Simulador de un sistema de Simulador de un sistema de comunicaciones W-CDMA de comunicaciones W-CDMA de

UMTSUMTS

Proyecto fin de Proyecto fin de carreracarrera

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Área de Teoría de la Señal y Comunicaciones

AUTOR: José Luis Benítez JiménezTUTOR: Carlos Crespo Cadenas

Diciembre de 2004

ÍndiceÍndice

Alcance del proyectoAlcance del proyecto Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA Simulador en MatlabSimulador en Matlab Casos prácticosCasos prácticos Conclusiones y líneas futurasConclusiones y líneas futuras

Alcance del proyectoAlcance del proyecto

Diseño de plataforma para simular Diseño de plataforma para simular sistema genérico de sistema genérico de comunicaciones UMTScomunicaciones UMTS

– Modelar: Transmisión, Recepción y CanalModelar: Transmisión, Recepción y Canal

– Visualizar, comparar y analizar resultadosVisualizar, comparar y analizar resultados

Entorno visual sencilloEntorno visual sencillo

- Interfaz Gráfica de Usuario de Matlab- Interfaz Gráfica de Usuario de Matlab

Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA AAcceso cceso MMúltiple por últiple por DDivisión de ivisión de CCódigoódigo

Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA

Espectro ensanchadoEspectro ensanchado

WWideband ideband ≡≡ BBanda anda AAncha (5 MHz)ncha (5 MHz)

W = SF ∙ Rb

Tc = Tb / SF

Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA Códigos de expansiónCódigos de expansión

GoldGold Familia de secuencias PNFamilia de secuencias PN Suma de secuencias Suma de secuencias preferidas de periodo ppreferidas de periodo p Existen p+2 secuencias Existen p+2 secuencias GoldGold Buenas correlacionesBuenas correlaciones

Walsh (OVSF)Walsh (OVSF) Secuencias mutuamente Secuencias mutuamente ortogonalesortogonales Matrices de Walsh-Matrices de Walsh-HadamardHadamard SF códigos de longitud SFSF códigos de longitud SF Malas propiedades Malas propiedades espectralesespectrales

* Idealmente ortogonales * Idealmente ortogonales para anular MAIpara anular MAI

Códigos de scramblingCódigos de scrambling

* Pseudoaleatorios para * Pseudoaleatorios para mejorar características mejorar características espectralesespectrales

Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA Canal de comunicaciones móviles Canal de comunicaciones móviles Multitrayecto

1. Dispersión temporal (ISI)1. Dispersión temporal (ISI)

2. Variabilidad del canal2. Variabilidad del canal

Receptor Rake

• Se adapta al canal combatiendo multitrayectoSe adapta al canal combatiendo multitrayecto

• L ramas que multiplican la señal por réplica local L ramas que multiplican la señal por réplica local

desplazadadesplazada

• Se compensan desfasajes y atenuaciones y se Se compensan desfasajes y atenuaciones y se

integranintegran

Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA

Características Características UMTS/3GUMTS/3G

ModulacióModulaciónn

QPSK en DLQPSK en DL BPSK en ULBPSK en UL

PulsoPulsoRaíz de coseno alzado con Raíz de coseno alzado con

αα==0,220,22

CódigoCódigo Walsh, Walsh, ensanchadoensanchado

Gold, Gold, scramblingscrambling

Factor de Factor de ensanchadensanchadoo

SF = 4 - 512SF = 4 - 512

Tasa de Tasa de chipchip 3,84 Mcps3,84 Mcps

Simulador en MatlabSimulador en Matlab

Menú principalMenú principal

Simulador en MatlabSimulador en Matlab

TransmisorTransmisor

Simulador en MatlabSimulador en Matlab

CanalCanal

Simulador en MatlabSimulador en Matlab

ReceptorReceptor

Casos prácticos ICasos prácticos I

AWGN

Filtro Adaptado

Walsh Mala autocorrelación de código walshMala autocorrelación de código walsh

Poca dispersión debido a alta SNRPoca dispersión debido a alta SNR

Probabilidad de error similar a la teóricaProbabilidad de error similar a la teórica

Casos prácticos IICasos prácticos II

Multitrayecto

Filtro Adaptado

Gold Lóbulos secundarios inferioresLóbulos secundarios inferiores

Alta dispersión de constelaciónAlta dispersión de constelación

Errores aumentan con multitrayectoErrores aumentan con multitrayecto

Casos prácticos IIICasos prácticos III

Multitrayecto

Rake

Aleatorio

ConclusionesConclusiones

Técnica de accesoTécnica de acceso W-CDMAW-CDMA

Receptor óptimo Receptor óptimo según canalsegún canal

AWGN Multitrayecto

VSVS

Utilidad del Utilidad del simulador simulador diseñadodiseñado

Líneas futuras de Líneas futuras de investigacióninvestigación

Varios usuarios Varios usuarios transmisorestransmisores

Herramientas Herramientas de laboratoriode laboratorio

• Generador de onda

• Controlar medidas desde simulador

• Hallar probabilidad de error real

• Códigos ortogonales para reducir MAI

• Códigos scrambling para espectro

• Error con rake

Canal más Canal más complejocomplejo

• Efecto doppler

• Estimación de retrasos en el canal

• Estimación de la atenuación del canal

FinFin

Agradecimientos:

A mi familia,

A mi novia,

A mis amigos,

A mi tutor

José Luis Benítez Jiménez

Diciembre 2004