Sistema de Detección de Multiusuarios en Telefonía Celular CDMA

Transcripción

1 Sstem de Deteccón de Multusuros en Telefoní Celulr CDMA Autores Alonso Zúñg Vnco, Crlos Azul Vásquez, Asesores Dr. ullermo Kemper Vásquez, Dr. Antono Morán Cárdens, Unersdd Perun de Cencs Aplcds UPC cultd de Ingenerí - Escuel Profesonl: Ingenerí Electrónc RESUME En este proyecto se consder el tem de l Deteccón Multusuro en Sstems de telefoní CDMA. En el sstem CDMA Acceso Múltple por Dsón de Códgo, dferenc de l tecnologí TDMA o DMA, todos los usuros trnsmten smultánemente y en l msm bnd de frecuenc. L señl de trnsmsón es moduld bt bt por un códgo cuyo ncho de bnd es myor l de l señl orgnl. Por est rzón se le conoce como Espectro Expnddo. Cd usuro tene un códgo prtculr; normlmente estos códgos son ortogonles entre sí, lo que permte detectr un usuro por correlcón. o obstnte debdo muchos fctores tles como el rudo, el fdng, el multpth, y l nterferenc ntersmbólc ISI producd por el cnl, l deteccón conenconl tene muchos errores por ello se utlzn ls técncs de codfccón e nterleng que reducen el efecto del error pero dsmnuyen l efcenc del cnl. Además es posble que los códgos utlzdos no sen ortogonles entre sí; entonces se dce que hy nterferenc entre usuros, conocd como MAI Multple Access Interference. Con ls técncs de Deteccón Multusuro, que ncluyen tmbén el uso de eculzdores, se puede mtgr tnto l ISI como el MAI, permtendo sí un deteccón más efcente, que su ez permt ncrementr l cpcdd de usuros del estándr IS-95 sn necesdd de umentr su ncho de bnd. OBJETIVOS Proponer un técnc de deteccón multususro que dptd l sstem de telefoní celulr CDMA IS-95 permt el ncremento de l cpcdd de usuros sn requermento dconl de ncho de bnd. Implementr los métodos de Deteccón Multusuro más mportntes lneles, no lneles y dptos. Implementr los tpos de eculzdores de cnl lneles más mportntes. Smulr prte de un trnsmsón IS-95 ncluyendo modulcón, 1

2 codfccón, Interleng, etc con l fnldd de mplementr mejors bsds en l detecc{on multusuro. Proponer nueos tpos de codfccón que permtn trnsmtr un myor ts de bts umentndo sí l cpcdd de usuro en l msm bnd de frecuenc, y con un performnce smlr l ctul. ITRODUCCIÓ Se hrá un bree explccón de lo que es el sstem CDMA en Secuenc Drect. g. 1 Señl DS-CDMA Ls señles de trnsmsón deberán estr en formto bnro polr 1 y 1. Como puede precrse en l fg. 1 cd bt es multplcdo por un señl tmbén bnr que represent el códgo del usuro; est señl tene un myor ncho de bnd. L señl nferor es l señl moduld que tene un ncho de bnd myor l señl orgnl. L relcón o l rzón de cmbo del ncho de bnd se le conoce como nnc de Procesmento, y represent el número de usuros máxmo que pueden estr smultánemente trnsmtendo. Como puede notrse el cceso múltple se bs en el prncpo del espectro expnddo. El proceso de deteccón conenconl consste de un fltro de Igulcón Mtched lter, que relz l correlcón entre l señl recbd y el códgo de un usuro determndo. S los códgos son ortogonles, se cncelrá tod l nterferenc entre usuros. En l g. 2 se muestr el modelo de recepcón. 2

3 Chnnel Code 1 Whte ussn Code 2 Code K g. 2. Esquem de trnsmsón y recepcón CDMA. Este sstem de trnsmsón es el usdo en el estándr IS-95, el cul es utlzdo por l empres Telefónc del Perú. A esto hy que ñdrle l modulcón, l codfccón, l rndomzcón de l señl conocd como scrmblng, el nterleng, y l dentfccón de celds. Se utlzn dos tpos de códgos; los ortogonles o Wlsh Codes, generdos recursmente por un expnsón mtrcl, y los códgos P, generdos por regstros de desplzmento. A éstos tmbén se les conoce como códgos pseudoletoros por su smltud con el rudo blnco. En el sstem IS-95 l portdors CDMA se encuentr entre los 824 y 846 Mhz en el reerse ln estcón mól - bse y entre los 869 y 891 MHz en el forwrd ln bse - mól. El ncho de bnd de trsmsón de cd portdor es 1.23MHz, por lo que exsten más de 10 portdors en cd celd, cd un de ls cules tene 64 cnles lógcos. Uno de los myores nconenentes es que l codfccón dsmnuye notblemente l ts de trnsmsón de l oz que será rble 2400 bps, 4800 bps y 9600bps, l cul será lled un ts unforme de bps. Utlzndo códgos de 64 chps el ncho de bnd ps ser 1.2Mpbs. Es posble con métodos más precsos de deteccón y eculzcón y proechndo ls proeddes de multrte se puede trbjr smultánemente con más usuros, trbjndo dferentes tss de trnsmsón, y utlzr menos l redundnc de bts. Además ls técncs de deteccón multusuro, sobre todo ls dpts, permten dptrse mejor los cmbos en el cnl, que son dfícles de predecr. DESCRIPCIÓ DEL PROYECTO L prmer prte del proyecto comprende los prncples métodos de deteccón multusuro no dptos. En est prte no se tomó en cuent l ISI, sno solmente el MAI, ddo que se utlzron códgos no ortogonles. 3

4 g. 3 Clsfccón de ls técncs de MUD El modelo es el sguente: K y t cb s t + σ n t ; 0 < t < T 1 1 L deteccón se d mednte: y y T 0 c b y t s t dt + j c b ρ j j j + n 2 donde c es el códgo del usuro, b es el símbolo del usuro +1,-1, σ es el lor efcz del rudo. R es l mtrz de correlcón síncron. yrab+n 3 Todos los esquems se bsn en est técnc de deteccón: A contnucón se drá un bree explccón sobre cd uno de ellos. Detector Óptmo: T T Ω b 2b Ay b Hb 4 donde A son ls mpltudes de cd usuro. HARA 5 Se debe buscr l funcón que mnmce est funcón de costo. Decorreldor g.4 Se: 1 y R y y R RAb + R n Ab + R n 7 4

5 g. 4. Decorreldor Detector mínmos cudrdos gur 5. g.5. Detector Mínmos Cudrdos Cncelcón suces de nterferenc SIC. gur 6. Se detect l usuro más fuerte, y luego se le rest su nterferenc l señl recbd pr luego detectr los sguentes usuros. 5

6 g. 6. Cncelcón suces de nterferenc Cncelcón prlel o multstge detector gur 7 Se cncel smultánemente l nterferenc de los usuros. g. 7. Cncelcón prlel o multstge detector Decsón eedbc Decorreltor gur 8 Se bs en el blnquedo de l señl, con l descomposcón de Cholesy. 6

7 7 g. 8. Decsón eedbc Decorreltor Hst hor se h trbjdo nel de chps solmente, más no se h consderdo l nterferenc entre usuros n el tpo de pulso utlzdo. A contnucón se hrá un modelo tomndo en consdercón estos efectos. Se tene: C y + 8 donde represent los símbolos trnsmtdos en el nterlo de obsercón. represent l mtrz de muestrs de pulso que ncluye l ISI Interferenc Intersmbólc, y C represent l mtrz de códgos que conform el MAI. Otr form de representrlo es: b y Donde b represent l obsercón de l señl sn ISI gur 9 modelo de ecculzdor y represent l nterferenc conjunt. L pseudo ners se represent como: 1 H H 10 MI Z MI Z + + u y x 11 H H 1 12 ' ' I Z I Z + + u C C y x 13

8 g.9. Modelo de obsercón sn ISI En este ultmo modelo se consder l nterferenc entre usuros gur 10. g.10. Modelo de Obsercón con ISI Utlzndo ls pseudonerss se puede mtgr l nterferenc en l recepcón. Se puede elmnr tod l nterferenc con l pseudoners de, y hcer un smple eculzcón con l pseudoners de. Este es smlr l decorreldor. De l msm mner se puede efectur el crtero de mínmos cudrdos pr deteccón y eculzcón. 8

9 En el cso en que se teng multdersdd, se puede trbjr con un receptor Re que junt tods ls dersfccones en un sol. Tmbén exsten métodos dptos bsdos en lgortmos LMS y Blnd, que son más rápdos y tenen un buen performnce. En el sguente pso se mplementrán estos esquems fn de optmzr el estándr IS-95 que será mplementdo y relzr un estudo comprto de ls derss técncs dpts que mejor se dptn l estándr. REERECIAS BIBLIORAICAS [1] Sergo Verdu, Multuser Detecton. [2] ARK, Vjy, IS-95 CDMA nd CDMA Cellulr/PCS Systems Implementton. Prentce Hll PTR [3] PROAKIS, John Communcton Systems, Prentce Hll PTR