 e –1 e moltiplicata per una sequenza
binaria con valori {-1,1}, con intervallo di ripetizione Tc tra i simboli elementari detti
chip.

Il rapporto
Gs=Tb/Tc
è definito come guadagno del processo, in assenza di codifica, o fattore d’espansione
(spreading factor).
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OVSF

Chip rate 3.84 Mchip/s
Data rate
SF
960 kb/s
4
1010
480 kb/s
8
1111
0000
1111
0000
240 kb/s
16
1111
1111
0000
0000
Multi-SF code
1010
● ●
960 kb/s
● ●
480 kb/s
Tempo di simbolo
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240 kb/s
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Scrambling code
Non modifica il chip rate, serve per:
•separare gli utenti in up-link
• separare le celle in down-link
 Numero complessivo

218-1 = 262,143 (numerati da 0 a 262,142)
 Impiegabili

512 insiemi composti da

1 codice primario [n=16i (con i=0…511)].

15 codici secondari [n=16 i+k, ( k=1…15)].
 A ciascuna cella è allocato uno ed un solo codice primario.
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UMTS: Down Link
•
I canali fisici trasmessi contemporaneamente trasportano sia i canali
logici relativi alle informazioni d’utente (dati) sia i canali di per adattare
il ricevitore alle caratteristiche del canale (Common Pilot Channel)
Ch1
G1
Ch2
S
G2
ChM
GM
S
P-SCH
GP
S-SCH
GS
I canali di sincronizzazione vengono aggiunti al flusso dati in down link
senza essere codificati perché essendo i primi canali letti dal terminale,
quest’ultimo non può conoscere il codice di codifica prima di sincronizzarsi
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Power control
Tutti gli utenti sono sovrapposti in frequenza e nel tempo
può accadere che per la diversa distanza dalla BS (near-far) o
per effetto del fading un utente sia ricevuto con una potenza
molto maggiore degli altri e disturbi tutti gli altri.
POWER CONTROL
La BS effettua quindi una misura della potenza ricevuta dal mobile e
comanda l’incremento o la riduzione di potenza trasmessa
per mantenere P1 e P2 uguali
P1
P2
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