Técnicas de Ingeniería de Radio en Sistemas Móviles

Las técnicas de ingeniería de radio en sistemas móviles están destinadas a contrarrestar los efectos adversos del canal de radio para conseguir la calidad deseada. Algunas de estas técnicas son:

Control de Potencia

Al desplazarse, los terminales móviles (MS) se encontrarán a diferentes distancias de la estación base (BS) a lo largo del tiempo. Si la potencia de transmisión es constante, la potencia media recibida varía a lo largo del tiempo a medida que el MS se aleja. Existen dos tipos de control de potencia:

Control de Potencia Media

Pretende ajustar la potencia de transmisión para compensar los desvanecimientos lentos y las pérdidas de trayecto que determinan la potencia media local recibida (permanecen los desvanecimientos rápidos).

Control de Potencia Instantánea

El ajuste de la potencia de transmisión intenta compensar los desvanecimientos rápidos. El canal deja de ser Rayleigh y pasa a ser gaussiano.

Lazo Abierto

UL y DL a distinta frecuencia. La BS envía una señal piloto de referencia y de potencia conocida. El MS detecta el piloto y mide su potencia media. El MS estima las pérdidas, y la potencia de transmisión del MS, al tratarse de un control de potencia media, viene dada por la estimación anterior.

Lazo Cerrado

La potencia de transmisión del UL se decide de acuerdo a la realimentación recibida de la BS. El MS transmite en el instante t a una potencia. La BS mide la potencia recibida. La BS le indica al MS si aumentar, disminuir o no modificar la potencia. El MS ajusta la potencia de transmisión para t + incremento de t.

Out Loop

Produce cambios en una escala temporal mucho más lenta que los de control de potencia.

Ecualización

Cuando la dispersión de retardo es superior al ancho de banda de coherencia, existirá Interferencia Intersímbolo (ISI). Es necesario un filtro ecualizador. La estimación del canal se basa en que la secuencia de entrenamiento tiene la propiedad de que su autocorrelación tiene un pico en el origen. La duración de la ráfaga < Tc.

Codificación de Canal y Entrelazado

Añade redundancia para que en recepción se pueda usar para detectar y corregir errores en bits reducidos. La tasa del código es el cociente entre los bits útiles y los bits transmitidos. Cuando el desvanecimiento es profundo se producen ráfagas con muchos bits erróneos consecutivos.

Modulación y Codificación Adaptativas

Pretenden aprovechar las condiciones favorables del canal para reducir el número de bits de redundancia y aumentar los bits de datos del usuario manteniendo el ancho de banda.

Diversidad

Incrementa la robustez frente a desvanecimientos multicamino (Rayleigh) combinando señales recibidas a través de dos o más caminos de propagación. La potencia media es igual en cada rama. El número de caminos incorrelados es igual al orden de diversidad. Tipos (las más usadas son las dos primeras):

• Diversidad Espacial: Las señales provienen de antenas suficientemente separadas (>λ/2).
• Diversidad de Polarización: Las señales provienen de antenas con polarizaciones cruzadas.
• Diversidad Angular: Las señales provienen de antenas directivas que cubren diferentes ángulos en recepción.
• Diversidad en Frecuencia: Las señales son transmitidas a frecuencias suficientemente separadas para presentar condiciones de canal incorreladas.
• Diversidad Temporal: Las señales son transmitidas en tiempos suficientemente separados para presentar condiciones de canal incorreladas.

Ganancia de Diversidad

Reducción de la SNR media necesaria en un sistema con diversidad frente a uno sin ella. La diversidad en transmisión se consigue enviando la señal a través de múltiples antenas mientras que en el receptor solo hay una antena.

Multiplexado Espacial (MIMO)

Uso de múltiples antenas en recepción (Rx) y transmisión (Tx) para lograr la transmisión simultánea de múltiples flujos de información explotando la incorrelación del canal entre las parejas de antenas Rx y Tx.