Canales y tramas de las comunicaciones móviles, parte 2

27 febrero 2009 at 14:33 2 comentarios

Seguramente algunos términos que habréis visto en la anterior entrada (time-slot, ráfaga…) no os han quedado claros. Pero no pasa nada, porque para eso está la segunda parte, donde vamos a hablar un poco sobre las tramas empleadas en comunicaciones móviles, centrándonos en las así llamadas ráfagas.

Tramas

En comunicaciones móviles, cada portadora contiene tramas de 8 intervalos llamados time-slots (TS), numerados del 0 al 7, cada uno de 577 μs (unos 156’25 bits por TS si la portadora de RF modulada va a una velocidad de 270’838 Kbps). ), con acceso múltiple por división de tiempo (TDMA, Time Division Multiple Access). Cada canal físico transporta canales lógicos de tráfico y señalización.

Las tramas se pueden agrupar de diversas formas:

  • Multitrama: puede agrupar 26 ó 51 tramas, cada una con 8 intervalos.
  • Supertrama: agrupa 1326 tramas (51 multitramas de 26 ó 26 multitramas de 51).
  • Hipertrama: agrupa 2715648 tramas (2048 supertramas).

Como nota curiosa, las tramas se numeran referidas a la hipertrama.

Ráfagas

Tal y como se vio en la anterior entrada, cada tipo canal se reparte en diversos intervalos de tiempo. Estos canales utilizan ráfagas, que son el formato de información dentro del intervalo de tiempo de cada trama. Cada usuario transmite una ráfaga de datos durante su TS asignado, igual a la parte útil más el período de guarda.

Existen diversos tipos de ráfagas:

Ráfaga normal (Normal burst)

Esta ráfaga es usada tanto en canales de tráfico (TCH) como en canales de control (CCH), excepto FCCH, SCH y RACH. Su estructura es la siguiente:

  • TB son los bits de cabecera y de cola (tail bits). Son siempre 000, patrón de inicio/fin para el algoritmo del ecualizador.
  • Los datos cifrados son 114 bits de información de datos o voz codificada. Están protegidos frente a escuchas y se dividen en dos grupos de 57 bits. Cada grupo tiene al principio un bit indicador (stealing flag) que indica si los 57 bits siguientes son de información o FACCH.
  • La secuencia de entrenamiento, situada entre ambos grupos de datos cifrados, es conocida por el receptor. Sirve para evaluar la respuesta del canal y adaptar el ecualizador*.
  • El período de guarda, de unos 30 μs. Este período, combinado con un adelantamiento en el tiempo (time advance) del envío de la ráfaga evita colisiones entre ráfagas que podrían resultar en mezcla y pérdida de información y que, por supuesto, la comunicación fracase.

Ráfaga de corrección de frecuencia (Frequency correction burst)

Esta ráfaga es usada por el canal de control de frecuencia, FCCH, y permite la sincronización del móvil ajustando su frecuencia. Su estructura es la siguiente:

  • Bits de cabecera y cola (TB).
  • Bits fijos. Son todos cero.
  • Período de guarda de unos 30 μs.

Ráfaga de sincronización (Synchronization burst)

Esta ráfaga es usada por el canal de sincronización, SCH. Su estructura es la siguiente:

  • Bits de cabecera y cola (TB).
  • Datos cifrados. En estos datos se encuentran tanto el código de identificación de la PLMN como el código de identificación de la estación base (BSIC).
  • Secuencia de sincronización entre los dos grupos de datos cifrados.
  • Período de guarda de unos 30 μs.

Ráfaga de acceso (Access burst)

Esta ráfaga es usada por el canal de acceso aleatorio, RACH. Su estructura es la siguiente:

  • Bits de cabecera y cola (TB). En este caso, tenemos 8 bits de cabecera y 3 de cola, en vez de 3 en ambos.
  • Secuencia de sincronización.
  • Datos cifrados, que contienen información de acceso e identidad del dispositivo móvil.
  • Período de guarda de unos 252 μs.La primera vez que accede el móvil puede hacerlo mal e incluso estar lejos del límite de la estación base, con lo que puede llegar tarde y meterse en un intervalo que no es el suyo. Es por eso que necesita una guarda mayor.

Ráfaga de relleno (Dummy burst)

Esta ráfaga no contiene información útil. Se transmite únicamente cuando no se están empleando los canales y hay que mantenerlos ocupados. Su estructura es la misma que la de una ráfaga normal, pero los datos cifrados son sustituidos por una secuencia fija:

Anexo

*Ecualizador

En un receptor óptimo se persigue la adaptación al tipo de canal. Si el comportamiento del canal es desconocido, se puede crear un modelo matemático del canal, el filtro. Para conocer las características del filtro, se introduce una señal conocida (de entrenamiento) en el filtro y observa la salida.

Los ecualizadores son un tipo de filtro ajustable capaz de trabajar en un medio desconocido y variante con el tiempo, basándose en un algoritmo en tiempo real recursivo para actualizar los coeficientes. Al conocer los datos, el ecualizador puede crear el modelo de canal y calcular la secuencia transmitida más probable.

El ecualizador utiliza una función de entrenamiento y de seguimiento. En cada ráfaga se envía una secuencia de entrenamiento, empleándose un reentrenamiento periódico.

La norma GSM no especifica qué ecualizador usar.

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Canales y tramas de las comunicaciones móviles, parte 1 Hoy toca algo más personal…

2 comentarios Add your own

  • 1. errante  |  27 febrero 2009 en 20:18

    Deduzco que las Comunicaciones Móviles las tienes aprobadas 😀

  • 2. Draug  |  1 marzo 2009 en 21:36

    Y bien aprobadas, además. 🙂 Aunque la verdad es que si esta semana la he dedicado a las comunicaciones móviles ha sido un poco de casualidad, porque el lunes no tenía nada preparado y me decanté por ello… y luego me doy la vena de seguirlo el miércoles y el viernes.

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