Optimización de la Transmisión en Redes Móviles: GSM, MIMO y HSPA

El GSM requiere un igualador, un componente esencial en los sistemas de transmisión, recepción y modulación. Este igualador actúa como un filtro inverso, amplificando las componentes frecuenciales más atenuadas y viceversa. En el contexto del GSM, su función principal es mitigar la interferencia intersimbólica causada por la multipropagación del canal.

Etapas para Contrarrestar Desvanecimientos

En el transmisor, un mezclador convierte la señal de frecuencia intermedia (IF) a la frecuencia de radio (RF) de 900 MHz utilizada por el GSM. Posteriormente, un amplificador incrementa la potencia de la señal hasta el nivel requerido por la estación base (BTS). Finalmente, un filtro en la salida minimiza la señal para evitar interferencias con otros canales.

¿Qué es MIMO?

MIMO (Multiple Input Multiple Output) es una técnica empleada en redes 4G que utiliza múltiples antenas tanto en el transmisor como en el receptor. Cada antena transmisora envía la señal a todas las receptoras, y una vez finalizada la transmisión, las antenas receptoras recuperan la información original. Existen dos tipos principales de MIMO:

Multiplexación Espacial

Una señal de alta velocidad se divide en múltiples señales de menor velocidad. Cada una de estas señales se transmite a través de una antena diferente, pero en la misma frecuencia. Las antenas receptoras pueden separar estas señales en canales paralelos. El número de señales depende del número de antenas.

Codificación Espacio-Tiempo

Esta técnica se utiliza cuando el transmisor no tiene conocimiento del canal. La señal se envía a través de todas las antenas, obteniendo así diversidad y un sistema más robusto.

Diferencias entre Canales Físicos UMTS y HSDPA

HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) introduce seis mejoras significativas con respecto a UMTS:

1. Control de Potencia: En HSDPA se elimina el control de potencia, pero para mantener la calidad del canal, se ajusta la modulación y codificación según la información recibida por el canal de señalización UL.
2. Modulación: UMTS solo utiliza modulación QPSK, mientras que HSDPA puede usar QPSK, 16QAM en UL y 64QAM en DL, lo que permite mayores velocidades de transmisión.
3. Planificación de Paquetes: En UMTS, la planificación se realiza en el RNC, mientras que en HSDPA la realiza la BTS. Esto permite que un único usuario transmita y reciba tantos datos como el canal permita, mejorando la calidad. La separación de usuarios en HSDPA es tanto por códigos como temporal.
4. Asignación de Códigos: HSDPA puede asignar más de un código a cada usuario, cambiando el número de códigos asignados cada 2 ms (de 0 a 16). Este intervalo es más corto que los 10-20-40 ms de UMTS.
5. Retransmisiones: Mientras que en UMTS las retransmisiones se realizaban a nivel RLC, HSDPA las incorpora también en la capa física, llevadas a cabo por las BTS. Utiliza mecanismos HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) y SAW (Stop and Wait). En HARQ, los mensajes erróneos no se descartan, sino que se utilizan para reconstruir la información.
6. MIMO: HSDPA permite el uso de MIMO con dos antenas en el nodo B y dos en el terminal (MIMO 2x2), alcanzando velocidades de hasta 28 Mbps.

Etapas del Procesamiento de la Señal

Las etapas del procesamiento de la señal son:

Codificador fuente → Codificador canal → Entrelazado → Modulador → Transmisor (Tx) → Diversidad de recepción (Rx) → Igualador → Demodulador → Desentrelazado → Descodificador canal → Descodificador fuente.

• Codificador fuente: Transforma la señal analógica a digital, minimizando la tasa de transmisión requerida sin sacrificar la calidad.
• Codificador de canal: Aplica técnicas para mejorar la BER (Bit Error Rate) sin aumentar la potencia, introduciendo ganancia de codificación.
• Entrelazado: Separa los bits correlativos a una distancia mayor que el tiempo de coherencia del canal, sin añadir redundancia.
• Modulador: Codifica la señal de la fuente de información para la transmisión.
• Igualador: Actúa como un filtro inverso, amplificando las componentes más atenuadas de la señal.
• Demodulador: Transforma la señal recibida en la señal original, invirtiendo la modulación.
• Desentrelazado: Realiza la función inversa del entrelazado.