La ciudad es dividida en pequeñas células o celdas.

Cada celda generalmente tiene un tamaño de 26 kilómetros cuadrados.

Las celdas son normalmente diseñadas como hexágonos (figuras de seis lados), en una gran rejilla de hexágonos.

Permite la re-utilización de frecuencias a través de la ciudad, con lo que miles de personas pueden usar los teléfonos al mismo tiempo.

En un sistema típico de telefonía análoga de los Estados Unidos, la compañía recibe alrededor de 800 frecuencias para usar en cada ciudad.

•Cada celda tiene una estación base que consiste de una torre y un pequeño local que contiene el equipo de radio.

•Cada celda en un sistema análogo utiliza un séptimo de los canales de voz disponibles.

• Eso es, una celda, más las seis celdas que la rodean en un arreglo hexagonal, cada una utilizando un séptimo de los canales disponibles para que cada celda tenga un grupo único de frecuencias y no haya colisiones:

COMO FUNCIONA UN TELEFONO CELULAR

Un proveedor de servicio celular típicamente recibe 832 radio frecuencias para utilizar en una ciudad.

Cada teléfono celular utiliza dos frecuencias por llamada, por lo que típicamente hay 395 canales de voz por portador de señal. (las 42 frecuencias restantes son utilizadas como canales de control).

Por lo tanto, cada celda tiene alrededor de 56 canales de voz disponibles.

Las transmisiones de la base central y de los teléfonos en la misma celda no salen de ésta. Por lo tanto, cada celda puede re-utilizar las mismas 56 frecuencias a través de la ciudad.

Acceso: FDMA, TDMA, CDMA.

Alta capacidad de servicio: Capacidad para dar servicio de tráfico a varios miles de usuarios dentro de una zona determinada y con un espectro asignado (Algunos cientos de canales de voz).

Uso eficiente del espectro: Uso eficiente de un recurso muy limitado como es el espectro de radio asignado al uso público.

Adaptabilidad a la densidad de tráfico: La densidad de tráfico varía en los distintos puntos de un área de servicio, el sistema se tiene que adaptar a estas variaciones.

Compatibilidad: Seguir un estándar, de forma tal de proveer el mismo servicio básico, con las mismas normas de operación a lo largo de todo el país.

Facilidad de extensión: Se trata que un usuario pueda cambiar de área de servicio pasando a una distinta y tener la posibilidad de comunicarse. Roaming

Servicio a vehículos y portátiles.

Calidad de servicio: Implica seguir niveles estándares de bloqueo y calidad de voz.

Accesible al usuario: Es decir que el costo del servicio pueda ser afrontado por un gran número de personas.

En los sistemas celulares, el área de cobertura de un operador es dividida en celdas. Una celda corresponde a una zona cubierta por un transmisor o una pequeña colección de transmisores.

El tamaño de la celda depende de la potencia del transmisor, banda de frecuencia utilizada, altura y posición de la torre de la antena, el tipo de antena, la topografía del área y la sensibilidad del radio receptor.

Un canal de radio consiste en un par de frecuencias, una en cada dirección de transmisión, que son usadas para una operación full-duplex.

Un canal de radio en particular, F1, es usado en una zona geográfica llamada celda, C1, con un radio de cobertura R.

Este mismo canal puede ser usado en otra celda con el mismo radio de cobertura a una distancia D de separación

Con el fin de trabajar apropiadamente un sistema celular debe seguir dos condiciones:• El nivel de potencia del transmisor dentro de una celda debe estar limitado con el fin de reducir la interferencia entre transmisores de celdas vecinas.•Celdas vecinas no pueden compartir los mismos canales. Con el fin de reducir la interferencia las frecuencias pueden ser re-usadas siguiendo ciertas reglas.

El principal propósito de definir células es delinear zonas en las cuales cada canal es usado. Es necesario un grado de confinación geográfica del canal para evitar la interferencia co-canal.

Las zonas amorfas mostradas en la Figura podrían ser aceptables para sistemas que no se modifiquen. En la práctica, es necesaria una estructura geométricamente que facilite la adaptación al crecimiento del tráfico.

La división en celdas permite concentrar mayor número de canales en las zonas de mayor demanda. Tomando una demanda equilibrada si tenemos N canales asignados y lo dividimos en K juegos, luego cada juego tendrá S=N/K canales.

Si una celda esta cubierta por una antena isotrópica ubicada en el centro, se puede pensar la célula como de forma circular.

A este tipo de células se las conoce como células omnidireccionales En este caso, existe solapamiento o bien zonas sin cobertura

Un sistema podría estar diseñado con células en forma de cuadrados o triángulos equiláteros Laboratorios Bell adoptaron la forma de hexágono. En este caso, en una matriz de celdas no existe solapamiento ni espacios vacíos.

Es necesario un grado de confinación geográfica del canal para evitar la interferencia co-canal.

Al área formada por K celdas adyacentes que utilizan canales diferentes, se lo llama cluster. Tal como se muestra en la Figura 1. 4.

Se define factor de reducción de interferencia co-canal o tasa de re-uso co-canal q como:

q= D R Esta tasa tiene impacto en dos puntos importantes del sistema: la

calidad de transmisión y la cantidad de usuarios que pueden ser atendidos por el sistema (capacidad del sistema)

Cuanto más grande es la relación D/R menor será la interferencia co-canal, por ende habrá mejor calidad de transmisión.

Cuanto más pequeña sea la relación D/R más grande será la capacidad del sistema, ya que la cantidad de canales (S=N/K) asignados a una celda será mayor.

La mínima distancia que permite reusar la misma frecuencia depende de muchos factores, tales como el número de celdas co-canales en la vecindad de la celda central, la característica geográfica del terreno circundante, la altura de la antena, y la potencia transmitida en cada celda.

La distancia D de reuso de frecuencia puede ser determinada mediante

D = (3.K)1/2.R

donde K es el número de celdas por cluster o patrón de reuso de frecuencia mostrado en la Figura 1. 5.

Patrón de re-uso de N celdas

Si todas las estaciones bases transmiten con la misma potencia, entonces un incremento de K, manteniendo el radio R de la celda produce un incremento de la distancia D (distancia entre celdas co-canales). Este incremento de D reduce la posibilidad de que se produzca interferencia co-canal.

Teóricamente un valor elevado de K es deseado. No obstante el número de canales asignados es fijo. Cuando K es demasiado grande, el número de canales asignado a cada una de las K celdas se hace pequeño, esto provoca una ineficiencia de trunking

Para diagramar la asignación de canales en los distintos clusters, se utilizan dos números enteros: i, j con i ≥ j llamados parámetros de desplazamiento.

Método práctico: Tomando una celda como referencia, en este caso A, se cuentan i celdas a lo largo de la cadena de hexágono partiendo de uno de los lados de la celda referencia, luego se gira en contra de las agujas del reloj 60° y se cuentan j celdas más. La celda referencia y esta ultima son celdas co-canal.

Las celdas co-canales también pueden encontrarse avanzando primero j celdas, luego girando y avanzando i celdas a favor de las agujas del reloj.

El número K de celdas por grupo (cluster) es un parámetro de gran interés, porque en un sistema práctico determina cuantos conjuntos de canales deben ser formados.

K = i2 + i. j + j2

Macroceldas: Son celdas grandes, para áreas con población dispersa.

Microceldas: Estas celdas son usadas para áreas densamente pobladas. Dividiendo las zonas en pequeñas áreas, el número de canales disponibles aumenta y por lo tanto la capacidad de las celdas. El nivel de potencia de los transmisores usados en estas celdas es menor, reduciendo la posibilidad de interferencia entre celdas vecinas.

Celdas Selectivas: No siempre es de utilidad definir celdas con una cobertura de 360 grados. En algunos casos, celdas con una forma particular de cobertura son necesarias. Un ejemplo típico de celdas selectivas son las ubicadas a la entrada de un túnel donde la cobertura de 360 grados no es necesaria. En ese caso se usa una celda selectiva con una cobertura de 120 grados.

Celdas Paraguas:

Un camino, tipo autopista, puede cruzar pequeñas celdas produciendo así un gran número de handoffs entre diferentes celdas vecinas.

El nivel de potencia dentro de una celda umbrella es aumentado en comparación con la potencia usada en una microcelda. Cuando la velocidad del móvil es muy alta, el móvil es manejado por la celda paraguas. El móvil estará luego en la misma celda, reduciendo así la cantidad de handoffs realizados en la red. Las características de propagación del móvil ayudan a visualizar y detectar la elevada velocidad.