UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

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1 UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DESCARGA DE DATOS A ALTA VELOCIDAD CON HSDPA SOBRE UMTS MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CÍVIL ELÉCTRICO PABLO FELIPE GOFFARD MOLINA PROFESOR GUÍA: Sr. PATRICIO VALENZUELA CANO. MIEMBROS DE LA COMISIÓN: Sr. HELMUTH THIEMER W. Sr. JOSÉ MIGUEL TORRES T. SANTIAGO DE CHILE ENERO 2007

2 UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DESCARGA DE DATOS A ALTA VELOCIDAD CON HSDPA SOBRE UMTS PABLO FELIPE GOFFARD MOLINA COMISIÓN EXAMINADORA CALIFICACIONES NOTA (nº) (Letras) FIRMA PROFESOR GUÍA SR. PATRICIO VALENZUELA CANO : PROFESOR CO-GUÍA SR. HELMUTH THIEMER WILCKENS : PROFESOR INTEGRANTE SR. JOSÉ MIGUEL TORRES TORAL : NOTA FINAL EXAMEN DE TÍTULO : MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL ELECTRICISTA SANTIAGO DE CHILE ENERO 2007

3 RESUMEN DE LA MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL ELECTRICISTA POR: PABLO GOFFARD M. FECHA: 10/01/2007 PROF. GUÍA: Sr. PATRICIO VALENZUELA DESCARGA DE DATOS A ALTA VELOCIDAD CON HSDPA SOBRE UMTS El objetivo general del presente trabajo de título es estudiar la tecnología de tercera generación de telefonía móvil, HSDPA, tanto en un contexto técnico como en sus implicancias sobre los usuarios, y en particular, sobre el mercado chileno, para analizar su ingreso a éste. La tecnología que predomina actualmente en las redes de telefonía móvil en Chile y en el mundo es GSM, tecnología de segunda generación, o 2G, que ha sido un gran impulsor del rápido crecimiento de este mercado. Y junto con un crecimiento en el número de usuarios, también se crean nuevos servicios, y se hace necesaria una nueva tecnología que permita tasas de transferencia de datos suficientes para, entre otras cosas, la videotelefonía o la navegación en Internet a velocidades comparables con accesos fijos de banda ancha. UMTS marca la evolución de GSM hacia la tercera generación, también llamada 3G, y ya es usada por cerca de cien millones de usuarios alrededor del mundo. Por estas razones se comienza con un breve estudio de las redes GSM, para luego pasar a UMTS, en cuanto a su arquitectura de red y en cuanto a su interfaz aérea. El estudio de la arquitectura resulta importante para entender los cambios que significa actualizar una red GSM a UMTS. La interfaz aérea toma importancia al pasar al estudio de HSDPA. HSDPA permite aumentar considerablemente la velocidad de transmisión de datos en el enlace descendente con respecto a la primera versión de UMTS. Se estudian los mecanismos que llevan a lograr este aumento, los cuales se concentran en la interfaz aérea de UMTS. Comprendido esto, se revisan los servicios que marcan la diferencia entre las tecnologías de segunda generación y UMTS/HSDPA, y cómo las características de esta última hacen posible su prestación. Para analizar el ingreso y desarrollo de la tercera generación en Chile, se estudia la situación actual del mercado nacional, con ya más de 12 millones de usuarios, una gran variedad de servicios, y la reciente incorporación de HSDPA como solución de conectividad a Internet para clientes de ENTEL PCS. A su vez, a modo de antecedentes, se revisa la evolución de los operadores de GSM a nivel mundial que ya han migrado a tecnologías de tercera generación. Se concluye que la tercera generación es el camino que seguirán todos los operadores nacionales en el futuro, y que la tecnología UMTS/HSDPA será la encargada de proveer los servicios que motivarán a los usuarios a adoptar esta nueva alternativa de conexión.

4 A mi familia

5 AGRADECIMIENTOS Si a alguien debo agradecer luego de todo este tiempo es a mi familia, por su constante, como decirlo en sólo una palabra, presencia. A mi madre y a mi hermano Julio, que han sido fundamentales en el día a día. También tengo que agradecer a mi padre, que sólo alcanzó a verme entrar a eléctrica, pero que su forma de enfrentar la vida ha marcado el rumbo en la mía. Gracias por todo lo enseñado. Le agradezco también a mi tía Toyi y al tío Julio, así como a Julio, Loreto, Marisol y Rodrigo, por todo el apoyo brindado. Y por la nueva alegría que ha traído, también mis agradecimientos se extienden a Vicente. Y por su puesto, en el otro extremo, a Ernesto, que no dejará de sorprendernos. También me es natural darle las gracias a mis compañeros, que no imagino cómo habría llegado a esta instancia sin su ayuda. A mis compañeros de primer año, a mis compañeros de eléctrica, a la gente del Laboratorio de Telecomunicaciones, y en particular, a Jaime y Marco, con quienes compartimos en lo académico y lo externo a lo largo todos estos años. Además, le quiero dar las gracias a Alejandra que, de una u otra forma, vino a arreglar mi vida. Pero definitivamente esta memoria no existiría si no fuera por mi profesor, Patricio Valenzuela, a quien agradezco su disposición, sus conocimientos compartidos, y por permitirme realizar este trabajo.

6 ÍNDICE DE CONTENIDO Introducción Redes GSM/GPRS/EDGE GSM GPRS EDGE Redes UMTS Arquitectura de una Red UMTS User Equipment Access Network Core Network IMS: IP Multimedia Subsystem Interfaz radioeléctrica en UMTS Técnica de acceso WCDMA Duplexión Bandas de frecuencia Codificación de Canal, Interleaving y Rate Matching Modulación, Spreading y Scrambling Control de Potencia Ventajas de UMTS High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) Nuevas Técnicas para HSDPA Adaptive Modulation and Coding (AMC) Operación Multi-Código Hybrid ARQ Programación Rápida Terminales Servicios con HSDPA Diferenciación de Calidad de Servicio (QoS) en UMTS Streaming de Video Videotelefonía iv

7 Mensajería Multimedia (MMS) Internet Descarga de Contenidos Juegos en Línea HSDPA Rel MIMO para HSDPA Más Allá de HSDPA E-DCH LTE SAE Evolución de HSPA (HSPA+) Comparación de Tecnologías CDMA WiMAX UMTS/HSDPA en Chile Contexto Mundial Escenario Latinoamericano El Caso Chileno Análisis del Sector Asignación de Frecuencias La Tercera Generación en Chile Conclusiones Referencias Anexos Anexo A: Resumen de Resultados de los Releases del 3GPP Anexo B: Cadena de Codificación de Canal en UMTS B.1. Modo FDD enlace ascendente y modo TDD B.2. Modo FDD enlace descendente Anexo C: Despliegue de UMTS y HSDPA en el Mundo C.1. Caso de América Latina C.2. Nivel Mundial v

8 ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Figura 1 : Arquitectura de red GSM... 4 Figura 2 : Arquitectura de red GSM/GPRS... 6 Figura 3 : Dominios en una red UMTS Figura 4 : Tres dominios de una red UMTS... 8 Figura 5 : Arquitectura de red GSM/GPRS y UMTS... 8 Figura 6 : Entidades del dominio UE Figura 7 : Arquitectura de IMS Figura 8 : Separación de capas de IMS Figura 9 : Esquema de interleaving por bloque Figura 10 : Árbol de generación de códigos OVSF Figura 11 : Modulación y codificación adaptable con HSDPA Figura 12 : Esquema de SAW de 2 canales Figura 13 : Esquema de SAW de 4 canales Figura 14 : Comparación de R99 y HSDPA en el control de retransmisiones Figura 15 : Distintos teléfonos móviles Figura 16 : Diagrama de bloques de un transmisor MIMO Figura 17 : Comparación de CDMA2000 con UMTS en el manejo de los recursos de radio Figura 18 : Cantidad de suscriptores a nivel mundial por tecnología Figura 19 : Suscriptores por tecnología en Latinoamérica Figura 20 : Participación de mercado de los tres operadores móviles en Chile Figura 21 : Descomposición del tráfico desde y hacia teléfonos móviles Figura 22 : Cadena de codificación de canal en FDD uplink y TDD Figura 23 : Cadena de codificación de canal en FDD downlink vi

9 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 : Bandas de Frecuencias para FDD Tabla 2 : Interleaving: permutación de columnas Tabla 3 : Velocidades alcanzables con HSDPA Tabla 4 : Categorías de terminales HSDPA Tabla 5 : Clases de QoS en UMTS Tabla 6 : Bandas de GSM, también habilitadas para UMTS Tabla 7 : Espectro de frecuencia de cada operador Tabla 8 : Sumario de redes UMTS y HSDPA a nivel mundial Tabla 9 : Despliegue de UMTS y HSDPA a nivel mundial vii

10 ABREVIATURAS Num. 8-PSK: 16QAM: A AMC: AMR: AN: ARIB: ARQ: AuC: B BSC: BSS: BTS: C C/I: CC: CCSA: CDMA: CN: CPICH: CQI: CRC: CS: CSCF: CS-MGW: CSD: Octagonal Phase Shift Keying Quadrature Amplitude Modulation. Adaptive Modulation and Coding. Adaptive Multi-Rate (speech coder) Access Network. Association of Radio Industries and Businesses Japón. Automatic Repeat request (o Automatic Retransmission Query). Authentication Center. Base Station Controller. Base Station Subsystem. Base Transceiver Station. Carrier to Interference ratio. Chase Combining. China Communications Standards Association. Code Division Multiple Access Core Network. Common Pilot Channel. Channel Quality Indicator. Cyclic Redundancy Check. Circuit Switched. Call Session Control Function. Circuit Switched - Media Gateway Function. Circuit Switched Data. D DS-CDMA: Direct Sequence CDMA. DTX: Discontinuous Transmission. E E-DCH: EDGE: EIR: ETSI: F FDD: FDMA: Enhanced Dedicated Channel. Enhanced Data rate for the GSM Evolution. Equipment Identity Register. European Telecommunications Standards Institute. Frequency Division Duplexing. Frequency Division Multiple Access. viii

11 G GERAN: GGSN: GMSC: GMSK: GPRS: GSM: GSM EDGE RAN. Gateway GPRS Support Node. Gateway MSC. Gaussian Minimum Shift Keying. General Packet Radio Service. Global System for Mobile Communications. H HARQ: Hybrid ARQ. HLR: Home Location Register. HSDPA: High Speed Downlink Packet Access. HS-DSCH: High Speed Dedicated Shared Channel. HSPA: High Speed Packet Access. HSPA+: HSPA Evolution. HSS: Home Subscriber Server HSUPA: High Speed Uplink Packet Access. I IEEE: IMS: IP: IR: ITU: L LDI: LTE: M MAC-hs: MBMS: MIMO: MMS: MRFC: MRFP: MS: MSC: O OFDMA: P PCS: PN: PS: PSTN: Q QoS: QPSK: Institute of Electrical and Electronic Engineers. IP Multimedia Subsystem. Internet Protocol. Incremental Redundancy. International Telecommunication Union. Larga Distancia Internacional. Long Term Evolution. High speed Media Access Control. Multimedia Broadcast/Multicast Service. Multiple Input Multiple Output. Multimedia Messaging Service. Multimedia Resource Function Controller. Multimedia Resource Function Processor. Mobile Station. Mobile-services Switching Centre. Orthogonal Frequency Division Multiple Access. Personal Communication Services. Pseudo Noise. Packet Switched. Public Switched Telephone Network. Quality of Service. Quadrature Phase Shift Keying. ix

12 R RAN: RLC: RNC: RNS: Radio Access Network. Radio Link Control. Radio Network Controller. Radio Network Subsystem. S SAE: System Architecture Evolution. SAW: Stop and Wait. SC-FDMA: Single Carrier FDMA. SF: Spreading Factor. SGSN: Serving GPRS Support Node. SIP: Session Initiated Protocol. SMS: Short Messaging Service. SOFDMA: Scalable OFDMA. SR: Selective Repeat. SSCC: Servicios Complementarios. T T1: Standard Committee Estados Unidos. TDD: Time Division Duplexing. TTA: Telecommunication Technology Association Corea. TTC: Telecommunication Technology Committee Japón. TTI: Transmission Time Interval. U UMTS: UTRA: UTRAN: V VLR: VoIP: W WAP: WCDMA: Wi-Fi: WiMAX: Universal Mobile Telephone System. Universal Terrestrial Radio Access. UMTS Terrestrial RAN. Visitor Location Register. Voice over IP. Wireless Application Protocol. Wideband CDMA. Wireless Fidelity. Worldwide Interoperability for Microwave Access. x

13 INTRODUCCIÓN La telefonía móvil ha experimentado un fuerte crecimiento a nivel mundial durante su corta vida. Hoy en día el número de teléfonos móviles en el mundo es superior a millones, algo así como un tercio de la población mundial. En Sudamérica, Chile es el país con mayor crecimiento en el mercado móvil, con ya más de 12 millones de abonados, representando una penetración cercana al 75%, la más alta de la región. Pero el crecimiento no ha sido sólo en cuanto a número de usuarios, sino también en tecnología y servicios. Ahora el teléfono móvil no sólo permite mantener comunicadas a las personas en el día a día, sino también ofrece servicios de conexión a Internet, envío de correo electrónico, y opciones tan variadas como consultar el horóscopo, el valor del dólar, o activar la alarma de la casa remotamente. Más aún, la idea de mantener una video conferencia con un aparato en la palma de la mano ya no es parte de la ciencia ficción, sino una realidad a la cual se podrá acceder en corto plazo. Es que la llamada tercera generación ha abierto un abanico de posibilidades para los usuarios, al lograr velocidades de transferencia que hacen posible aplicaciones que demandan mayor ancho de banda, como la navegación en la web, la descarga de música, o los juegos en línea. De los millones de usuarios de telefonía celular en el mundo, más de 130 millones corresponden a suscriptores de tecnologías de tercera generación, con cerca de 100 millones de usuarios de UMTS, cual es el estándar de tercera generación que marca la evolución de las redes GSM. La denominación de tercera generación, o simplemente 3G, deriva de la evolución que ha vivido la telefonía móvil en su historia, de acuerdo a las principales características que ha ido presentando. La primera generación (1G) fue el conjunto de los primeros sistemas que permitieron la comunicación telefónica sin necesitar de un aparato fijo. Los primeros equipos estaban destinados a operar en automóviles, debido a su gran tamaño, pero evolucionaron a aparatos de menor tamaño, resultando factible ser portados por las personas. Se trataba de sistemas analógicos de baja capacidad basados en técnicas de acceso por división en frecuencia (FDMA), orientados únicamente a la transmisión de voz. Entre la gran cantidad de sistemas desarrollados, destacan AMPS, que operó en Estados Unidos, NMT, en los países nórdicos, y TACS, en el Reino Unido. La segunda generación (2G) marcó el comienzo de los sistemas digitales de telefonía móvil. Se desarrollaron estándares para unificar los sistemas, con el fin de reducir los costos mediante economías de escala, y de permitir el roaming (poder utilizar un mismo aparato en otras redes y otros países). Aquí nace el sistema GSM y el IS-95 (CDMA). La digitalización de los canales permitió aumentar la capacidad de los sistemas, así como hacer posible la transferencia de datos mediante el canal de control. Aquí nace el servicio de mensajes cortos (SMS). Una etapa intermedia antes de llegar a la tercera generación la constituye la llamada 2.5G, cuyas principales innovaciones son los sistemas GPRS y EDGE, aplicables a GSM, que permitieron la conexión a redes de paquetes, y un aumento en las velocidades de transmisión. 1

14 Esto abrió la posibilidad de la navegación en Internet desde el terminal móvil, la descarga de música en formato mp3 y la mensajería multimedia (MMS), entre otros servicios. La tercera generación (3G) posibilita definitivamente la navegación en Internet a velocidades comparables con conexiones de banda ancha, así como la descarga de archivos de tamaño considerable. Dada la velocidad de conexión que ofrece, también posibilita el funcionamiento de servicios de video en tiempo real, como videotelefonía o streaming de video. El principal estándar de tercera generación, en cuanto al número de abonados a nivel global, es el sistema UMTS, que utiliza la técnica de acceso WCDMA. Otra tecnología de tercera generación, operante principalmente en Estados Unidos, es CDMA2000. Esta división de tecnologías no está dada por un estándar formal, sino sólo por una designación histórica. Por lo tanto, se suelen encontrar distintas clasificaciones para un mismo sistema. Por ejemplo, a veces se reconoce a CDMA2000 como parte de 2.5G en su primera versión (CDMA2000 1x RTT), y como 3G las siguientes etapas (CDMA2000 1x EV-DO y 1x EV- DV). Por otro lado, EDGE es frecuentemente considerado como parte de 2.5G dado que no logra las características que ofrece UMTS, y sólo se considera una mejora del estándar GSM, un paso intermedio hacia UMTS. Sin embargo, el estándar ha sido aceptado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) como tecnología de tercera generación, en el marco de IMT La ITU identificó cinco interfaces aéreas aplicables a tecnologías de tercera generación, llamándolas International Mobile Telephony 2000 (IMT-2000), que han quedado definidas en distintas recomendaciones del sector de radiocomunicaciones (ITU-R). Para el sistema UMTS se adoptó una de estas interfaces, la llamada CDMA Direct Spread, también conocida por WCDMA. El desarrollo de la tecnología UMTS ha estado a cargo del proyecto 3GPP, bajo el alero de la ITU. El Third Generation Partnership Project (3GPP) es un acuerdo de colaboración establecido en 1998 que reúne a varios organismos de estandarización conocidos como Socios Organizacionales, los cuales son: ARIB (Japón), CCSA (China), ETSI (Europa), T1 (Estados Unidos), TTA (Corea), y TTC (Japón). El 3GPP se centra en el desarrollo de especificaciones aplicables a sistemas móviles de tercera generación basados en redes de núcleo de GSM, así como las tecnologías de acceso evolucionadas de GSM. El trabajo del 3GPP se ha estructurado en Releases, una suerte de agrupación lógica y cronológica de los resultados a los que se ha llegado. Los primeros releases, o versiones, correspondieron a avances sobre redes GSM, y fue en el Release 99 (R99, marzo de 2000) en donde se estableció originalmente UMTS. Así, a veces se suele hablar de UMTS-R99, con lo cual se quiere especificar que no se incluyen las características incluidas con posterioridad a la red, como por ejemplo HSDPA, que forma parte del Release 5 (Rel-5, junio de 2002). Actualmente, las redes de telefonía móvil en Chile son de segunda generación. Los tres operadores utilizan principalmente el estándar GSM/GPRS, con la inclusión de EDGE en algunas zonas geográficas. La utilización de EDGE hace posible una mejor experiencia en el tráfico de datos con un teléfono móvil, al aumentar considerablemente la velocidad de transmisión. Sin embargo, sigue siendo limitado para aplicaciones como, por ejemplo, videotelefonía, que requerirían velocidades aún mayores para otorgar un servicio aceptable. Esto motiva a una migración hacia una tecnología de tercera generación que permita mayores velocidades en el tráfico de datos. Es aquí donde, por varias razones, aparece UMTS como la evolución lógica para los operadores de GSM en Chile. En primer lugar, y dado que UMTS fue concebido como evolución de GSM, los cambios que se deben introducir en la red no son 2

15 demasiado significativos, representando, en general, una solución económicamente efectiva para los operadores Por otro lado, se observa que éste es el camino que han seguido operadores de redes GSM en otras partes del mundo, principalmente en Europa, adoptando la solución de UMTS sobre sus redes ya desplegadas con EDGE. Por último, la regulación en Chile deja abierta la puerta a esta tecnología como solución de tercera generación. Más adelante se verá en detalle el marco legal que rige esta solución. Pero las exigencias de los usuarios no se quedan ahí, haciendo necesaria una constante evolución en la tecnología, y obligando a UMTS a mejorar las velocidades de transferencia que es capaz de lograr. Así, similar a lo que hace EDGE como mejora de GSM, en la tecnología UMTS se ha lanzado el sistema HSDPA, que no sólo aumenta las velocidades en la descarga de datos para el usuario, sino que además reduce los tiempos de respuesta en la red, facilitando la implementación de servicios interactivos en tiempo real, y optimiza el uso de los recursos, resultando en un aumento en la capacidad de la red. HSDPA ya se está comercializando en Europa y otras partes del mundo, y durante 2007 se seguirán sumando operadores y países que habilitarán este servicio para sus abonados. En Chile, en diciembre de 2006 fue lanzado al mercado el sistema HSDPA por ENTEL PCS, convirtiéndose en la primera red de este tipo en Latinoamérica. En las siguientes páginas se presenta un estudio de la tecnología HSDPA, que permite comprender las características que la han hecho tan atractiva. Para esto, se empieza con una revisión de las redes GSM, punto de partida para UMTS y HSDPA, siguiendo con un análisis más detallado de las características, tanto de arquitectura como de acceso, del estándar UMTS. Con esto, se podrá estudiar cada una de las modificaciones que introduce HSDPA y los servicios que permite ofrecer. Finalmente se termina con un análisis del posible desarrollo de HSDPA en Chile. 3

16 Capítulo 1 1. REDES GSM/GPRS/EDGE Actualmente, la tecnología de telefonía móvil con mayor número de abonados en el mundo es GSM, superando los millones de suscriptores, lo que representa cerca del 80% del mercado global de comunicaciones móviles. Chile no es la excepción, y las tres compañías de telefonía celular que operan en territorio nacional, Movistar, ENTEL y Claro, utilizan el estándar GSM para ofrecer sus servicios, si bien aún persiste una minoría de usuarios utilizando TDMA. Cabe destacar el caso de Claro, que hasta 2005, cuando aún se llamaba Smartcom, utilizaba la tecnología CDMA, pero al ser adquirido por América Móvil, migró hacia GSM, por lo cual se entiende que aún mantiene abonados CDMA GSM Como ya se ha dicho, GSM corresponde al punto de partida de UMTS, y es por esto, sumado a su predominancia en Chile, que se realizará una revisión de esta tecnología, antes de entrar en el estándar UMTS y HSDPA. Se revisa su arquitectura de red, sin mayor detalle, dada su similitud con la arquitectura UMTS que se estudiará en el siguiente capítulo. La tecnología GSM sólo es de segunda generación, destinada a llamadas de voz, y la comunicación se hace por conmutación de circuitos. La arquitectura básica de una red GSM se indica en la Figura 1. Figura 1: Arquitectura de red GSM. 4

17 Se reconocen los siguientes elementos: MS: Mobile Station (Estación móvil). BSS: Base Station Subsystem (Subsistema de estaciones base). BTS: Base Transceiver Station (Estación Base). BSC: Base Station Controller (Controlador de estaciones base). CN: Core Network (Núcleo de la red). MSC: Mobile Switching Centre (Centro de conmutación). GMSC: Gateway MSC. VLR: Visitor Location Register (Registro de abonados visitantes). HLR: Home Location Register (Registro de abonados locales). EIR: Equipment Identity Register (Registro de identificación de equipos). AuC: Authentication Centre (Centro de Autentificación). PSTN: Public Switched Telephone Network (Red Telefónica Pública Conmutada). Um: Interfaz aérea entre MS y BSS. A: Interfaz entre BSS y CN. En términos simples, la señal transmitida por el teléfono móvil (MS) es captada por las antenas, ubicadas en las BTS, las cuales son controladas por un BSC. Este último es el encargado de administrar el handover entre celdas, así como de asignar las frecuencias y time slots para cada comunicación. Al conjunto de estaciones base administradas por un mismo BSC se le denomina BSS. Cada BSC se comunica con el MSC, el cual es el encargado de direccionar el tráfico telefónico, además de comunicarse con otras redes, como por ejemplo, con la red de telefonía fija. El MSC consulta al HLR, AuC, VLR y EIR para validar y dirigir la llamada. La interfaz aérea de GSM utiliza acceso TDMA, con 8 time slots en un ancho de banda de 200 KHz, alcanzando una velocidad de transmisión de 9.6 kbps. Al ser un sistema digital, se permitió primeramente la comunicación de datos mediante el sistema CSD (Circuit Switched Data), asignando un canal para la sesión de datos por circuito conmutado GPRS La inclusión de GPRS hizo posible la utilización de aplicaciones que requieren comunicación por conmutación de paquetes, permitiendo la conexión a redes que utilizan el protocolo IP, como lo es Internet. Así, se hizo posible el envío de fotos desde y hacia un terminal móvil (MMS), así como la descarga de música en formato mp3 y la consulta de , entre otras aplicaciones. La implementación de GPRS significó la inclusión de nuevos nodos en el núcleo de la red, que permitieran el tráfico de paquetes, los cuales, como se ve en la Figura 2, son el SGSN (Serving GPRS Support Node) y el GGSN (Gateway GPRS Support Node). Esto implica una nueva interfaz, Gb, que soporte tráfico de paquetes, quedando la interfaz A exclusivamente para tráfico por conmutación de circuitos, por lo que el MSC sólo se encarga de las llamadas de voz, delegando el tráfico de paquetes al SGSN. 5

18 Así, todo el tráfico generado en el MS llega hasta el BSC, el cual se encarga de dirigirlo hacia el MSC o hacia el SGSN, según corresponda. Con GPRS, se ve incrementada la velocidad de transmisión de datos respecto de CSD, que sólo permitía 9.6 kbps, asignando más de un time slot para la comunicación, y llegando a alcanzar promedios de entre 30 y 40 kbps (típicamente con 4 time slots de capacidad máxima 9.6 kbps) EDGE Figura 2: Arquitectura de red GSM/GPRS. La aplicación de GPRS, no obstante sus beneficios, queda limitada en velocidad, deseándose throughputs más elevados, que no hagan tardar demasiado la descarga de archivos de mediano y gran tamaño. Para aumentar esta tasa de transmisión se ha llevado a cabo una modificación en la interfaz aérea, aumentando su eficiencia espectral. Se trata del sistema EDGE, que permite aumentar la tasa de transmisión teórica (peak) desde 115 kbps (GSM/GPRS sin EDGE) hasta 473 kbps, traduciéndose en throughputs promedio de 100 a 130 kbps (cerca de 30 kbps por time slot). El sistema EDGE comprende un cambio en la modulación, utilizando 8-PSK en vez de GMSK, lo que permite enviar 3 bits por símbolo en vez de sólo 1. Además, contempla distintos esquemas de codificación, ajustando el número de bits dedicados para el manejo de errores y la redundancia en la transmisión. De acuerdo a las condiciones radioeléctricas de la interfaz aérea, la red escogerá el tipo de modulación y esquema de codificación óptimo. Con esto, el throughput por time slot puede variar entre 8.8 kbps y 59.2 kbps. Como EDGE es sólo una mejora en la interfaz aérea, los únicos elementos de la red que deben ser actualizados son los aparatos móviles y las estaciones base. Con EDGE se aumenta considerablemente la velocidad de transmisión de datos, pero aún sigue siendo limitado para aplicaciones como, por ejemplo, videotelefonía, en que se esperarían throughputs de entre 64 y 384 kbps [3]. Por esto, esta tecnología resulta insuficiente para satisfacer todos los requerimientos que demandan los usuarios, y se hace imperiosa la evolución hacia tercera generación. La adopción del estándar UMTS significa el menor impacto sobre la actual red GSM/GPRS de que dispone el operador. En particular, el núcleo de la red GSM/GPRS sólo requiere de una sencilla actualización. 6

19 Capítulo 2 2. REDES UMTS 2.1. Arquitectura de una Red UMTS Desde el punto de vista de arquitectura de red, el 3GPP ha dividido la red en dominios, donde cada dominio representa un conjunto lógico de entidades o partes de la red. Así, en forma genérica, una red UMTS se divide en los dominios indicados en la Figura 3, donde además se nombra cada una de las interfaces que comunican dichos dominios. Home Network Domain [Zu] Cu Uu Iu [ Yu] Serving Network Domain Transit Network Domain USIM Domain Mobile Equipment Domain Access Network Domain Core Network Domain User Equipment Domain Infrastructure Domain Fuente: [1] Figura 3: Dominios en una red UMTS. Sin embargo, normalmente se divide la red en los siguientes tres dominios, para una mejor comprensión de sus características (ver Figura 4): Red de Núcleo (Core Network Domain). Red de Acceso (Access Network Domain). Equipo de Usuario (User Equipment Domain). 7

20 Figura 4: Tres dominios de una red UMTS. Fuente: [1] Figura 5: Arquitectura de red GSM/GPRS y UMTS 8

21 UMTS no contempla nuevas entidades en el núcleo de la red GSM/GPRS, pero sí en la red de acceso y en el terminal de usuario. La Figura 5 muestra la arquitectura de una red UMTS en conjunto con una red GSM/GPRS. En rojo se identifican las nuevas entidades para la red UMTS. Se observa un núcleo de red compartido, pero distintas redes de acceso. Dado que las redes UMTS representan una evolución de las redes GSM, el escenario normal de operación será el mostrado en la Figura 5, de coexistencia de ambas redes, al ir introduciéndose de forma gradual la nueva red de acceso UMTS. Por la red circulará tráfico de conmutación de circuitos y de paquetes, dependiendo de si es tráfico conversacional o de datos, respectivamente. De esta forma, en el núcleo de la red hay entidades que se ocuparán de uno u otro tráfico. En este contexto se definen los dominios de conmutación de circuitos (CS) y de conmutación de paquetes (PS). Cada dominio incluye a las entidades que cumplen funciones de CS o de PS respectivamente. A continuación se describen las funciones de las entidades presentadas en la Figura 5 para una red UMTS, en cada uno de los tres dominios identificados User Equipment Se reconocen las siguientes entidades: USIM (UMTS Subscriber Identity Module): Es la tarjeta, o chip, que representa inequívocamente a un abonado. Contiene información y procedimientos que permiten su identificación y autentificación, además de información para el usuario, como por ejemplo, la agenda telefónica. ME (Mobile Equipment): Contiene las aplicaciones y se encarga de realizar la comunicación de radio. Un abonado puede utilizar los servicios de que dispone con su propio USIM desde distintos MEs. Se subdivide en dos entidades: - MT (Mobile Termination): Se encarga de la comunicación de radio. - TE (Terminal Equipment): Contiene las aplicaciones de extremo a extremo (eventualmente puede ser un laptop conectado a un teléfono móvil). La Figura 6 clarifica las divisiones en el dominio UE. 9

22 MT USIM TE ME UE Fuente: [8] Figura 6: Entidades del dominio UE Access Network Dada la coexistencia de las redes de acceso GSM y UMTS, se reconoce a cada una bajo los nombre GERAN (GSM/EDGE Radio Access Network) y UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network), respectivamente. La red GERAN se comunicará con los MS del estándar GSM mediante la interfaz Um, y con el MSC y el SGSN, según corresponda, mediante las interfaces A y Gb, como ya fue descrito. En tanto la red UTRAN se comunicará con los UE mediante una nueva interfaz aérea Uu, y con el MSC y el SGSN mediante las interfaces Iu-CS e Iu-PS respectivamente. La arquitectura UTRAN presenta la misma forma que la arquitectura GERAN, y sólo se diferencia en sus entidades: Nodo B: Equivalente a una BTS en GERAN, corresponde a un extremo de la interfaz aérea, comunicándose con los UE. Un nodo B puede administrar una o más celdas. Se encarga de la modulación/demodulación y de la codificación CDMA de la señal, además del control de potencia de transmisión de los MEs. RNC (Radio Network Controller): Equivalente a un BSC en GERAN, se comunica con un conjunto de Nodos B y con el MSC o el SGSN. Un RNC y los Nodos B a su cargo definen un RNS (Radio Network Subsystem), al igual que un BSC define un BSS en GSM. El RNC es el encargado de administrar el handover entre celdas, así como de dirigir el tráfico si éste es de paquetes o de circuitos. Maneja los recursos de radio y asigna los canales Core Network Es en el núcleo de la red donde se destacan las diferencias de los dominios CS y PS. Como herencia de GSM se tiene que el principal elemento del núcleo de la red es el MSC, encargado de la conmutación de circuitos. A continuación se describen cada uno de los elementos correspondientes a cada dominio. 10

23 Entidades comunes a los dominios CS y PS. HLR (Home Location Register): Es la base de datos con información sobre el abonado móvil. La información se refiere al tipo de abonado (prepago o postpago), servicios suplementarios habilitados, así como también la ubicación actual del abonado dentro de la red. AuC (Authentication Center): Es el encargado de almacenar las claves de seguridad para autentificación del abonado. Esta información es requerida por el HLR para realizar los procesos de autentificación. EIR (Equipment Identity Register): Clasifica a cada ME en una lista blanca, lista negra o lista gris. La lista blanca contiene los números de serie de todos los equipos que pueden ser usados en la red. La lista negra contiene a los equipos que no pueden ser utilizados en la red. La lista gris contiene a los equipos que serán observados por el sistema, sin ser bloqueados, para su evaluación u otros propósitos. Entidades del dominio CS. MSC (Mobile-services Switching Centre): Es el Centro de Conmutación de la red. El MSC constituye la interfaz entre el sistema de radio y las redes fijas. Es el encargado de cursar todo el tráfico por conmutación de circuitos desde y hacia los terminales de radio. Además, realiza procedimientos necesarios para registrar la posición del móvil y para llevar a cabo el handover ente RNSs. Un MSC normalmente agrupa a varios RNS, cubriendo una importante extensión geográfica. No obstante, para cubrir un país completo normalmente se necesitará más de un MSC. Se suelen diferenciar dos funcionalidades del MSC: aquella encargada de la señalización (MSC Server) y aquella que se encarga de manejar el tráfico de los usuarios (CS-MGW, Circuit Switched - Media Gateway Function). GMSC (Gateway MSC): Es un tipo especial de MSC que hace de pasarela hacia las redes externas. Ante una llamada entrante, el GMSC consulta al HLR sobre la ubicación del móvil, y luego dirige la llamada al MSC correspondiente. VLR (Visitor Location Register): Base de datos similar al HLR, que guarda una copia de la información de éste para los usuarios que se encuentran dentro de su zona. Es consultada por el HLR para el correcto direccionamiento de las llamadas. Se relaciona directamente con el MSC. Entidades del dominio PS. SGSN (Serving GPRS Support Node): Es el encargado de manejar y enrutar todo el tráfico de paquetes por la red. Cumple funciones similares al MSC, pero en el dominio PS. Además, almacena información del usuario necesaria para manejar el tráfico de paquetes. También realiza funciones de seguridad. GGSN (Gateway GPRS Support Node): Interconecta redes de datos externas con el SGSN mediante una interfaz IP. Asigna direcciones IP en forma dinámica a los terminales móviles durante la transferencia de datos. También almacena información del usuario para encapsular el tráfico de datos hacia el móvil. Con todo, las entidades descritas en el dominio del núcleo de la red son las mismas que se tenían para una red GSM/GPRS. 11

24 IMS: IP Multimedia Subsystem Una de las principales contribuciones del Release 5 lo constituye la introducción del IP Multimedia Subsystem, apuntando a un manejo más eficiente de aplicaciones de multimedia, basándose en una diferenciación del tráfico generado por dichas aplicaciones, en cuanto a los distintos niveles de calidad de servicio que requieran. Para esto se crean nuevas entidades en el núcleo de la red, cuidando de causar el menor impacto posible, destinadas tanto a señalización como a soportar el tráfico en sí. Figura 7: Arquitectura de IMS. Fuente: [14] La Figura 7 muestra un esquema simplificado de la incorporación de IMS en una red móvil. Las sesiones en IMS las maneja el protocolo SIP (Session Initiated Protocol), que facilita la interconexión de redes móviles con redes fijas IP. IMS permite el fácil acceso de los usuarios a aplicaciones ubicadas en servidores de Internet, así como también sirve de plataforma entre usuarios móviles en una sesión multimedia de punto a punto. Así, se reconocen los servicios de usuario a proveedor de contenido, y de usuario a usuario, ambos ampliamente beneficiados por esta nueva arquitectura. En un plano más general, la red de acceso a IMS no sólo debe ser una red UTRAN o GERAN, sino también puede serlo Wi-Fi, otro acceso como xdsl, o incluso redes CDMA2000. Con esto, se ve que IMS permite la convergencia de las distintas redes de acceso, inalámbricas o no, y de servicios y contenidos, así como Internet o la red telefónica pública conmutada. Otra forma de ver la funcionalidad de IMS es en la separación de capas que lleva a cabo. Una aplicación pasa a ser independiente del tipo de red por la cual se esté accediendo. 12

25 Esta idea se representa en la Figura 8. IMS pasa a ser una capa intermedia entre la capa de aplicaciones/servicios y la capa de transporte y acceso. También se puede observar la conexión punto a punto que se lleva a cabo entre dos usuarios móviles, siendo controlada por las capas superiores. Fuente: [23] Figura 8: Separación de capas de IMS. La entidad central de la red IMS la constituye el Call State Control Function, CSCF, que se encarga de interconectar las capas de aplicación y acceso para garantizar calidad de servicio a los distintos servicios. El HSS es una generalización del HLR, donde se guarda información del usuario. El nodo MRFC (Multimedia Resource Function Controller) controla los recursos de flujo de multimedia, en tanto que el MRFP (Multimedia Resource Function Processor) mezcla y procesa los flujos entrantes. Con todo esto, IMS permite el acceso transparente a los servicios, marcando así la base para la convergencia de las redes actualmente diferenciadas. 13

26 2.2. Interfaz radioeléctrica en UMTS La interfaz radioeléctrica en una red UMTS se designa como Uu (ver Figura 5), y también se suele referir a ella como interfaz aérea, o como UTRA (Universal Terrestrial Radio Access). Utiliza la técnica de acceso Wideband CDMA, o WCDMA, y constituye la interfaz entre el equipo móvil y los Nodos B Técnica de acceso WCDMA La técnica de acceso en UTRA se basa en el sistema de división por código, en el cual la señal de banda base es ensanchada en su espectro mediante una secuencia seudo aleatoria de alta frecuencia. En contraste a FDMA, en que una portadora representa el canal de acceso para un único usuario, en CDMA, sobre una portadora podrán coexistir varios usuarios, identificándose cada uno con un código seudo aleatorio. Dicho código es conocido a ambos lados de la transmisión, recuperándose la señal de banda base deseada. El acceso WCDMA nació como parte de una de las cinco tecnologías definidas para IMT-2000, bajo el nombre de CDMA Direct Spread, o Direct Sequence CDMA (DS-CDMA), con la utilización de duplexión en frecuencia y una tasa de chips de 3.84 Mcps 1, resultando en un espectro esparcido en cerca de 5 MHz Duplexión UTRA puede utilizar duplexión en frecuencia (FDD) y en el tiempo (TDD), de modo de maximizar la eficiencia espectral de acuerdo a las características de la comunicación. FDD. El modo típico de operación de UMTS es bajo duplexión en frecuencia, en que los enlaces ascendente (uplink) y descendente (downlink) van en portadoras separadas. De esta forma, para la comunicación duplex se necesitan 2 bandas de 5 MHz cada una, llamándoseles así bandas emparejadas. El modo FDD resulta práctico para celdas con tráfico relativamente simétrico en ambas direcciones, puesto que la capacidad asignada para el uplink y el downlink es la misma. TDD. UMTS también permite la operación por duplexión en el tiempo, en la cual, sobre una misma portadora, ciertos time slots se asignan para el uplink y los restantes para el downlink. Esta característica hace adecuada su operación en ambientes con tráfico asimétrico, usualmente en interiores y microceldas. En el modo TDD se permite la operación a tres distintas tasas de chips. Además de la tasa original de 3.84 Mcps, se agregaron las opciones de 1.28 Mcps (Rel-4) y 7.68 Mcps (Rel- 7). Así, el ancho de banda del canal duplex será de alrededor de 5 MHz para el caso de 3.84 Mcps, de 1.6 MHz para el caso de 1.28 Mcps, o de 10 MHz para el caso de 7.68 Mcps. 1 Originalmente la tasa de chips del código seudo aleatorio fue de Mcps, y así aparece en las primeras especificaciones del 3GPP [9], pero luego se adoptó la tasa de 3.84 Mcps. 14

27 Bandas de frecuencia Normalmente se reconocen tres frecuencias de operación para UMTS, dos de ellas para la comunicación FDD, y la tercera para el enlace TDD. Originalmente se concibieron para FDD las bandas de MHz para el uplink y para el downlink, y para el modo TDD las bandas de MHz y MHz. Sin embargo, debido a las disposiciones legales en los distintos países, que han impedido la operación en estas bandas, se han agregado otras alternativas, llegando actualmente a nueve bandas emparejadas para FDD y seis bandas para TDD. En la Tabla 1 se muestran las bandas para FDD. Banda Enlace Ascendente Enlace Descendente Separación entre portadoras I MHz MHz 190 MHz II MHz MHz 80 MHz. III MHz MHz 95 MHz. IV MHz MHz 400 MHz V MHz MHz 45 MHz VI MHz MHz 45 MHz VII MHz MHz 120 MHz VIII MHz MHz 45 MHz IX MHz MHz 95 MHz Tabla 1: Bandas de Frecuencias para FDD. Las bandas definidas para TDD son las siguientes: a) MHz y MHz. b) MHz y MHz. c) MHz. d) MHz Codificación de Canal, Interleaving y Rate Matching Codificación de Canal Al transmitir la señal binaria por la interfaz radioeléctrica mediante una señal analógica, con algún sistema de modulación apropiado, ésta última se verá afectada por la interferencia del canal, que puede llegar a causar una mala interpretación en el receptor de la señal binaria, es decir, errores en el reconocimiento de la señal binaria. Para contrarrestar este problema se aplican procesos en que se agrega redundancia a la información transmitida, de modo de poder recuperar de forma íntegra la señal original, a pesar de los errores que puedan producirse. A este proceso se le llama codificación de canal, y el nivel de redundancia constituye la tasa de codificación. Así, si, por ejemplo, se envía el doble de información de la relevante, la tasa de codificación será de 1/2. Existen distintos algoritmos para generar la redundancia de forma eficiente, de modo de aprovechar de la mejor forma posible la información extra para reconstruir la secuencia de bits original. UMTS utiliza dos algoritmos llamados codificación turbo y codificación convolucional, cuyo uso queda determinado por la velocidad de transmisión en la comunicación. Para tasas de transmisión similares a las de segunda generación se utiliza 15

28 codificación convolucional con tasas de 1/2 y 1/3, mientras que para tasas de transmisión mayores se utiliza codificación turbo a 1/3. Interleaving Otro proceso que se lleva a cabo como medio de protección de la comunicación es el llamado interleaving, que busca reducir el impacto de los desvanecimientos en el tiempo que ocurren en la interfaz radioeléctrica. La idea de este proceso es hacer más aleatoria la pérdida de información producto de los desvanecimientos en el tiempo. Para lograr esto, la secuencia de bits a transmitir no se enviará de forma sucesiva, sino que éstos serán repartidos en el tiempo a intervalos mayores que la constante de tiempo correspondiente al desvanecimiento. Posteriormente, el receptor se encargará de reordenarlos en su secuencia original. Al utilizar interleaving, junto con la redundancia agregada con la codificación de canal, se obtiene diversidad en el tiempo en la transmisión. UMTS utiliza el algoritmo de block interleaving, en que los bits son reagrupados según muestra la Figura 9. La secuencia de bits llena la matriz por filas para luego ser retirados por columnas. El receptor realiza la operación inversa para recuperar la secuencia original. El largo de la secuencia de bits sobre el cual se realizará la operación de interleaving queda dado por el TTI sobre el cual se esté funcionando. El TTI, o Transmission Time Interval, es la unidad básica de tiempo en el procesamiento de las señales, y corresponde al intervalo de tiempo en que llega información de capas superiores a la capa física. Los valores que puede tomar TTI son 10 ms, 20 ms, 40 ms y 80 ms. De esta forma, el interleaving se llevará a cabo sobre secuencias de largo igual a la duración del TTI. Fuente: [19] Figura 9: Esquema de interleaving por bloque. El algoritmo usado en UMTS difiere levemente del mostrado en la Figura 9. Para los casos en que TTI vale 40 ms y 80 ms, se permutan algunas columnas de la matriz. La Tabla 2 muestra el número de columnas y las permutaciones correspondientes para los distintos TTI. Por ejemplo, para 40 ms, se permutará la columna 1 con la columna 2. 16

29 TTI Número de Columnas Permutación de Columnas 10 ms 1 <0> 20 ms 2 <0,1> 40 ms 4 <0,2,1,3> 80 ms 8 <0,4,2,6,1,5,3,7> Tabla 2: Interleaving: permutación de columnas. Rate Matching La operación de rate matching es necesaria para hacer calzar la cantidad de bits a transmitir con la cantidad de bits disponibles en un frame. Luego de la canalización del canal se obtiene una cierta cantidad de bits para transmitir dentro de un frame, que se debe ajustar al número fijo de bits disponibles en la capa física para la duración del frame. Esto se hace eliminando o repitiendo bits, según sea necesario, lo que finalmente modificará la tasa efectiva de codificación. En el modo TDD, y en el enlace ascendente del modo FDD, el rate matching se realiza después del interleaving, y en el enlace descendente en modo FDD, se realiza entre la codificación de canal y el interleaving Modulación, Spreading y Scrambling 2 La modulación que se utiliza en UMTS, tanto para el enlace ascendente como para el descendente, y en ambos modos de duplexión, es QPSK, obteniendo dos chips por símbolo. Sin embargo, para la tasa de chips de 1.28 Mcps en el modo TDD, también está la alternativa de utilizar 8-PSK, logrando 3 chips por símbolo. La naturaleza de la comunicación CDMA lleva consigo una operación de spreading, es decir, un proceso en que la señal es esparcida en su espectro mediante la multiplicación por un código de chips con una tasa mayor que la tasa de bits de la señal original. Éste es el código llamado de seudo ruido (pseudo-noise, PN), y recibe este nombre al intentar emular una señal binaria aleatoria, o de ruido, en que su autocorrelación sea nula. En UMTS, además de este proceso, se realiza una operación de scrambling, en que la señal ya esparcida es multiplicada por un nuevo código seudo aleatorio de igual tasa de chips, por lo que no se ve afectado el ancho de banda. Spreading Se denomina Spreading Factor (SF) al número de chips por cada bit luego de aplicado el código de esparcimiento. UMTS utiliza valores variables de SF para adaptar la tasa de bits por segundo. Dado que la tasa de chips es fija (por ejemplo, 3.84 Mcps), para obtener distintas velocidades de transmisión se varía el SF y, por lo tanto, la tasa de bits. Los códigos se obtienen de la familia de códigos Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF). La ventaja de utilizar códigos OVSF es que, además de entregar códigos ortogonales entre sí, es decir, con correlación cruzada nula, permite la utilización de distintos SF manteniendo la ortogonalidad. La Figura 10a muestra el árbol de códigos del cual se extraen los 2 Scramble: Definido según el Oxford English Dictionary, en su acepción 3, y traducido por el autor, como hacer ininteligible (una transmisión broadcast o conversación telefónica) salvo que sea recibida por un decodificador apropiado. 17

30 códigos para cada valor de SF, en que la lógica de ramificación es la indicada en la Figura 10b. Los valores posibles de SF en la comunicación van desde 4 hasta 256, incluyendo 512 en el enlace descendente. Se observa que para valores más pequeños de SF se logra una mayor velocidad de transmisión, pero a la vez se dispone de menos códigos. Por otro lado, se puede extraer de la Figura 10 que también se pueden utilizar códigos ortogonales de distintos largos, es decir, para distintos spreading factors. Se observa que el código C 2,1 es ortogonal a C 2,2, pero también es ortogonal con los códigos C 4,3 y C 4,4. Así, en general se cumple que códigos de distinto largo son ortogonales entre sí si no forman parte de la misma rama del árbol. Esta característica es la que aprovecha UMTS para variar el SF y adecuar la velocidad de transmisión a los requerimientos dinámicos en la comunicación. Figura 10: Árbol de generación de códigos OVSF. Fuente: [18] Scrambling Este proceso consiste en una multiplicación chip a chip de la señal esparcida por un código de scrambling, traduciéndose en una codificación que no afecta el ancho de banda de la señal. Los códigos son generados por polinomios de grado 25 y truncados a los 10 ms de duración del frame, obteniéndose códigos de chips para la tasa de 3.84 Mcps. Estos códigos son llamados Gold codes. No obstante, si el Nodo B no cuenta con un Rake receiver, se utiliza en el enlace ascendente una familia de códigos cortos (en contraste con los códigos largos ya descritos) de sólo 256 chips. La idea de usar códigos de scrambling es para diferenciar a cada transmisor de los demás, ya sean terminales o estaciones base. Así, cada Nodo B utiliza un código distinto de scrambling para la comunicación en el enlace descendente, y a su vez cada UE dentro de una celda utiliza un código distinto para el enlace ascendente. Esto se traduce en que el transmisor es reconocido por el receptor mediante el código de scrambling, permitiendo que dos terminales en una celda, o dos Nodos B contiguos, puedan usar los mismos códigos de spreading. Es decir, los terminales operan sus códigos de spreading de manera independiente a otros terminales, al igual que las estaciones base con respecto a otras estaciones base. Por otro lado, los códigos de scrambling no son ortogonales entre sí, sino sólo cuasi ortogonales, es decir, su correlación cruzada es muy cercana a cero. Esto implica pérdida de ortogonalidad entre las señales enviadas por los transmisores, y la consiguiente aparición de ruido en la recepción producto de otros usuarios. Se prefiere asumir esta pérdida ya que los 18

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