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1 DEPARTAMENT DE TEORIA DEL SENYAL I COMUNICACIONS SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓNN 11 de d Junio dell 2012 Fecha calificacionec es provisionales: 28/ 6 Periodoo de alegaciones: 29-2/ /Jun-Julio Fecha notas n definitivas: 3 Julio J Profesor: Xosé A. Delgado-Penín Tiempo: 1 hora 45 minutoss Evaluación Continuada Cuestiones a responder: Se ruega dedicar páginas separadas para cada cuestión Cuestión 1.- Sobre técnicass TCM y suu aplicación en redes de d acceso. Los sistemas de transmisión digital TCM se consideran modulaciones codificadas c que tienen como núcleo de tratamiento de señal una modulación lineal (M-PAM, M-PSK ó M-QAM).Se usan en sistemas de transmisión xdsl. Se ruega indique: 1-1) Un diagrama de bloques completo y generall para el subsistema transmisor indicando las funciones que realiza cada bloque desde la entrada de una secuencia serie de bits hasta la salida de los símbolos (conjunto de bits) asociados a la forma de onda codificada.. 1-1)

2 1-2) Formule la tasa de codificación 256QAM, respectivamente. global y aplíquela a los casos de los esquemas TCM-16PAM y TCM- 1-2) S Tasa de codificación (rate code)= k/k+1 solo para el e codificador trellis. Puede haber varias alternativas posibles según la tasa de codificación, comose articule la entrada al modulador. Visto en Ejercicio 1 propuesto durante el curso. Posibilidades: Para TC-16 PAM, podrían ser 2/3 y un u bit sin codificar para entrar en el Modulador; ¾ directo al Modulador; ½ y ½ directos al modulador PAM. Para TCM-256 QAM hay varias alternativas basadas en el modelo de WEI.TCM multidimensional QAM ( 4 dimensiones del QAM). Tasa globall sería equivalente a 7/8 con varias combinaciones previas de dos de ¾ u otras estructuras comentadas en literatura del Metacurso de Atenea.

3 Cuestión 2.-Sobre accesos VDSL 2 En la tabla que sigue se muestran los resultados de unas simulaciones para sistemas VDSL2 con las velocidades (Megabits/s) resultantes para dos planes de frecuencia 9979 y 998 (según ITU-T) cuando se están transmitiendo simultáneamente 5 sistemas VDSL2. Cuestiones a responder: 2-1) Cuál de los dos planes se considera que implementa una transmisión simétrica? Cuál es el efecto de la distancia del bucle en relación a esta transmisión simétrica? 2-2) A partir de qué distancia los tres esquemass del Plan 997 obtienenn las mismass Velocidades de transmisión digital? Qué explicación tienee la respuesta a la pregunta solicitada anteriormente? 2-1) : El plan 997, tiene velocidades prácticamente simétricas a distancias inferiores a 0.8km. A distancias superioress se pierde la simetría siendo mayor la velocidad downstream que upstream. Se van atenuando cada vez más las frecuencias altas, la parte última del espectro a 12MHz es de upstream. 2-2) A partir de 1km son idénticas. Esto es debido a que sólo se aprovecharía la parte del espectro común a los tres planes: 12MHz, 17MHz y 30MHz. No tiene ninguna utilidadd utilizar los planes con anchos de banda superiores..

4 Cuestión 3.-Sobre redes WLAN de tipo infraestructura basadas en el estándar IEEE Indique y describa qué funciones (al menos seis) debe realizar el protocolo asociado a la subcapa MAC (Nota: no dedique más de 10 líneas a expresar tales funciones) S 1)- Función de Búsqueda (Scanning).Definida tanto para actuación pasiva como activa de las APs. 2) Autentificación (Authentication) 3) Asociación 4) Cifrado (encripta el cuerpo, no la cabecera).es conocido como uso del WEP 5) RTS/CTS 6) Modo ahorro energía (Power Save Mode) 7) Fragmentación Explicaciones más amplias en las notas de clase o en el estándar incluido en el Metacurso Atenea Cuestión 4.- Sobre redes WLAN basadas en el estándar IEEE n-2009 Suponga que tiene que diseñar un transmisor/receptor basado en el estándar IEEE n Los datos de que dispone son los siguientes: a) Debe intentar alcanzar una capacidad (Peak Data Rate) de bajada (DL): 130 Megabits/s b) El ancho de banda de los radiocanales disponibles será de 20 MHz

5 c) Debe elegir una entre las siguientes modulaciones codificadas de loss tonos OFDM: QPSK,, 16QAM, 64QAM d) Debe elegir una tasa de codificación entre las siguientes: ½, 2/3, ¾, 5/6. e) El prefijo cíclico será el más grande de los posibles (800 nanoseg.) f) Sólo se pueden utilizar dos antenas en transmisiónn y dos en recepción paraa los Puntos de Acceso (AP). Se ruega responda a lo que sigue: 4-1) Dibuje un diagrama de bloques conceptuall del Transmisor y del Receptor para este caso e indique las funciones de cada bloque de acuerdo con la propuesta del estándar. 4-2) Con los datos de que dispone, cuál es la modulación codificada que seleccionaría: modulación y tasa de codificación conjuntas? Razone la respuesta brevemente.

6 Modulacion QAM de 64 niveles acompañada de una codificación convolucional de tasa de codificación es la combinación con mejores prestaciones cuando se usan canales MIMO con dos antenas en ambos extremos. La tabla de del estándar indica las mejores opciones para dos haces en MIMO según el prefijo cíclico. Observando estos detalles se concluye que es la mejor opción para obtener la mejor capacidad (Peak rate) Cuestión 5.-Sobre redes de Acceso basadas en el estándar LTE Considere un radioenlace Estación Base-Estación de usuario (UE) en una red LTE que funciona en condiciones de Múltiple Acceso diferenciado para los enlaces DL y UL, respectivamente. Datos: -Las duraciones de los símbolos en las señales que llevan a cabo los enlaces DL y UL son las mismas y tienen de valor numérico 66 microsegundos. -La Estación Base puede distribuir a los usuarios agrupaciones de 12 tonos modulados (Resource Blocks) como máximo; pero también un número inferior. -En este caso se considerará que el usuario transmite/recibe información digitalizada contenida en cuatro tonos modulados por señales 4QAM para cada símbolo en los sentidos DL y UL. Se ruega indique: 5-1) Qué tipos de múltiple acceso se usan en ambos sentidos? Qué valores numéricos tienen el ancho de banda asociado al símbolo que se trasmite en el sentido DL y el ancho de banda asociado al símbolo que se transmite en el sentido UL en el caso que nos ocupa? Cuántos Hz. de ancho de banda necesita un Resource BlocK de 12 tonos modulados en el sentido DL? 1.-En el sentido BS hacia UE (Downlink) se usa OFDMA en el sentido UE hacia BS (Uplink) se usa SC-FDMA. 2.-Tienen el mismo ancho de banda 15 KHz = 1/66 microsegundos 3.-Con todos los tonos cargados (modulación de cada uno con M-QAM) :12x 15 KHZ= 180 KHz 5-2) Qué capacidad (peak rate) en bits/s, podría esperar el usuario en su receptor con los datos propuestos? Cuál sería la capacidad si la señal moduladora para la información fuese de 64 QAM? 1.- Peak Rate (Capacidad) con 4 tonos: 4x 2 (bits/s/hz) x 15 = 120 Kb/s. aproximadamente. Con números exactos del ancho de banda superior a 15 KHz aumenta un la capacidad. 2.-Peak rate para 64 QAM (la eficiencia espectral ideal es un número entero que vale 6 en este caso).con números aproximados: 4 tonos x 6 (Bits/s/Hz) x 15 KHz= 360 Kb/s

7 5-3) Cuál es la causa principal de no utilizar el mismo múltiple acceso en las estaciones base (BS) y en las estaciones de usuario (UE)? Indique el parámetro técnico en el cual se apoya dicha causa. Razone la respuesta. La necesidad de la menor energía de alimentación posible en la UE del usuario. El esquema SC-FDMA necesita menos potencia de alimentación de los equipos que el OFDMA. El parámetro técnico que tiene en cuenta este aspecto y que incide sobre el comportamiento del sistema de transmisión es el PAPR ( Peak-Average power ratio).es te parámetro es menor en el SC-FDMA

8 DEPARTAMENT DE TEORIA DEL SENYAL I COMUNICACIONS SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN 11 de Junio del 2012 Fecha calificaciones provisionales: 28/ 6 Período de alegaciones: 29-2/Jun-Julio Fecha notas definitivas: 3 Julio Profesor: Xosé A. Delgado-Penín Tiempo: 2 Horas 15 minutos Evaluación No-Continuada Cuestiones a responder:(se ruega dedicar páginas separadas para cada cuestión) Cuestión 1.-Se ruega responda a las siguientes cuestiones: 1-1) Dónde se usa el concepto denominado Bit loading? Qué quiere expresar? Conoce algunos sistemas de transmisión dónde se utilice? Qué margen de valores puede tomar el número entero que indica tal concepto? 1-2) Qué son las técnicas MIMO y cuál es su finalidad? En qué condiciones de propagación es deseable usar técnicas MIMO? 1-3) Dónde se usa el concepto de Carrier agregation? Qué quiere expresar? Conoce algún ejemplo de uso del mismo? S 1-1) 1.- En los sistemas de transmisión que soportan las redes basadas en ADSL y VDSL. 2.-Expresa la posibilidad de utilizar diferentes modulaciones digitales QAM para cada tono de las señales DMT al objeto de aumentar o disminuir los bits/s que lleva la señal modulada asociada a cada tono. 3.-El numero entero puede variar desde 2 a 15.estos valores numéricos corresponden a los bits que puede llevar cada símbolo de las señal QAM asociada al tono de la señal DMT; por tanto,

9 cada tono puede modularse por una 4 QAM (eficiencia 2 bits/s/hz) hasta M-QAM multidimensional que podría llevar en situaciones excepcionales (15 bits/s/hz) 1-2) Son técnicas para aumentar la capacidad de los sistemas radioeléctricos utilizando múltiples antenas de transmisión y recepción y procesado de señal avanzado. Solo es posible utilizar estas técnicas en ambientes de propagación por trayectos múltiples. Estos casos se dan en bandas por debajo de 10 GHz. En bandas superiores no es recomendable ni útil para aumentar la capacidad de los sistemas de transmisión digital. 1-3) Este concepto se utiliza en los sistemas de transmisión propuestos para Wimax 2 y LTE Expresa la construcción y uso de bandas radio de 10 o 20 MHz que sejuntan o adicionan para constituir una banda mas grande y así aumentar la capacidad (Peak rate) de las redes radio En sistemas en los que se basan el Wimax 2 y los LTE y LTE-A Cuestión 2.- Sobre técnicas TCM y su aplicación en redes de acceso. Los sistemas de transmisión digital TCM se consideran modulaciones codificadas que tienen como núcleo de tratamiento de señal una modulación lineal (M-PAM, M-PSK ó M-QAM).Se usan en sistemas de transmisión xdsl. Se ruega indique: 2-1) Un diagrama de bloques completo y general para el subsistema transmisor indicando las funciones que realiza cada bloque desde la entrada de una secuencia serie de bits hasta la salida de los símbolos (conjunto de bits) asociados a la forma de onda codificada. 2-1)

10 2-2) Formule la tasa de codificación 256QAM, respectivamente. global y aplíquela a los casos de los esquemas TCM-16PAM y TCM- 2-2) S Tasa de codificación (rate code)= k/k+1 solo para el e codificador trellis. Puede haber varias alternativas posibles según la tasa de codificación, comose articule la entrada al modulador. Visto en Ejercicio 1 propuesto durante el curso. Posibilidades: Para TC-16 PAM, podrían ser 2/3 y un u bit sin codificar para entrar en el Modulador; ¾ directo al Modulador; ½ y ½ directos al modulador PAM. Para TCM-256 QAM hay varias alternativas basadas en el modelo de WEI.TCM multidimensional QAM ( 4 dimensiones del QAM). Tasa globall sería equivalente a 7/8 con varias combinaciones previas de dos de ¾ u otras estructuras comentadas en literatura del Metacurso de Atenea.

11 Cuestión 3.-Sobre accesos VDSL 2 En la tabla que sigue se muestran los resultados de unas simulaciones para sistemas VDSL2 con las velocidades (Megabits/s) resultantes para dos planes de frecuencia 9979 y 998 (según ITU-T) cuando se están transmitiendo simultáneamente 5 sistemas VDSL2. Cuestiones a responder: 3-1) Cuál de los dos planes se considera que implementa una transmisión simétrica? Cuál es el efecto de la distancia del bucle en relación a esta transmisión simétrica? 3-2) A partir de qué distancia los tres esquemass del Plan 997 obtienenn las mismass Velocidades de transmisión digital? Qué explicación tienee la respuesta a la pregunta solicitada anteriormente? 3-1) : El plan 997, tiene velocidades prácticamente simétricas a distancias inferiores a 0.8km. A distancias superioress se pierde la simetría siendo mayor la velocidad downstream que upstream. Se van atenuando cada vez más las frecuencias altas, la parte última del espectro a 12MHz es de upstream.

12 3-2) A partir de 1km son idénticas. Esto es debido a que sólo se aprovecharía la parte del espectro común a los tres planes: 12MHz, 17MHz y 30MHz. No tiene ninguna utilidad utilizar los planes con anchos de banda superiores.. Cuestión 4.-Sobre redes WLAN de tipo infraestructura basadas en el estándar IEEE Indique y describa qué funciones (al menos seis) debe realizar el protocolo asociado a la subcapa MAC (Nota: no dedique más de 10 líneas a comentar tales funciones) S 1)- Función de Búsqueda (Scanning).Definida tanto para actuación pasiva como activa de las APs. 2) Autentificación (Authentication) 3) Asociación 4) Cifrado (encripta el cuerpo, no la cabecera).es conocido como uso del WEP 5) RTS/CTS 6) Modo ahorro energía (Power Save Mode) 7) Fragmentación Explicaciones más amplias en las notas de clase o en el estándar incluido en el Metacurso Atenea

13 Cuestión 5.- Sobre redes WLAN basadas en el estándar IEEE n-2009 Suponga que tiene que diseñar un transmisor/receptor basado en el estándar IEEE n Los datos de que dispone son los siguientes: a) Debe intentar alcanzar una capacidad (Peak Data Rate) de bajada (DL): 130 Megabits/s b) El ancho de banda de los radiocanales disponibles será de 20 MHz c) Debe elegir una entre las siguientes modulaciones codificadas de los tonos OFDM: QPSK, 16QAM, 64QAM d) Debe elegir una tasa de codificación entre las siguientes: ½, 2/3, ¾,5/6. e) El prefijo cíclico será el más grande de los posibles (800 nanoseg.) f) Sólo se pueden utilizar dos antenas en transmisión y dos en recepción para los Puntos de Acceso (AP). Se ruega responda a lo que sigue: 5-1) Dibuje un diagrama de bloques conceptual del Transmisor y del Receptor para este caso e indique las funciones de cada bloque de acuerdo con la propuesta del estándar. 5-2) Con los datos de que dispone, cuál es la modulación codificada que seleccionaría: modulación y tasa de codificación conjuntas? Razone la respuesta brevemente. S

14 5-2) Con los datos de que dispone, cuál es la modulación codificada que seleccionaría: modulación y tasa de codificación conjuntas? Razone la respuesta brevemente. Modulacion QAM de 64 niveles acompañada de una codificación convolucional de tasaa de codificación es la combinación con mejores prestaciones cuando se usan canales MIMO con dos antenas en ambos extremos. La tabla de del d estándar indica las mejores opciones para dos haces en MIMO según el prefijo cíclico. Observando estos detalles se concluye que es la mejor opción para obtener la mejor capacidad (Peak rate) )

15 Cuestión 6.-Sobre redes de acceso WLAN. Modelo de canal Dibuje el diagrama de bloques que utilizaría paraa diseñar/simular/analizar un modelo de canal para un sistema de Transmisión/Recepción (con una solaa antena en ambos subsistemas) que se base en el estándar Considere un caso que tenga en cuenta cinco ecos en una situación de propagación NLOS (Non Light-Of-Sight) e indique por qué postula el modelo que usted haya dibujado. Modeloo de canal NLOS Este modelo es el modelo universal para situaciones de propagación NLOS. Consta de un filtro transversal variable conn el tiempo, donde los efectos del fading Rayleigh asociados a cada camino son modelados por la envolvente de loss procesos aleatorios complejos que pueden simularlos. Este modelo se propone sólo para una antena transmisora y una antenaa receptora. En este caso y para cinco ecos o trayectos es el que se indica en la Figura.

16 Cuestión 7.-Sobre redes de Acceso basadas en el estándar LTE Considere un radioenlace Estación Base-Estación de usuario (UE) en una red LTE que funciona en condiciones de Múltiple Acceso diferenciado para los enlaces DL y UL, respectivamente. Datos: -Las duraciones de los símbolos en las señales que llevan a cabo los enlaces DL y UL son las mismas y tienen de valor numérico 66 microsegundos. -La Estación Base puede distribuir a los usuarios agrupaciones de 12 tonos modulados (Resource Blocks) como máximo; pero también un número inferior. -En este caso se considerará que el usuario transmite/recibe información digitalizada contenida en cuatro tonos modulados por señales 4QAM para cada símbolo en los sentidos DL y UL. Se ruega indique: 7-1) Qué tipos de múltiple acceso se usan en ambos sentidos? Qué valores numéricos tienen el ancho de banda asociado al símbolo que se trasmite en el sentido DL y el ancho de banda asociado al símbolo que se transmite en el sentido UL en el caso que nos ocupa? Cuántos Hz. de ancho de banda necesita un Resource BlocK de 12 tonos modulados en el sentido DL? 7-2) Qué capacidad (peak rate) en bits/s, podría esperar el usuario en su receptor con los datos propuestos? Cuál sería la capacidad si la señal moduladora para la información fuese de 64 QAM? Qué capacidad (peak rate) en bits/s, podría esperar el usuario en su receptor con los datos propuestos? Cuál sería la capacidad si la señal moduladora para la información fuese de 64 QAM? 7-3) Cuál es la causa principal de no utilizar el mismo múltiple acceso en las estaciones base (BS) y en las estaciones de usuario (UE)? Indique el parámetro técnico en el cual se apoya dicha causa. Razone la respuesta. 7-1) 1.-En el sentido BS hacia UE (Downlink) se usa OFDMA en el sentido UE hacia BS (Uplink) se usa SC-FDMA. 2.-Tienen el mismo ancho de banda 15 KHz = 1/66 microsegundos 3.-Con todos los tonos cargados (modulación de cada uno con M-QAM) :12x 15 KHZ= 180 KHz 7-2) Qué capacidad (peak rate) en bits/s, podría esperar el usuario en su receptor con los datos propuestos? Cuál sería la capacidad si la señal moduladora para la información fuese de 64 QAM? 1.- Peak Rate (Capacidad) con 4 tonos: 4x 2 (bits/s/hz) x 15 = 120 Kb/s. aproximadamente. Con números exactos del ancho de banda superior a 15 KHz aumenta un la capacidad.

17 2.-Peak rate para 64 QAM (la eficiencia espectral ideal es un número entero que vale 6 en este caso).con números aproximados: 4 tonos x 6 (Bits/s/Hz) x 15 KHz= 360 Kb/s 7-3) Cuál es la causa principal de no utilizar el mismo múltiple acceso en las estaciones base (BS) y en las estaciones de usuario (UE)? Indique el parámetro técnico en el cual se apoya dicha causa. Razone la respuesta. La necesidad de la menor energía de alimentación posible en la UE del usuario. El esquema SC-FDMA necesita menos potencia de alimentación de los equipos que el OFDMA. El parámetro técnico que tiene en cuenta este aspecto y que incide sobre el comportamiento del sistema de transmisión es el PAPR ( Peak-Average power ratio).es te parámetro es menor en el SC-FDMA