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Introducción al 4G, 1ª Parte - Contenido educativo

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Subido el 8 de abril de 2023 por Pedro Luis P.

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Lección magistral sobre introducción al 4G, por el profesor de la UPM D. Luis Mendo Tomás

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Parte de LTE, o sea 4G y Qualipoc, aunque ahí no está puesto, que es una herramienta, 00:00:00

una aplicación que se ejecuta sobre un terminal móvil y que veremos que nos va a permitir 00:00:11

pues entender un poco por dentro cómo funciona el sistema. Luego iremos viendo ejemplos sobre 00:00:16

la marcha. El índice que voy a seguir en la presentación 00:00:22

es este que tenéis aquí. Antes de empezar con LTE tenemos que dedicar un rato a repasar 00:00:26

algunos conceptos básicos porque si no tenemos claro eso pues no vamos a entender bien el 00:00:35

sistema. Entonces dedicaremos un rato a eso y después ya pasamos a los detalles sobre 00:00:40

el sistema LTE de cuarta generación. Bueno, esto de los conceptos básicos va a ir más 00:00:46

o menos rápido porque entiendo que son cosas conocidas por la mayoría. Intentaré buscar 00:00:51

un término medio. No ir muy rápido, que nadie se pierda, tampoco que nadie se aburra. 00:00:57

Si en algún momento veis que tenéis alguna duda o lo que sea, como hemos dicho antes, 00:01:02

directamente conectáis el micrófono y me preguntáis. Bueno, el primer concepto básico 00:01:08

por el que hay que empezar siempre que hablamos de un sistema de comunicaciones móviles o 00:01:14

al menos en mi opinión es lo más importante que hay que tener claro, es la propagación 00:01:19

multitrayecto. Ya sabéis que desde una estación base hasta un terminal móvil o al revés, 00:01:23

en este caso estoy considerando de la base al móvil, sentido descendente, la propagación 00:01:29

siempre se produce a través de múltiples trayectos, de múltiples caminos. En estas 00:01:34

transparencias pues está representado un caso más o menos típico con un entorno urbano. 00:01:40

Estos son edificios, esto es el suelo, entonces la señal va por un camino, habría un camino 00:01:44

directo pero que en este caso no está dibujado porque no existe, el edificio lo bloquea, 00:01:50

pero tenemos aquí una difracción en esta arista del edificio, una reflexión en este, 00:01:55

otra en este otro. En la práctica habría muchos más caminos, por ejemplo reflexiones 00:02:01

múltiples de una señal que va a un edificio, después al otro y rebota y termina llegando 00:02:05

al terminal móvil. Bueno, en general muchos caminos, en este caso he puesto tres por no 00:02:10

complicar el dibujo. Eso significa que si tú transmites una señal, un pulso muy estrecho, 00:02:15

en t igual a cero, ese pulso te llega con diferentes retardos por cada uno de los tres 00:02:20

caminos, con lo cual la respuesta al impulso, lo que recibes en el móvil cuando en la base 00:02:27

transmites un pulso de radiofrecuencia muy estrecho, serían estas funciones de aquí, 00:02:32

perdón, esta función de aquí con estas componentes. El pulso transmitido con un 00:02:39

retardo este que corresponde a la velocidad de la luz, lo que tarda en recorrer ese camino rosa, 00:02:44

después el camino verde que es un poco más largo, llega un poco más tarde y por supuesto 00:02:50

cada camino tiene una amplitud diferente dependiendo de la distancia, de cuánta 00:02:56

energía se pierde en la reflexión, etcétera, y también una fase diferente porque como la distancia 00:03:02

que recorre la señal es distinta para cada camino, ya sabéis que cada longitud de onda pues 00:03:07

es una vuelta completa, un desfase de 360 grados, con lo cual según cuántas longitudes de onda 00:03:12

estás recorriendo la fase también va a ser distinta. ¿Qué implica eso? Pues básicamente lo 00:03:17

más importante que hay que tener claro de esta situación es que según donde estés, 00:03:23

el terminal móvil se va moviendo, de ahí su nombre, pues según donde esté la situación va a ser 00:03:29

distinta. En la primera posición que está puesta en la transparencia a lo mejor tenemos la suerte 00:03:34

de que esos tres caminos o los que haya en la práctica, que serán más, se suman más o menos 00:03:39

en fase, es decir, suma constructiva, con lo cual si tú miras la potencia recibida en función del 00:03:46

tiempo o la relación señal-ruido-instantánea en función del tiempo, pues habrá puntos en los que 00:03:51

tengas un nivel alto porque en ese punto esas señales se suman de forma constructiva o 00:03:57

aproximadamente constructiva. A lo mejor te desplazas un poquito, basta con que te muevas una fracción de 00:04:03

longitud de onda para que la fase de la señal cambie por completo. Entonces si yo ahora estoy 00:04:10

en la posición que he dibujado en rojo, a lo mejor este camino rosa ahora recorre menos distancia, 00:04:14

su fase ha cambiado, el naranja ahora recorre más distancia, su fase ha cambiado también y a lo mejor 00:04:19

ahora en vez de sumarse en fase como antes pues se suman en contrafase y se restan. En definitiva, 00:04:25

según pasa el tiempo y te vas moviendo, vas pasando de suma constructiva a destructiva por máximos y 00:04:31

mínimos de este patrón de variaciones que llamamos desvanecimiento multitrayecto. Desvanecimiento 00:04:38

porque lo vemos siempre, digamos, de forma negativa, la señal se puede desvanecer, puede caer, realmente 00:04:46

lo que ocurre es que a veces está por debajo y a veces por encima de la media, pero bueno, en general 00:04:52

se utiliza el término desvanecimiento. Estos desvanecimientos cambian rápido con el tiempo. 00:04:57

Hemos dicho que basta con moverme una distancia del orden de una fracción de longitud de onda para que 00:05:03

la relación de fases de las señales cambie por completo. ¿Cuánto es una longitud de onda? Depende 00:05:09

de la banda de frecuencias, pero en general, pues por ejemplo en la banda de 1800 megahercios, que 00:05:14

es una banda de las habituales para móviles, si hacéis la cuenta la longitud de onda es un sexto 00:05:19

de metro, por tanto, nada, son centímetros, no decenas de centímetros. Si va a ser un coche a 00:05:24

una velocidad normal por la ciudad, pues en cuestión de milisegundos o decenas de milisegundos te has 00:05:31

movido ya una fracción de la longitud de onda y puedes pasar de un máximo a un mínimo. Es decir, 00:05:38

este tiempo de estas variaciones es muy cortito, del orden de milisegundos. El segundo efecto que 00:05:44

es importante tener en cuenta de este tipo de propagación por multitrayecto es que también 00:05:51

varía no sólo en el tiempo, como hemos visto en la transparencia 5, sino también en frecuencia. 00:05:57

El razonamiento es muy parecido, pero ahora en vez de variar el tiempo, variamos la frecuencia. Ahora 00:06:02

el tiempo está quieto, el móvil está aquí parado, ya no se mueve, sino que es una foto, está ahí 00:06:07

quieto. Ahora, si la señal que transmitimos va a una cierta frecuencia, con la longitud de onda 00:06:12

correspondiente, podemos estar en esta situación en la que, de nuevo, suponemos que la suma es 00:06:18

constructiva. Ahora, si a la vez transmitimos una segunda señal, una segunda frecuencia distinta de 00:06:23

la anterior, si la frecuencia es distinta, por ejemplo, mayor que antes, la longitud de onda va 00:06:29

a ser menor. Si antes estas dos señales, digamos, sus distancias diferían en un número entero de 00:06:34

longitudes de onda, con lo cual estaban llegando en fase, ahora que hemos cambiado la longitud de 00:06:41

onda, pues a lo mejor ya no. Es decir, variar la frecuencia es equivalente a estar en otro sitio, 00:06:46

porque la relación de fases ha vuelto a cambiar. Por tanto, el razonamiento que hacíamos antes de 00:06:53

que a veces se suman en fase y a veces en contrafase en función del tiempo, ahora ocurre lo mismo, 00:06:58

pero en función de la frecuencia. Entonces, cuando estemos enviando una señal con un espectro, 00:07:03

pues como LTE, que tiene varios megahercios o decenas de megahercios, como esta señal, 00:07:09

por ejemplo, que marco aquí, con este ancho de banda, puede ocurrir perfectamente que dentro de 00:07:14

la señal veamos variaciones de atenuación, porque hay frecuencias que sufren más desvanecimiento 00:07:19

que otras, debido a este efecto. Igual que antes, podríamos caracterizar o medir o calcular 00:07:25

teóricamente cuánto tengo que separarme en frecuencia para notar un cambio significativo 00:07:33

en el canal, por ejemplo, de un máximo al siguiente. Eso es lo que se llama ancho de 00:07:39

banda de coherencia del canal, y en la práctica suele ser, depende del entorno, pero cientos de 00:07:45

kilohercios o varios megahercios, de ese orden. El tiempo que hemos dicho antes, que tienes que 00:07:50

dejar pasar para notar un cambio significativo del canal, esos decenas de milisegundos o 00:07:58

milisegundos, lo llamamos tiempo de coherencia. O sea, que el desvanecimiento multitrayecto varía 00:08:04

aleatoriamente, tanto en tiempo como en frecuencia. Otra de las cosas básicas que conocéis y que 00:08:10

habéis visto seguramente en la primera parte de hoy, es que el sistema LTE utiliza modulación OFDM. 00:08:17

Sin entrar en muchos detalles, que ya entiendo que más o menos lo conocéis, eso significa que ese 00:08:24

espectro total que yo dibujaba antes de la señal, pues no se envía una señal, digamos, toda rellena, 00:08:30

sino que se divide en trozos, que son subportadoras. Cada subportadora tiene un ancho de banda más 00:08:36

pequeñito, como este que marcamos aquí, pero como tengo muchas subportadoras, con estas frecuencias 00:08:42

centrales que estoy señalando abajo, y con estos anchos de banda, pues al final se superponen una 00:08:47

con otra, incluso veis que los espectros se solapan parcialmente, y con eso forman el ancho de banda 00:08:53

de la señal completa. Se dividen en trocitos en frecuencia. Los trocitos son subportadoras. Sabéis 00:09:00

que para que esas subportadoras no interfieran, es decir, para que yo pueda en recepción demodular 00:09:07

la información de esta subportadora sin que me molesten las vecinas, a pesar de que los espectros 00:09:12

veis aquí que se están solapando, hay un truco que es elegir bien la separación de frecuencia 00:09:18

delta de f, de forma que sea el inverso del periodo útil de símbolo. Si esa condición se cumple, 00:09:23

y además hace falta un prefijo cíclico para que absorba los ecos por multitrayecto, si todo eso 00:09:30

va bien, conseguimos la O de OFDM, que es que las subportadoras sean ortogolares, es decir, 00:09:35

que yo pueda recibir una sin interferencia de las otras, que es el objetivo. De acuerdo con 00:09:43

esta representación, la señal OFDM es una señal que tiene un eje de frecuencia, que sería este de 00:09:51

aquí, aunque no lo pone este eje de frecuencia, y por supuesto tenemos también un eje de tiempo, 00:09:57

es decir, dividimos la señal en símbolos, en periodos de símbolo, y en cada símbolo metemos 00:10:02

uno o varios bits, modulamos con QPSK o con la modulación que sea, y lo transmitimos. Con lo 00:10:08

cual al final la señal OFDM se puede representar de una manera muy gráfica y muy visual mediante 00:10:14

una rejilla en tiempo y en frecuencia. En cada periodo de símbolo, que sería, voy a intentar 00:10:22

dibujarlo, como una tira en esta dirección, en esa tira, en el eje de tiempo, con esa anchura que es 00:10:28

un periodo de símbolo, se envía un símbolo de la modulación. Pero es que además ese símbolo de la 00:10:36

modulación va a ser distinto en cada una de las suportadoras, con lo cual tenemos este segundo eje, 00:10:42

que es la frecuencia, donde una de estas tiras representa el contenido que ponemos en la 00:10:48

suportadora correspondiente. Entonces al final la señal se puede visualizar como un conjunto de 00:10:57

cajitas o de rectángulos en el tiempo y en la frecuencia. Para que veamos un poco de 00:11:03

manera más gráfica esta visualización, para que veáis que es una cosa real, que se puede ver, 00:11:12

que no es simplemente teórica, me he traído por aquí en otra ventana un ejemplo con MATLAB, 00:11:18

que es un espectrograma. Ahora mismo he cambiado de ventana, deberíais estar viendo otra cosa 00:11:25

distinta de la transparencia. Si no fuera así, me avisáis, porque quiere decir que he compartido 00:11:30

mal la pantalla. Tenéis que estar viendo una señal morada, naranja, se ve bien, ¿no? Vale, gracias. 00:11:35

Bueno, pues os cuento rápidamente lo que estamos viendo. Esto es una medida de una señal real LTE. 00:11:40

Entonces veis que tiene pues esta estructura con rectangulitos en tiempo y en frecuencia. El eje 00:11:46

horizontal aquí es el tiempo y el eje vertical es la frecuencia. ¿Cómo he obtenido esto? Pues 00:11:53

básicamente tenemos un osciloscopio digital bastante moderno con una tasa de muestreo elevada 00:12:00

para poder ver bien las señales y simplemente le conecto una antena y hago un barrido con el 00:12:07

osciloscopio. Es decir, utilizo el osciloscopio simplemente para capturar la señal que está 00:12:12

llegando a la antena en un laboratorio de la escuela donde hice esta medida. Esa señal al 00:12:17

final es un archivo digitalizado, muestreado, lo guardo, lo saco del osciloscopio por un puerto 00:12:23

USB y lo meto en el ordenador y lo proceso con Matlab, que es la figura que estamos viendo. Y 00:12:29

ese procesado es un espectrograma. El espectrograma es, en el fondo, el espectro de la señal, o sea, 00:12:36

una transformada de Fourier, pero en vez de aplicarla a toda la señal completa, que me 00:12:43

daría su espectro, la aplico en ventanas o en trocitos temporales de la señal. Es decir, 00:12:48

ahora mismo tenemos una señal que dura, por lo que pone aquí el eje horizontal, desde 0 a la 00:12:54

izquierda hasta 0,02 segundos a la derecha. Es decir, tenemos 20 milisegundos de señal, 00:13:00

básicamente porque la memoria del osciloscopio me permitía llegar hasta ahí. 20 milisegundos. 00:13:08

Entonces, en esos 20 milisegundos definimos una ventana temporal, un intervalo temporal más 00:13:14

pequeño. Por ejemplo, pues imaginaos que fuera de un milisegundo. Entonces, en el primer milisegundo 00:13:20

de señal calculamos su espectro. Después avanzamos la ventana a la siguiente, al siguiente milisegundo, 00:13:25

volvemos a calcular el espectro. Con eso estamos viendo el espectro de la señal, es decir, el eje 00:13:31

de frecuencia, pero también vemos cómo ese contenido espectral cambia con el tiempo, porque a lo mejor 00:13:37

el espectro del primer intervalo, del primer milisegundo, no es igual que el siguiente o que 00:13:44

el siguiente. Con lo cual, con ciertas limitaciones, podemos ver a la vez la distribución de la potencia 00:13:49

de la señal, tanto en tiempo como en frecuencia. Es decir, podemos ver esta representación, que decía 00:13:56

antes, en tiempo y en frecuencia. Y veis que, efectivamente, pues más o menos encaja con lo que 00:14:02

uno esperaría. Una señal OFDM está formada por rectangulitos en tiempo y en frecuencia. En esta 00:14:07

señal que estamos midiendo, algunos de esos rectangulitos están llenos y otros no. Aquí tenéis 00:14:14

a la derecha una escala que representa la intensidad de la señal en decibelios, normalizada. 00:14:21

El valor exacto me da igual. Lo importante es que el amarillo es el que tiene más señal y hacia 00:14:26

abajo, morado, negro, es donde hay menos. Entonces, estos trozos que veis por aquí, amarillo, naranja, 00:14:33

es donde hay señal. Estos huecos que se ven en medio, entre negro y morado, es que no hay señal. 00:14:38

Hay algo, pero está muy por debajo. Simplemente es el nivel de ruido. Aquí, en esta tira oscura que 00:14:45

vemos ahí abajo, ya no hay señal. El ancho de banda de la señal sería, pues, esta tira que 00:14:51

vemos, naranja. Y veis que en medio hay huecos, hay zonas más intensas, otras menos intensas, con una 00:14:55

cierta estructura. Quizás os estáis preguntando qué son estas tiras verticales moradas que se 00:15:02

ven aquí arriba, o este rectángulo amarillo más intenso que se ve en el centro. Bueno, esto lo 00:15:07

dejamos para el próximo día, cuando ya tengamos un poco más clara cuál es la estructura de la señal 00:15:13

LTE. Pero, de momento, lo que ya podemos decir es que, claramente, estamos viendo una señal OFDM con 00:15:17

esa estructura en tiempo y en frecuencia. Y más aún, estamos viendo, no sé si os habéis fijado, 00:15:24

pero estamos viendo desvanecimiento selectivo. Esto que hemos contado de que el nivel de señal 00:15:30

varía en el tiempo y en la frecuencia, lo estamos viendo en esta señal. Fijaos, este hueco que estoy 00:15:35

marcando aquí arriba, este rectángulo más oscuro, tiene forma claramente rectangular. Eso, claramente, 00:15:43

es que ahí, esos rectangulitos tiempo-frecuencia, pues en este momento en el que yo hice la medida, 00:15:50

la estación base no estaba transmitiendo nada ahí. Tanto yo simplemente veo nivel de ruido. Pero, 00:15:55

si os fijáis en esta tira morada que estoy marcando ahora, fijaos que es mucho más irregular. No es un 00:16:02

rectángulo nítido como la que vemos aquí arriba. Es simplemente que si yo me fijo, por ejemplo, 00:16:08

en el tiempo 0,01, en esta línea vertical, veis que en función de la frecuencia, según me muevo en 00:16:16

vertical, el nivel de señal que yo recibo es más o menos constante, pero aquí de repente cae. Tiene 00:16:24

una bajada. Eso que estamos viendo es precisamente este efecto en frecuencia. Ahí la señal tiene un 00:16:30

desvanecimiento. Este hueco, esta caída, representa en el espectrograma este nivel más oscuro. 00:16:37

Vemos también, por aquí arriba se ve un poco peor, pero veis también que hay una tira morada, 00:16:46

vamos, una caída, un nivel morado más oscuro como irregular. También no este rectángulo nítido, 00:16:51

que eso es simplemente que no hay señal, sino esta zona de aquí, veis que se ve un poco como 00:16:58

de forma irregular, pero más oscuro, igual que aquí abajo, pues eso es otro de los mínimos que 00:17:03

estamos viendo por el desvanecimiento multitrayecto. Es decir, este efecto que hemos contado de que el 00:17:08

nivel de señal varía en función de la frecuencia, lo estamos viendo aquí, varía también en función 00:17:14

del tiempo. También lo que pasa es que como la memoria de los filoscopios sólo me daba para 20 00:17:20

milisegundos, no ha dado mucho tiempo a que veamos ese efecto, pero con un poco de imaginación y si 00:17:26

aumento un poco el contraste de la imagen, quizás así se vea mejor, deberíamos poder ver cómo este 00:17:33

hueco, este desvanecimiento que vemos por aquí, en torno a esta frecuencia de 804 megahercios, 00:17:41

según el eje vertical, esta de aquí, veis como aquí ese mínimo es más profundo, más negro, 00:17:48

que el que tenemos aquí, que es entre naranja y morado. Es decir, si ahora me fijo en una frecuencia, 00:17:55

en función del tiempo, la atenuación que sufre esa frecuencia no es constante. Luego estamos viendo 00:18:01

también variaciones temporales del nivel recibido. O sea que hemos visto la estructura en tiempo 00:18:08

frecuencia a grandes rasgos de la señal OFDM, sus variaciones por desvanecimiento, por multitrayecto, 00:18:16

tanto en tiempo como en frecuencia. Esta herramienta del espectrorama la utilizaré varias veces a lo 00:18:22

largo de la sesión de hoy y de la de mañana, porque como veis es muy intuitiva, muy gráfica, 00:18:29

y nos permite ver mejor algunas de las cosas que contamos de manera teórica. Entonces hemos visto 00:18:35

que la señal se puede representar mediante esa rejilla formada por rectangulitos, como éstos, 00:18:43

en tiempo y en frecuencia. Otra de las cosas fundamentales que debemos tener claro, no solo 00:18:48

en el DTE, sino en cualquier sistema, es que siempre hace falta símbolos piloto. Es decir, dentro de 00:18:55

cada una de estas cajitas vamos a meter un símbolo de la modulación. Por ejemplo, por si es BPSK, 00:19:01

pues metemos un bit, que es uno o cero. Pero ¿cómo sabes tú en recepción si lo que te está llegando 00:19:07

es un 1 o un 0? Normalmente hacemos una de modulación con una cierta referencia de fase. 00:19:12

Si usamos BPSK, pues el 1 es una sinusoide con fase 0 y el 0 es una sinusoide con fase 180 grados, 00:19:17

es decir, con un signo menos delante. Entonces necesitas una referencia de fase, necesitas saber 00:19:27

qué es fase 0, de forma que si lo que te llega se parece más a fase 0, decides que el bit es un 1. 00:19:32

Si lo que te llega se parece más a la otra fase opuesta, que es 180 grados, decides que es un 0. 00:19:38

Pero necesitas una referencia de fase. Entonces, esa referencia de fase se suele conseguir mediante 00:19:45

símbolos piloto. Básicamente, dentro de esa estructura en tiempo y en frecuencia que hemos 00:19:51

visto en el espectrograma, algunos de esos símbolos, en vez de llevar información, 00:19:56

pues son símbolos piloto. Es decir, envían siempre un símbolo conocido. Supongamos que es un 1. 00:20:02

Es decir, de acuerdo con mi ejemplo, eso sería fase 0 de la portadora si usamos BPSK. Esto significa 00:20:08

que cuando el receptor le llega esta señal, sabe que va a ser fase 0. Entonces, lo que hace el 00:20:16

receptor es medir la fase con la que está llegando y si la fase con la que está llegando es 50 grados, 00:20:23

por ejemplo, porque depende del retardo de la señal, etcétera, la fase puede ser aleatoria, 00:20:29

si son 50 grados, el receptor sabe que en ese trayecto de propagación, incluyendo ya todos los 00:20:34

caminos, desde aquí hasta aquí, sumando todas las señales, el desfase total es, en este ejemplo, 00:20:41

50 grados. Con lo cual, ¿qué hacemos? Aplicamos un desfase de menos 50 para compensar el desfase 00:20:48

que introduce el canal. Y eso nos sirve como referencia para demodular los símbolos blancos, 00:20:56

que en el fondo son los importantes, son los que llevan información. Según te vas moviendo, 00:21:01

¿qué pasa? Que el canal cambia, según hemos dicho, y la fase va a ir cambiando. Entonces, 00:21:06

antes de que pase mucho tiempo, digamos unos pocos milisegundos, tiene que volver a aparecer 00:21:09

un símbolo piloto para actualizar esa estimación de fase que va cambiando. ¿Vale? Y eso se repite 00:21:15

de forma periódica en el tiempo. Pero es que hemos dicho que el canal no solo varía en el tiempo, 00:21:21

sino también en la frecuencia. Por tanto, para medir la atenuación y la fase del canal en 00:21:26

frecuencia, esa estructura de símbolos piloto tiene que ser también periódica en frecuencia. Tú no 00:21:32

puedes medir la fase en esta portadora y suponer que te vale para todo el ancho de banda de tu 00:21:38

señal, porque en frecuencia también va a haber cambios. Entonces, cada cierto número de 00:21:43

subportadoras también tiene que ser periódica esa aparición de símbolos piloto. ¿Vale? O sea, 00:21:48

que son periódicos tanto en tiempo como en frecuencia. Entonces, aquí tenemos un compromiso. 00:21:55

Compromiso en el sentido de que tenemos que buscar un término medio. Si quieres estimar muy bien el 00:22:02

canal, lo que tienes que hacer es, pues, cuantos más símbolos piloto pongas de estos grises, 00:22:08

mejor. Porque actualizas más rápido y tienes más símbolos para estimar mejor. Pero claro, 00:22:13

si haces eso, cada símbolo piloto es un símbolo menos, es un símbolo que pierdes para información, 00:22:19

porque si envías el piloto no puedes enviar otra cosa. Entonces, hay que buscar un término medio 00:22:25

entre estimar bien el canal, pero no perder muchos recursos tiempo-frecuencia, en meter bits 00:22:30

conocidos que no aportan información, que sólo valen para estimar el canal. ¿Vale? 00:22:36

Bueno, otra de las técnicas que debemos tener claras para entender cómo funciona LTE, 00:22:43

y esto nos vale también para NR, realmente para sistemas de 5G, es la adaptación de enlace. 00:22:47

Normalmente, si tenemos en cuenta que el canal varía tanto en tiempo como en frecuencia, 00:22:53

por ejemplo, de acuerdo con esta gráfica que hemos visto antes, en función del tiempo, 00:22:59

tu nivel recibido va variando. Entonces, hay veces en que el nivel recibido va a ser muy 00:23:05

bueno o muy malo o va a estar en medio. Una cosa que utilizan los sistemas móviles modernos, 00:23:10

como LTE y los siguientes, es la adaptación de enlace. Se va midiendo el nivel recibido con el 00:23:17

que llega la señal, ¿vale? La EBN0 instantánea, o si queréis, la relación señal-interferencia 00:23:25

más ruido. Es lo mismo. ¿Cómo lo vas midiendo? Tienes unos símbolos piloto, que sabes, cuando 00:23:29

te lleguen, sabes qué símbolo va a ser, sabes la fase que van a tener, y midiendo la amplitud con 00:23:37

la que te llegan, puedes deducir si el canal tiene más o menos atenuación. Si mides este símbolo 00:23:42

piloto con un cierto nivel y este otro piloto te llega con un nivel 10 dB por debajo, sabes que 00:23:48

aquí la atenuación del canal es 10 dB mayor que en el otro, porque todos los pilotos envían con 00:23:55

la misma potencia. Por tanto, puedes deducir cómo cambia el canal, tanto en frecuencia como en el 00:24:00

tiempo. Es decir, puedes medir de forma aproximada estas variaciones en tiempo y en frecuencia. ¿Y 00:24:06

para qué sirve medir esas variaciones? Para poder hacer adaptación de enlace. Si tú estás en un 00:24:15

periodo de símbolo, por ejemplo, este, en el que sabes que la atenuación del canal es pequeña, 00:24:20

¿cómo lo sabes? Pues porque con este piloto y con este, y con el que está más atrás y este otro 00:24:28

de aquí, en esos grises oscuros, mides la atenuación del canal. Con una interpolación 00:24:35

lineal o como lo quieres hacer, puedes aproximar más o menos cuánto es la atenuación en los blancos. 00:24:40

Entonces, si este símbolo blanco de información tiene mucha atenuación, ¿qué es lo que haces? 00:24:46

Cuando hay mucha atenuación, sabes que tienes que utilizar una modulación conservadora, 00:24:50

por ejemplo BPSK o QPSK, que son símbolos de la constelación muy separados para no confundirte. 00:24:55

Si un rato después o en el mismo momento, pero en otra frecuencia, sabes que ahí el canal tiene 00:25:03

menos atenuación y un nivel de señal más alto que el que tenías antes, a lo mejor aquí sí que 00:25:09

puedes utilizar una modulación con más símbolos, por ejemplo 16QAM, 64QAM, que sabéis que esas 00:25:22

modulaciones lo que hacen es, en el mismo espacio de señal, meten más símbolos, más juntos, con lo 00:25:30

cual se van a confundir más fácilmente unos con otros, pero si en ese momento y en esa frecuencia 00:25:36

no tienes mucho ruido, te lo puedes permitir, porque tienes digamos suficiente capacidad 00:25:41

para discriminar símbolos próximos en la constelación. En definitiva... 00:25:47

Luis, perdona, una pregunta muy rápida. Digamos, de menos a más, de menos símbolos a más símbolos por 00:25:51

modulación, ¿cuál sería el orden que se sigue? Porque creo que has dicho algo así como BPSK, 00:26:02

y luego como el tercero has dicho el QAM. Sí, efectivamente, BPSK son dos símbolos, es el ejemplo 00:26:05

que he puesto antes de que envías una sinusoide o la fase contraria, entonces es como distinguir 00:26:13

fase 0 y 180, que es lo más opuestas que pueden ser, eso es lo más, digamos, lo más robusto, son dos 00:26:17

símbolos muy alejados. La siguiente sería QPSK, en la cual tienes cuatro posibles fases, 0, 90, 180, 270, 00:26:24

y a partir de ahí depende, lo puedes hacer variando solo la fase, y en vez de meter cuatro símbolos, 00:26:32

pues metes 8, 16, pero siempre variando solo la fase, y eso es 8PSK, 16PSK, no se utiliza mucho, 00:26:38

o bien puedes usar QAM, que en el caso de QAM, además de variar la fase, varía la amplitud, 00:26:46

con lo cual pues te da más opciones, y eso es lo que utilizan los sistemas modernos como LTE, 00:26:52

que tienen, para que os hagáis una idea, pues para los datos utilizan QPSK cuando el canal no es muy 00:26:57

bueno, 16QAM cuando es un poco mejor, 64QAM cuando es muy bueno, y ya si es buenísimo, que no ocurre 00:27:04

casi nunca, 256QAM. Y esa especie de negociación es continua, por lo que has dicho. Es continua, 00:27:12

porque los cambios a los que queremos adaptarnos, hemos dicho que son cada milisegundos, con lo cual 00:27:20

tiene que ser efectivamente muy rápida. Vale, pues muchas gracias Luis. Nada, y ese es uno de los 00:27:26

problemas de este método, bueno, no sé si llamarlo problema, pero es una de las partes críticas, 00:27:31

porque tú tienes que adaptarte rápido, y esa adaptación implica realimentación, es decir, 00:27:37

si estamos por ejemplo en sentido descendente, como en este ejemplo de la transparencia 4, 00:27:42

la base transmite al móvil, transmite información y símbolos piloto. Con los símbolos piloto, 00:27:47

el móvil decide, más o menos, si lo que le viene bien es QPSK o 16QAM o 64, pero esa información 00:27:53

se la tiene que comunicar a la estación base, para que la base sepa si le transmite con QPSK, 00:28:01

16 o con 64QAM, con lo cual hace falta este canal ascendente de realimentación, en el cual, 00:28:07

cada pocos milisegundos, el móvil le vaya diciendo a la base cómo de bien o mal está el canal y cuál 00:28:14

es la modulación que debemos usar en ese momento. Cómo hay que hacerlo cada pocos milisegundos, 00:28:21

pues eso implica bastante necesidad de señalización en kilobits por segundo, 00:28:25

porque hay que hacerlo rápido, hay que enviar mucha información. Además, si lo queremos hacer 00:28:31

bien, queremos adaptarnos no sólo en función del tiempo, sino de la frecuencia. Si aquí, 00:28:37

por ejemplo, vuelvo al espectrograma, si esta señal es para ti y la base te la está transmitiendo, 00:28:44

a ti te gustaría que en esta zona amarilla, donde el nivel de señal es muy bueno, pues te transmita 00:28:50

a lo mejor con 64QAM, que esos son 6 bits por símbolo, y por tanto te incrementa la tasa binaria. 00:28:56

Pero en esta zona de aquí, que está morada o negra, a lo mejor casi vale más la pena que no 00:29:02

te transmita nada, o si te transmite que sea una señal muy robusta, por ejemplo con QPSK. Es decir, 00:29:08

como el canal no es plano en frecuencia, sino que unas frecuencias se atenúan más que otras, 00:29:14

esa adaptación que hemos dicho de la modulación tiene que hacerse no sólo en el tiempo, sino en 00:29:18

función de la frecuencia. Con lo cual, volviendo a mi ejemplo este de la reglamentación, el móvil 00:29:23

tiene que decirle a la estación base, cada pocos milisegundos y con una resolución de frecuencia 00:29:30

de unos pocos cientos de kiloherzios, cuál es en cada trocito tiempo frecuencia, en cada símbolo 00:29:36

piloto, cuál es la atenuación que en ese momento y en esa frecuencia tiene el canal. Con lo cual, 00:29:42

pues veis que es complejo en el sentido de que hay mucha cantidad de información que hay que 00:29:48

realimentar del móvil a la base. Bueno, esto se llama... 00:29:54

Perdona Luis, en el caso de la devolución de información que le da el móvil a la estación 00:29:59

base en cuanto a la frecuencia, lo que hace es lo mismo, la estación base cambia, o sea, 00:30:07

por las atenuaciones de frecuencia se hace lo mismo, se cambia el método de modulación. 00:30:13

Sí, misma idea. Si a ti te llega esta señal, pues tú sabes que en esta zona morada si eres 00:30:16

capaz de medirlo, como estamos haciendo aquí con el espectrograma, pues tú dirías a la base 00:30:22

en estas frecuencias, en las suportadoras que están aquí en este intervalo morado, 00:30:27

pues mi canal es morado, quiere decir tiene poca señal, entonces la base ya sabe que ahí te tiene 00:30:31

que enviar una señal más robusta, por ejemplo con QPSK. Y en cambio aquí que es amarillo, 00:30:36

pues te puede subir a 16 o a 64 QAM. Vale, vale, no cambia la frecuencia, 00:30:40

que es lo que pensé que podía hacer, ¿no? La frecuencia no. 00:30:46

Eso se puede hacer, eso lo vamos a ver en la siguiente transparencia. La siguiente decisión 00:30:48

podría ser si yo ahora soy la estación base y un usuario me está diciendo en estas frecuencias 00:30:54

moradas la cosa está muy mal, a lo mejor la base prefiere no transmitir a ese usuario y 00:31:00

guarda esos recursos tiempo-frecuencia para otro usuario que a lo mejor en ese momento le está 00:31:06

diciendo que ahí lo tiene amarillo o naranja. La base puede jugar también con a qué usuario 00:31:12

transmite en cada tiempo y en cada frecuencia. Eso se puede hacer también, luego lo vamos a detallar. 00:31:18

¿Esto que comenta es tanto para la voz como para los datos? 00:31:26

Esto vale para todo, lo que pasa es que en voz tiene menos sentido por varios motivos. Primero, 00:31:31

porque LTE no se usa mucho para voz. Normalmente cuando estás en LTE y haces una llamada de voz, 00:31:39

algunas redes ahora empiezan a soportar voz en LTE, pero lo normal es que no lo soporte y te 00:31:46

manden a 3G o a 2G. El segundo motivo es que la voz, como no tiene un requisito tan grande de 00:31:51

tasa binaria, porque son 10-12 kilobits por segundo, pues digamos que no merece tanto la 00:31:59

pena hacer este tipo de adaptación. Esto lo haces para datos, para cuando estás viendo un vídeo en 00:32:05

el móvil que tiene que bajar a un megabit por segundo o incluso más, y ahí sí que te interesa 00:32:10

más este tipo de optimización. Y en datos, ¿qué serían? ¿Tramas de qué tipo de tecnología de 00:32:14

transporte o de qué protocolo? Eso lo veremos después. Si estás pensando en la estructura de la señal, 00:32:26

ah, te ha sido un nivel muy arriba, pues yo llego hasta el nivel IP. O sea, LTE transmite todo IP. 00:32:34

Lo que metas por encima de IP, pues al final como es IP, puedes meter un poco lo que quieras. 00:32:42

Digamos que por encima, una vez que tienes IP, por lo que pongas encima, 00:32:50

supuestamente ya IP lo aísla de lo que hay abajo, lo cual no es del todo cierto, pero bueno, 00:32:54

pues al final puedes enviar, si es vídeo, pues cualquiera de los estándares normales de vídeo 00:32:59

comprimido, MP4 o H no sé cuántos, no me acuerdo de los nombres, da igual. O sea, una vez que tienes 00:33:04

IP, pues digamos que ya uniformizas un poco. SDH no se usa aquí. SDH es requerido. Pues no sabría 00:33:11

decirte. Yo creo que no. Pero digamos que en cuanto salimos de la parte radio y entramos en 00:33:20

la parte telemática, me empiezo a perder un poco. No sabría decirte con seguridad. 00:33:26

Luis, perdona. Sí, sí. A ver, ¿me puedes por favor explicar otra vez cómo sabe el receptor 00:33:30

que le va a llegar un símbolo piloto? Es porque es que... Explícame por favor esa parte. 00:33:38

Estas posiciones son conocidas. ¿Te refieres a eso? Sí. Cada cinco símbolos te voy a mandar un piloto, 00:33:43

por ejemplo. Por ejemplo, sí. Vale, gracias. En frecuencia cada seis, lo ves aquí en la gráfica. 00:33:52

Y en el tiempo, pues no son cada cinco, son cada 14 creo, pero vamos, es conocido. Vale, gracias. 00:33:59

Bueno, porque os suelen un poco los nombres de todo esto que estamos contando así en plan 00:34:08

conceptual. A esta idea de adaptar la modulación en función de la atenuación que tenga cada tiempo 00:34:14

y cada frecuencia, se le llama AMC. Modulación y codificación adaptativas. Porque no sólo se 00:34:21

adapta a la modulación, sino también la tasa de codificación. Sabéis que aparte de modular en QPSK 00:34:28

o en la modulación que sea, esos bits que tú envías siempre llevan una cierta redundancia 00:34:34

para corregir errores. Un código convolucional o turbocódigo o LDPC, por si os suenan los nombres. 00:34:39

Bueno, un código de redundancia para que si algunos de los bits se reciben con errores, cosa que 00:34:46

siempre va a terminar ocurriendo, pues gracias a que hay redundancia y aquí el código tiene una 00:34:52

cierta estructura, hasta cierto punto esos errores se pueden corregir. Entonces, ¿qué es lo que se 00:34:57

hace? Pues se adapta no sólo a la modulación, sino a la tasa de codificación. Por ejemplo, si tú aquí 00:35:02

estás en amarillo, pues a lo mejor decides que puedes ir con 64 QAM y la cosa va bien. Y aquí en el 00:35:08

morado, pues a lo mejor necesitas QPSK. Pero esta zona intermedia, que es amarillo pero empieza a 00:35:15

ser un poco más oscuro, pues a lo mejor lo que haces es que sigues con 64 QAM, no bajas todavía a 00:35:20

16 QAM, pero como la señal es unos pocos dB más débil, lo compensas introduciendo un código con 00:35:27

más redundancia. Es decir, de los bits que envías hay menos información, vas a perder tasa binaria, 00:35:36

pero a cambio tienes más redundancia y vas a corregir mejor los errores, porque sabes que 00:35:42

ahí se van a producir más errores, porque ya no es amarillo, es naranja. Es como una adaptación 00:35:48

fina entre la modulación, que hay tres o cuatro modulaciones y es un salto muy brusco, pues en 00:35:53

medio de manera más fina puedes jugar con la tasa del código y se puede adaptar de una forma mucho 00:35:59

más continua. Cada una de las combinaciones de una cierta modulación, por ejemplo QPSK y un cierto 00:36:04

código, por ejemplo un turbocódigo con tasa un medio, a la combinación de esas dos cosas se le 00:36:12

llama MCS, porque es un esquema o un método de modulación y codificación. El ET tiene como 29 o 00:36:19

30 distintas combinaciones de MCS, desde la más robusta que es QPSK con mucha redundancia, para 00:36:26

estar preparado para muchos errores, hasta la más optimista que sería 256 QAM con muy poca redundancia, 00:36:34

que te va a dar mucha tasa binaria, pero con la señal muy desprotegida, con lo cual sólo lo 00:36:42

puedes usar cuando esto esté amarillo o blanco, cuando ya esté muy muy intensa la señal. 00:36:47

Bueno, a esta idea que hemos dicho antes, de que el móvil tiene que 00:36:55

realimentar esa información a la estación base, para que la base sepa qué MCS utilizar, 00:37:00

qué modulación y qué código, a esa realimentación se le llama CQI, porque es una indicación de la 00:37:05

calidad del canal. Básicamente hay una tabla con una equivalencia, entonces cuando el móvil le 00:37:13

dice a la base CQI 10, la base sabe lo que eso significa. Eso significa, me lo invento porque no 00:37:19

me lo sé la memoria, 16 QAM con un turbocódigo, con tasa dos tercios, lo que sea. Entonces ya la 00:37:26

base sabe exactamente qué formato tiene que utilizar. Y como hemos dicho, esto hay que 00:37:32

hacerlo, hay que actualizar cada poco tiempo, pocos milisegundos, y cada pocas suportadoras, 00:37:38

más o menos cientos de kilohercios, idealmente para adaptarnos bien, porque esos son, hemos dicho, 00:37:46

los valores del tiempo de coherencia y del ancho de banda de coherencia del canal. Queremos adaptarnos 00:37:53

a esos cambios, por lo tanto tenemos que ser más rápidos que esos cambios, para poderlos compensar. 00:37:59

Bueno, la siguiente idea, que ha salido ya un poco antes al hilo de una pregunta, 00:38:06

es, bueno, podemos aprovechar esta idea de adaptación de enlace, no sólo para darle al 00:38:11

mismo usuario la modulación del código que mejor le venga en ese tiempo, en esa frecuencia, sino para 00:38:18

tomar la decisión de a qué usuario transmitimos. Por ejemplo, en sentido descendente, imaginaos 00:38:25

una estación base que está atendiendo simultáneamente a tres usuarios, el 1, el 2 y el 3. 00:38:31

El primer usuario le va enviando cada pocos milisegundos esa información del CQI. El CQI, 00:38:36

en el fondo, es como enviar muestreada esta curva, muestreada cada pocos milisegundos, 00:38:44

tú le vas diciendo CQI 7, CQI 8, ahora otra vez 7, ahora bajamos al 6, ahora 5, 00:38:51

le vas enviando, cuantificada, una versión aproximada de esos cambios que vas midiendo 00:39:00

en el terminal. Entonces, con eso, la estación base, más o menos, de forma aproximada, 00:39:04

conoce cuál es su variación de la atenuación en función del tiempo. Y en paralelo, lo pongo en 00:39:09

otro color, en verde, habrá otro usuario que está enviando esa información también a la estación 00:39:17

base. Y ese usuario, como está en otro sitio, por ejemplo, aquí arriba, tendrá otros cambios 00:39:23

distintos. A lo mejor, mientras tú quieres este rojo, bueno, lo dibujo en verde, pero no entendéis, 00:39:30

mientras tú quieres este de aquí abajo, tiene un nivel de señal, pues a lo mejor alto, pues este 00:39:36

lo tiene bajo, o al revés, estáis en posiciones distintas, por tanto, los canales son independientes. 00:39:41

Entonces, en la práctica puede ocurrir perfectamente una situación como esta, 00:39:46

en la que la base tiene tres usuarios, va recibiendo esa información y se plantea en 00:39:50

cada intervalo de tiempo, ya veremos cuáles son esos intervalos en el ETE, pero básicamente cada 00:39:56

milisegundo, más o menos, la base tiene que decidir a cuál de los tres usuarios le transmite. Hombre, 00:40:01

pues visto así, lo más lógico sería transmitir al usuario número uno, que es este que está por 00:40:08

encima. ¿Por qué? Porque si transmitimos a ese usuario, como nos ha dicho, un CQI alto, 00:40:13

le podemos enviar 64 QAM y, por tanto, mucha tasa binaria. Si usáramos este o este otro, 00:40:18

no podríamos enviarle con una tasa binaria tan alta, porque su canal en ese momento no está 00:40:25

para muchas fiestas. A lo mejor un rato después, en el siguiente intervalo de planificación, 00:40:31

la base decide a qué usuario le toca ahora. A lo mejor ahora es este usuario número tres, 00:40:37

que antes estaba por debajo, ahora es este el que está por encima. Esta idea se llama 00:40:43

planificación de usuarios o scheduling en inglés. Lo tenéis luego por ahí escrito. Schedule es 00:40:49

planificación temporal de los usuarios. Se puede hacer dependiente del canal, es decir, 00:40:56

en función de esa información que los usuarios ya te están realimentando. Hemos visto antes, 00:41:02

para saber qué modulación, etcétera, hay que aplicarles, pues esa misma información la puedes 00:41:08

usar no sólo para saber cómo le transmites a cada usuario, sino para decidir a qué usuario transmites 00:41:13

en cada momento. El siguiente paso es hacer eso mismo no sólo en función del tiempo, sino también 00:41:20

de la frecuencia. Si los usuarios te van diciendo no sólo cómo varía su canal en el tiempo, 00:41:27

sino también en frecuencia, aquí el dibujo se complica un poco, pero imaginaos un eje de frecuencia 00:41:35

perpendicular al de tiempo, entonces esta línea roja que yo he dibujado se convierte en una 00:41:41

superficie tridimensional en la cual en cada tiempo y frecuencia tienes una cierta altura 00:41:48

que representa el nivel de señal en ese tiempo y en esa frecuencia. Si eso lo ves a la vez para 00:41:55

dos usuarios, este número uno sería este gris clarito con esa curva de variaciones tiempo-frecuencia 00:42:01

y este 2 sería el gris oscuro. En el fondo, esa superficie gris claro o gris oscura es lo que 00:42:07

hemos visto aquí. Aquí hemos visto un ejemplo, aquí hemos visto que este usuario en esta zona que 00:42:15

está por aquí oscura, pues la estación base, si conoce esta información, sabrá que es mejor no 00:42:19

transmitir a este usuario, porque este usuario en esa zona morada o negra no va a recibir bien 00:42:26

la señal. A lo mejor decide planificar al usuario este número uno únicamente en unos rectángulos 00:42:33

tiempo-frecuencia en los que sabe que tiene un buen nivel de señal y en esta otra zona en la 00:42:41

que el usuario número dos está por encima, el gris oscuro, la base transmite al usuario gris oscuro. 00:42:47

Es generalizar la idea que hemos visto antes, pero no sólo en función del tiempo, sino del tiempo y 00:42:55

de la frecuencia. Bueno, esto es mejor porque si optimizas en tiempo y en frecuencia te adaptas 00:43:01

mejor a esos cambios del canal, pero tiene el mismo problema que hemos visto antes, que ahora 00:43:07

cada usuario no sólo tiene que decirle a la base cada pocos milisegundos cómo de bueno o malo es 00:43:12

su canal, sino que en el eje perpendicular de frecuencia tiene que enviar información cada 00:43:18

pocos cientos de kiloherzios para que la base sepa cómo está variando el canal tanto en tiempo 00:43:23

como en frecuencia. Perdón, Luis, ¿me escuchas? Sí. Mira, soy Pedro, buenas tardes. Una pregunta 00:43:29

sobre esto. Estas divisiones que has planteado en la diapositiva ahora mismo, entre uno, dos, tres, 00:43:36

para tomar decisiones de con qué usuario te comunico, esas divisiones temporales no son 00:43:41

de símbolos, son de subtramas, son periodos más largos. Justo, son una subtrama de un milisegundo. 00:43:49

Vale, vale. Y en cambio, en la primera presentación que nos has hecho de la matriz de cuadritos, 00:43:54

ahí sí que hablabas de tiempo de símbolo. Estos son símbolos, sí. La idea es que no merece la 00:44:00

pena hacer los cambios cada símbolo, porque tampoco hace falta ser tan rápido. Y además, 00:44:06

aunque quisiera ser tan rápido para hacerlo mejor, no puedes, porque tú no tienes información del 00:44:12

usuario en cada símbolo. Tú tienes, por ejemplo, en este, y hasta que no le llegue otro símbolo 00:44:17

piloto, el usuario no sabe los cambios que ha habido. Se supone que habrá habido pocos, pero 00:44:22

digamos, si tú en la base recibes información del usuario aquí y luego aquí, pues durante todo el 00:44:27

tiempo que está en medio, supones que el usuario sigue igual de bien o igual de mal que lo que te 00:44:33

dijo al principio. ¿Me explico? Perfectamente, sí. Yo he entendido que los cambios de usuario o la 00:44:38

elección del usuario se basa en subtramas o en tiempos de, ¿cuánto has dicho? ¿10 milisegundos? 00:44:45

Lo veremos el próximo día, pero son subtramas de un milisegundo. 00:44:50

Vale, y en cambio los símbolos pilotos, o sea, los tiempos de un piloto son un símbolo. 00:44:54

Son un símbolo que dura 14 veces menos. Vale, entendido, gracias. 00:44:59

Este un milisegundo y este 14 que me saco ahora sin explicar, lo veremos cuando veamos la estructura 00:45:04

exacta de la señal RT, ¿vale? Pero la idea es que la planificación se hace en trozos más largos. 00:45:10

Sí, ¿había más comentarios? 00:45:16

Sí, perdona que te corte otra vez. Resulta que al móvil le está llegando bien la señal y decide 00:45:17

que va a cambiar la modulación QAM16, por ejemplo. Entonces, se lo dice a la estación base y la 00:45:25

estación base le dice, ok, me he enterado, un acknowledgement o algo así, o directamente se 00:45:31

pone a hablarle en QAM16 y tira para adelante. 00:45:36

Más bien lo segundo, pero con un matiz. O sea, no hay un acknowledgement como tal, 00:45:39

pero digamos que la base toma su decisión, te puede hacer caso o no, pero en todo caso la 00:45:46

decisión que tome te la comunica. Es decir, hay un canal descendente especial que se utiliza para 00:45:53

decir qué usuario la base ha decidido para cada rectangulito y qué modulación y código va a 00:45:59

utilizar para ese usuario. Hay un canal de señalización descendente que veremos por el 00:46:05

cual se contiene esa información. Con lo cual, tú como móvil, ¿qué haces? Reportas la información 00:46:12

del canal a la estación base y te quedas a la espera a ver cuándo a la base le parece bien 00:46:16

planificarte a ti y, en ese caso, con qué modulación y con qué código. 00:46:21

Luis, por favor, hay una cosa que no acabo de entender. Cuando dices, la estación base 00:46:24

decide que no transmite a ese usuario. ¿Cómo que no transmite? Entonces, ¿qué pasa? 00:46:32

¿Qué pasa con el otro usuario? Bueno, pues el usuario lo que le pasa es que, 00:46:36

sí, es una buena pregunta. Por ejemplo, aquí en el tiempo, el usuario número uno no recibe 00:46:40

datos todo el tiempo. Recibe aquí y aquí y en medio se espera porque están otros. ¿Qué pasa? 00:46:45

Que este tiempo son, pues si hemos dicho que cambia cada milisegundo, pues ese tiempo puede 00:46:51

ser 5 milisegundos, 10 milisegundos y el usuario normal no lo nota. 00:46:56

Ah, vale, vale. 00:47:01

Si estás pensando, por ejemplo, en voz, ahí sí que se notaría porque la voz, 00:47:02

aunque tenga un retardo, digamos, de 100 milisegundos, ya empieza a ser molesto. De 00:47:06

nuevo, el ET está más pensado más para datos que para voz. Imagínate que estás viendo un 00:47:15

vídeo en el móvil, en YouTube. Si os fijáis en YouTube, siempre aparece la barrita. La 00:47:18

barrita de progreso avanza un poco y después empieza a reproducir, con lo cual tienes ahí 00:47:24

un margen para que si durante un segundo o dos no te llegan datos, como ya los tenías de antes, 00:47:28

pues vas tirando del buffer que tienes. No pasa nada. ¿Me explico? 00:47:34

Sí, sí, sí, sí. Gracias. 00:47:37

No importa que no sea continua, siempre que no haya un tiempo excesivo entre 00:47:40

apariciones del mismo usuario. Vale, pues seguimos un poco con estos 00:47:45

conceptos así básicos que parece que no son LTE, pero que en el fondo nos vienen muy bien 00:47:53

para luego cuando entremos en la descripción de LTE. Y que de nuevo son recordatorio, 00:47:59

cosas que más o menos entiendo que conocemos todos, con lo cual no me detengo mucho, 00:48:04

pero en cuanto queráis pues me preguntáis cómo está ahora y ya está. 00:48:08

Vale, entonces lo último que tenemos que ver sobre esta parte un poco de conceptos fundamentales es 00:48:12

MIMO, que es otra de las tecnologías que utiliza LTE. Sobre MIMO creo que habéis hablado un poco 00:48:18

en la parte primera de hoy, pero bueno, vamos a hacer un recordatorio rápido sobre cómo se utiliza 00:48:24

en el caso de LTE. Sabéis que MIMO consiste en que tenemos varias antenas, es decir, 00:48:30

una agrupación o array de antenas en el móvil o en la base o en los dos. ¿Para qué no vale tener 00:48:35

una agrupación de antenas? Pues porque en función de los desfases relativos con que apliquemos las 00:48:41

señales a cada antena, por ejemplo, si tenemos una agrupación de cuatro antenas, que la dibujo así, 00:48:47

vista desde arriba, estoy en el cielo mirando hacia el suelo y estos son dipolos verticales 00:48:53

que apuntan hacia mí. Pues si tú transmites una señal y la aplicas a todas las antenas con la 00:48:58

misma fase, tienes un día más radiación como éste. Significa que en esta dirección las señales, 00:49:03

como van en fase, se suman de forma constructiva. Y en otras direcciones, pues como esta antena está 00:49:08

más cerca y la otra más lejos, pues en esa dirección ya no se suman en fase y el diagrama 00:49:14

pues tiene menos ganancia. Y la gracia de esto es que si aplicas la señal aplicando un desfase, 00:49:18

lo dibujo así como un desfasador variable distinto en cada antena, puedes conseguir, 00:49:24

como aparece aquí en la transparencia, apuntar ese haz en una dirección o en otra. Tienes ese control 00:49:30

para en qué dirección apuntas. Eso lo puedes hacer tanto en recepción como en transmisión. 00:49:36

En transmisión tú aplicas una fase distinta a cada antena y con eso controlas la dirección en 00:49:43

la que apuntas. En recepción recoges la señal de cada antena y antes de sumarlas les aplicas 00:49:47

un desfase que controla en qué dirección está apuntando esa agrupación, en este caso en recepción. 00:49:53

O sea que tenemos una capacidad de generar un ad directivo y controlar la dirección en la que 00:50:00

apunta. Es más, tenemos la capacidad de generar varios haces simultáneamente. Por ejemplo, 00:50:08

volviendo al caso que he puesto antes en transmisión, tú puedes tener estas antenas 00:50:14

que he puesto en rojo y cada antena tiene que transmitir una señal que supongamos que es, 00:50:19

voy a cambiar de color para que se vea un poquito mejor la cosa, una señal que voy a dibujar en 00:50:29

verde para un móvil que está en no sé qué dirección. Entonces, si ese móvil está por 00:50:35

ejemplo en esta dirección y sabemos la dirección, lo cual habrá que estimar con símbolos piloto, 00:50:39

supongamos que la conocemos, tú sabes en la base que quieres apuntar con este haz para que la señal 00:50:45

llegue al móvil con la máxima ganancia. ¿Cómo generas ese haz? Pues esa señal verde que vas a 00:50:50

transmitir para ese usuario le aplicas un desfase, el que toque, para apuntar en esa dirección y eso 00:50:58

lo metes en cada antena y con eso generas tu haz apuntando en esa dirección. Ahora, 00:51:04

supongamos que simultáneamente hay un usuario de color azul claro que está por aquí abajo. 00:51:11

Bueno, el color este azul claro la verdad es que no me gusta mucho porque no se distingue, 00:51:21

lo pongo morado. Un usuario morado está aquí abajo, tú quieres generarle un haz en esa otra 00:51:26

dirección, es decir, los desfases que tienes que aplicar en la agrupación para esa otra señal son 00:51:34

distintos, pero no hay ningún problema. Coges la señal, los símbolos QPSK, lo que sea, para ese 00:51:39

usuario morado, les aplicas desfases diferentes en un camino paralelo y aquí justo antes de llegar a 00:51:46

cada antena sumas, pongo aquí un sumador, la señal para el usuario verde y para el usuario morado, 00:51:53

es decir, cada antena está enviando a la vez una parte de la señal del usuario verde y otra 00:52:01

del morado y cada una puede venir de antes con un desfase diferente, con lo cual consigues generar 00:52:07

simultáneamente, completo un poco el dibujo para que se vea, siguiente antena, etcétera, consigues 00:52:13

generar simultáneamente un haz para un usuario que va en la dirección que le interese y otro haz 00:52:21

para otro usuario que va en otra dirección. Es decir, podemos apuntar haces simultáneamente en 00:52:26

direcciones diferentes. ¿Para qué me vale eso? Pues lo puedo utilizar en los sistemas MIMO para 00:52:33

conseguir varias cosas. Una de ellas es lo que se llama multiplexación espacial. Por ejemplo, en 00:52:40

esta base, si puedes generar un haz en esta dirección y simultáneamente, como hemos visto, 00:52:47

en otra dirección, suponiendo, esto es importante, que tengamos aquí este obstáculo, 00:52:52

¿qué es lo que va a ocurrir? Que al mismo terminal móvil le llega una señal por el camino 1 y la 00:52:57

otra señal que ha enviado a la estación base le llega rebotando en un obstáculo por otro camino. 00:53:06

Si el móvil también es capaz de generar dos haces, porque también tiene una agrupación con 00:53:12

varias antenas, y apuntar un haz para una señal y otro para otra señal, y si este ángulo de 00:53:17

separación es mayor que el ancho de haz, para que no se me mezclen, para que no se me solapen, 00:53:24

al final, ¿qué es lo que estás haciendo? Puedes transmitir una señal por este camino y otra por 00:53:29

este camino al mismo tiempo y en la misma frecuencia. Esa es la clave. Cada trocito de 00:53:35

estos tiempo-frecuencia lo reutilizas, lo usas dos veces, una por un camino, otra por otro, 00:53:42

con lo cual, en este ejemplo, idealmente multiplicarías por 2 la tasa binaria que 00:53:49

recibe este usuario. ¿Vale? Simplificando un poco, ese es el concepto básico de multiplicación 00:53:54

espacial. Hay veces en las que a lo mejor no interesa hacer esto. Por ejemplo, este obstáculo 00:54:00

no existe. Si este obstáculo no existe, o si refleja muy mal la señal, ¿qué es lo que ocurre? 00:54:05

Que esta segunda señal que la base envía por el segundo haz, si ese obstáculo no existe, 00:54:11

pues continúa por allá y se pierde por el vacío. Nunca le llega al usuario deseado. En ese caso, 00:54:16

pues no enviamos señal por el camino 2, porque no tiene sentido. Usamos únicamente un solo camino. 00:54:23

Eso sí, apuntamos bien, aprovechamos la ganancia que me da mi agrupación de antenas, tanto en la 00:54:29

base como en el móvil, y maximizamos la ganancia de potencia o conseguimos diversidad, pero enviando 00:54:36

una sola señal. ¿Vale? Bueno, sí, adelante. Además de poder reforzar con un usuario, ¿podríamos 00:54:43

utilizar esta dualidad de haces para conectar con dos usuarios distintos en un único tiempo? 00:54:53

Efectivamente, muy buena observación. Creo que te has adelantado 20 o 30 transparencias, 00:54:59

que lo veremos, pero como viene al hilo lo contamos ahora. Eso es una cosa que utilizan 00:55:05

los sistemas modernos LTE desde las versiones recientes del estándar INR, que es la quinta 00:55:10

generación, y es lo que llaman mismo multiusuario. Básicamente, si ese obstáculo no existe, 00:55:16

siguiendo el ejemplo que yo he dicho antes, esa señal, a lo mejor en vez de perderse, 00:55:21

pues le puede llegar a un usuario que está por ahí. Entonces multiplexas espacialmente, 00:55:26

no dos señales para el mismo usuario, sino dos señales para usuarios distintos. Eso es lo que 00:55:32

se llama MIMO multiusuario, o en inglés, Multi User MU MIMO. Entonces, ¿qué ventaja tiene? Pues 00:55:38

que ya no dependes de que haya o no haya este obstáculo, porque simplemente depende de que 00:55:46

tengas aquí un móvil. Pero al final, como móviles vas a tener seguramente, pues por toda la zona de 00:55:52

cobertura, más o menos queriendo conectarse a la vez, pues es más fácil conseguir esa separación 00:55:57

espacial cuando cuentas con varios móviles. Efectivamente. Vale, vale, gracias. No, no, 00:56:01

si son muy interesantes todas las observaciones. Cuando os digo que lo vemos después, no lo veáis 00:56:09

como me adelantado, sino que bien, estamos relacionando cosas y vemos que entendemos más 00:56:14

allá de lo que estamos viendo ahora mismo, ¿no? Bueno, con esto hemos terminado ya con la parte 00:56:21

de fundamentos básicos más o menos rápidos y entramos ya a describir con un poco de detalle 00:56:27

el sistema LTE, centrándonos en la parte radio, que es el objeto de este curso y lo que yo conozco 00:56:33

mejor dentro de los sistemas móviles. Bueno, entonces en la parte radio yo siempre empiezo 00:56:40

con una o dos transparencias, presentando un poco la idea general del sistema y las características, 00:56:46

perdón, las características generales de la interfaz radio y después ya entramos en detalles. 00:56:52

Vale, entonces como idea general, el sistema LTE es el sistema de cuarta generación definido por 00:56:57

el 3GPP, que sabéis que es el organismo internacional que se encarga de definir los 00:57:04

estándares de sistemas móviles desde el año 90 y algo, es el que se encarga de esto. Vale, 00:57:08

que agrupa el ETSI, que es el Instituto Europeo de Estandarización y algunos otros equivalentes 00:57:15

de América, de Asia, se ponen de acuerdo para diseñar los sistemas. Entonces, LTE es el resultado 00:57:21

de esa definición del 3GPP para un sistema de cuarta generación. A su vez, la UIT es la que define 00:57:29

los requisitos que deben cumplir los sistemas para llamarse 3G o 4G o 5G. En concreto, pues 00:57:36

define unas tasas binarias mínimas, un retardo pues idealmente que sea pequeño para aplicaciones 00:57:42

que sean de tiempo real, que no necesiten, que no admitan retardos muy grandes y luego aparte de 00:57:49

eso, pues obviamente interesa que haya una cierta flexibilidad, que sea eficiente en el sentido de 00:57:55

buena eficiencia espectral y en los sistemas modernos, como decíamos antes, que se base en 00:58:00

IP, para que no haya que inventar una cosa nueva para este sistema, sino que directamente todo el 00:58:07

conocimiento y todos los equipos que hay para IP, pues que se pueden utilizar más fácilmente con 00:58:11

los sistemas móviles. Esos son un poco los objetivos. Entonces, de acuerdo con esos objetivos, 00:58:16

se diseña este sistema, donde el nombre sabéis que viene de Long Term Evolution, porque es una 00:58:21

evolución a largo plazo del sistema anterior, de UMTS. Evolución a largo plazo, en el fondo es una 00:58:28

forma un poco rara de decir que no es una evolución, que es un sistema que se base en IP, para que no 00:58:36

haya que inventar una cosa nueva para este sistema, sino que directamente todo el conocimiento y todos 00:58:41

los equipos que hay para IP, pues que se pueden utilizar más fácilmente con los sistemas móviles. 00:58:46

Eso son un poco los objetivos. Entonces, de acuerdo con esos objetivos, se diseña este sistema, 00:58:51

donde el nombre sabéis que viene de Long Term Evolution, porque es una evolución a largo plazo 00:58:57

del sistema anterior, de UMTS. Evolución a largo plazo, en el fondo es una forma un poco rara de 00:59:03

decir que no es una evolución, que es un sistema nuevo. De hecho, si sabéis un poco cómo funciona 00:59:11

el sistema anterior, que es el UMTS, no tiene nada que ver. Esto es OFDM, el anterior era 00:59:16

espectro desanchado, son sistemas muy distintos que no tienen nada que ver. O sea, que más que evolución, 00:59:22

es un sistema nuevo. Bueno, una de las novedades que se introdujeron en este sistema, y que luego 00:59:28

se han heredado en el sistema 5G posterior, es simplificar un poco la arquitectura de la red 00:59:36

de acceso radio. En sistemas anteriores teníamos por aquí unos nodos intermedios, que ahora ya no 00:59:41

existen. Ahora, la interfaz radio, que es la comunicación entre el móvil y la base, únicamente 00:59:46

tiene dos elementos, el móvil y la base. A la estación base, por razones históricas un poco 00:59:52

extrañas, se le dan nombres raros. En UMTS se llama nodo B, en LT se llama E-nodo B, donde la 00:59:59

es de enhanced, porque está mejorado respecto a los de UMTS, y en 5G se llama G-nodo B. Bueno, 01:00:08

el nombre es un poco raro, yo prefiero llamarlo siempre estación base para entendernos. La 01:00:16

estación base es pues las antenas, la caseta que instalamos en lo alto de una azotea, o en una 01:00:21

torre si estamos en el campo, para proporcionar la cobertura. Entonces tenemos la estación base, 01:00:27

que da una cobertura en una célula o en varias células. A veces se utilizan coberturas sectorizadas, 01:00:34

me imagino que esto en la parte de sirio, pues lo estáis viendo, la cobertura de cada base, de 01:00:43

cada transmisor. Por otro lado tenemos el terminal móvil y la comunicación entre ambos por la 01:00:47

interfaz radio. En esa interfaz, básicamente lo que se define es la estructura de la señal, que 01:00:52

sería el nivel físico, y los protocolos de nivel superior, de forma que la estación base y el 01:00:59

móvil pueden entenderse. Por ejemplo, antes hemos dicho que el móvil cada cierto tiempo envía la 01:01:04

información de CQI en sentido ascendente. Tiene que estar perfectamente definido cuál es el formato 01:01:10

de ese CQI, cuántos bits contiene, qué significa cada uno, cada cuánto tiempo se envía. A su vez, 01:01:16

no se hace de forma rígida, sino que tenemos varias opciones para ese envío de los CQIs, pues tiene 01:01:23

que haber también un protocolo para que la base le diga al móvil, utilizamos el formato 2.1 y el 01:01:28

móvil sepa qué es lo que significa el formato 2.1. Y además, ese mensaje en el que el móvil envía esa 01:01:35

información a la estación base, tiene que estar codificado de acuerdo con unas ciertas reglas que 01:01:41

se pueden entender. Todo eso es lo que hacen las especificaciones. Definir la estructura de la 01:01:45

señal, tanto a nivel físico como a nivel superior, para que una estación base de Nokia y un móvil de 01:01:50

Apple se puedan entender, aunque no sean del mismo fabricante. Digamos que esto sería la parte radio. 01:01:56

De aquí para abajo tendríamos lo que se llama la parte radio de la red, o la red de acceso radio, 01:02:03

las estaciones base y el móvil, o los móviles. Y de aquí para arriba tenemos lo que se llama 01:02:10

núcleo de red, o core network, CN, lo veréis así muchas veces en inglés, donde ahí, como no entramos 01:02:15

en muchos detalles, pues ponemos una nube. Ahí tenemos los nodos de conmutación, bases de datos 01:02:22

de usuarios, gestión de alarmas, para que si una estación base se estropea, pues rápidamente se 01:02:29

genere una información que va por esta interfaz y el operador lo sepa y pueda enviar a alguien 01:02:35

a reparar esa estación base o a sustituir la tarjeta que se ha estropeado. Pero bueno, como decía, 01:02:40

nosotros nos vamos a centrar sobre todo en esta parte de abajo que es la parte radio. Entonces, 01:02:46

entrando un poco ya en detalles de la parte radio, pues primero vemos en general en qué consiste y 01:02:52

después ya entramos en características más concretas. Entonces, la parte radio de RT, 01:02:59

lo primero que hay que decir es que utiliza varias bandas de frecuencias. Esto es así en cualquier 01:03:04

sistema moderno porque las bandas de frecuencias de los móviles son muchas y además son distintas 01:03:11

en cada zona del mundo. Por ejemplo, pues en España tenemos estas y alguna más que no he 01:03:17

puesto. En América, pues esta de 1800 no la hay, pero hay 1900 y tienen en 700 MHz, me parece, 01:03:22

cosa que aquí todavía no hay, pero lo habrá en algún momento con el segundo viento digital de 01:03:31

la televisión. Bueno, en definitiva, cada zona del mundo, cada país o cada continente tiene frecuencias, 01:03:36

bandas distintas asignadas para móviles. Entonces, viene bien que un sistema móvil se pueda desplegar 01:03:42

en diferentes bandas para que podamos adaptarnos a cada zona del mundo. Además, esto es una novedad 01:03:48

del ET que no tenía ninguno de los sistemas anteriores, también es flexible el ancho de banda. 01:03:55

En un sistema anterior, por ejemplo en UMTS, que es tercera generación, la señal que se envía, 01:04:00

el equivalente a esto, tendría un ancho de banda fijo de 4,5 o 5 MHz y eso es fijo, no se puede 01:04:06

cambiar porque el sistema se diseñó así. En cambio, en el ET existen seis posibles valores de ancho de 01:04:14

banda, desde 1,4 hasta 20 MHz. Eso es así, se puede hacer de forma muy fácil porque es un sistema 01:04:20

basado en un FDM. Entonces, si volvemos a la estructura del señal FDM en frecuencia, 01:04:27

pues es muy sencillo, es ir poniendo suportadoras. Entonces, según cuántas pongas, así te sale un 01:04:32

ancho de banda ocupado mayor o menor. Entonces, es relativamente sencillo, en función de cuántas 01:04:39

suportadoras estés transmitiendo, os ocupará un ancho de banda alguno de estos seis que son 01:04:45

los permitidos en el ET, como comprobación rápida. Una consulta, Luis. ¿El ancho de banda no va 01:04:50

relacionado con la frecuencia? En este sistema no. Quizá esa idea te suena de 5G, que ahí sí hay una 01:05:00

cierta relación. En las bandas más altas tiende a haber anchos de banda mayores, asociados a 01:05:09

separaciones de suportadoras o numerología, como lo llaman allí, que también es mayor. Quizá estabas 01:05:15

pensando en eso. En el ET no. En el ET es fijo. En cualquiera de las bandas puedes usar cualquiera 01:05:21

de los anchos de banda. Por ejemplo, en esta señal que hemos visto antes, que es el ET, 01:05:26

si hacemos una comprobación rápida, ¿qué ancho de banda estamos usando? A ver si es alguno de 01:05:32

estos seis. Pues bueno, antes no lo he dicho, no sé si lo he explicado bien, pero aquí pone 01:05:38

frecuencia en hercios, aquí arriba aparece por 10 a la 8. Es decir, aquí donde pone, por ejemplo, 01:05:43

voy a mover un poco la gráfica, aquí donde pone 8, realmente es 8 por 10 a la 8, es decir, 01:05:52

800 megahercios. Aquí donde pone 8,1 es 810. Entonces, desde 801, que está aquí abajo, 01:05:58

hasta 811, este recorrido total del eje vertical son 10 megahercios. La señal que estamos viendo 01:06:08

es de las de 10 megahercios, lo que pasa es que siempre se dejan unas bandas de guarda, 01:06:17

que son estos huecos negros arriba y abajo, para que si arriba tenemos otra señal, ahí la vemos, 01:06:21

pues que no se solapen, que tengan una cierta separación en medio. Entonces, cuando se dice 01:06:28

que el ancho de banda es de 10 megahercios, realmente es menos, son como 9, y dejamos medio 01:06:33

y medio para banda de guarda. Cuando se dice 20, pues lo mismo, son 18, o sea, siempre es un poquito 01:06:38

menos. Entonces, en este caso, estamos viendo una señal de 10 megahercios nominales, que en la 01:06:44

práctica son un poco menos. Otra característica que tiene el ETE, igual que UMTS, igual que NR, 01:06:51

que es el sistema posterior, es que se puede utilizar en FDD o en TDD. Ya sabéis, FDD es una 01:06:58

frecuencia transmite, otra recibe. Por ejemplo, aquí, pues la estación base transmite en una 01:07:04

frecuencia, el móvil en otra, con lo cual a la vez se pueden comunicar porque utilizan frecuencias 01:07:09

distintas. TDD sería que la misma frecuencia vale para los dos sentidos. Lo dibujo así, como una 01:07:15

flecha con una línea con dos puntas de flecha, aquí arriba, de forma que hay tramas temporales 01:07:22

y parte de la trama se utiliza en sentido ascendente del móvil a la base, y la otra mitad en sentido 01:07:29

descendente de la base al móvil. Ventaja, utilizamos una sola frecuencia para transmitir o recibir, con 01:07:35

lo cual, según la banda en la que estemos, si la banda en la que estamos trabajando, por ejemplo, 01:07:43

la de 3.5 en España, solo tiene una subbanda, no tiene dos bandas separadas para FDD, pues digamos 01:07:48

que tienes una sola frecuencia, pero en esa frecuencia la utilizas la mitad del tiempo para 01:07:55

transmitir en la base y la mitad del tiempo para transmitir en el móvil, con lo cual lo utilizarías 01:07:59

en TDD. Bueno, hemos dicho que es un sistema FDM, por eso hemos contado todo esto de la FDM, de las 01:08:04

suportadoras, de los rectángulos tiempo-frecuencia, y aquí se ve claramente que la señal es FDM, 01:08:11

porque tiene esa estructura de rectángulos en tiempo y en frecuencia. Como matiz, no muy importante, 01:08:17

pero bueno, por si lo veis por ahí, en sentido ascendente sigue siendo FDM, lo que pasa es que 01:08:25

se le da un nombre un poco raro, que es esto de aquí, que la verdad es que no es un nombre que a 01:08:31

mí me guste mucho, porque FDMA suena a otra cosa, no a modulación, sino a repartir el espectro en 01:08:38

frecuencias o algo así. Realmente es FDM, lo que pasa es que se le da este nombre un poco extraño, 01:08:44

simplemente porque en sentido ascendente a la señal FDM que transmitimos en el conjunto de 01:08:50

suportadoras, se le aplica una precodificación, un procesado previo, que sirve para reducir la PAPR, 01:08:57

la PAPR que es la relación potencia de pico potencia media. Una de las pegas que tiene la 01:09:06

señal FDM es que, en el fondo, ¿qué estamos haciendo? Enviar sinusoides en diferentes frecuencias. 01:09:13

Por ejemplo, estas tres. Imagina que lo vemos en el tiempo, lo dibujo aquí mismo. Una sinusoide, 01:09:18

por ejemplo, en esta frecuencia. La siguiente sinusoide, que a lo mejor tiene otra fase, 01:09:25

la pongo hacia abajo porque es otro símbolo, va a ser una frecuencia distinta. Exagerando un poco 01:09:29

el dibujo, la señal de abajo tiene una frecuencia claramente mayor, un periodo más pequeño que la 01:09:35

de arriba, y la tercera pues tendrá otra frecuencia que también es distinta. ¿Qué pasa cuando sumas 01:09:40

estas tres señales que son sinusoides de frecuencias distintas? Como las frecuencias son distintas, 01:09:46

no varían a la vez, varían a ritmos diferentes. Entonces, cuando esta señal está arriba, 01:09:53

este es el eje, esto es positivo, aquí abajo es negativo. Cuando esta señal tiene un valor 01:09:59

positivo, a lo mejor esta otra también, pero esta otra negativo. Un poquito de tiempo después, 01:10:05

nada, unos microsegundos después, esta señal tiene otro valor, está cambiado. Como cada una cambia una 01:10:14

velocidad distinta, pues al final cuando sumas suportadoras de frecuencias distintas, tienes 01:10:21

una señal total cuya envolvente varía mucho, porque a veces están todas en fase y la potencia 01:10:26

total sube, a veces están en oposición de fase y la potencia baja. En el fondo es un poco la misma 01:10:32

idea que vimos antes con el multitrayecto, pero ahora por otro motivo, ahora porque tenemos 01:10:38

una señal FDM con diferentes sinusoides de frecuencias distintas. Entonces, ¿qué implica eso? 01:10:42

Que la potencia transmitida por la señal pues hace un poco este tipo de variación, es decir, fluctúa 01:10:48

mucho, y eso es un problema porque tú tienes que diseñar tu amplificador para que sea capaz de 01:10:54

transmitir la potencia máxima, pero la mayor parte del tiempo estás infrautilizando tu transmisor, 01:10:59

porque estás transmitiendo potencias mucho más bajas, simplemente porque la señal es así. Eso 01:11:05

es un problema, se llama PAPR, Peak to Average Power Ratio, relación de potencia pico potencia 01:11:11

media, desde la potencia de pico hasta la potencia media en decibelios, eso sería la PAPR. Es un 01:11:18

problema porque en un amplificador siempre te interesa que la potencia sea constante. Entonces, 01:11:26

volviendo a donde estábamos, en sentido ascendente, donde eso es especialmente crítico porque el móvil 01:11:31

tiene poca batería y no está para desperdiciar potencia, en sentido ascendente se aplica un truco 01:11:37

que es modificar de cierta manera la información de cada subportadora antes de transmitirla para 01:11:43

reducir un poco esas variaciones. Y eso, en vez de llamarlo OFDM precodificada, que es como habría 01:11:50

que llamarlo y es como lo llaman en 5G, en 4G le pusieron un nombre un poco extraño que es este 01:11:57

de aquí, pero tachadlo, es un nombre feo que no indica realmente lo que ocurre. Lo que ocurre es 01:12:03

OFDM tanto en sentido ascendente como descendente. Bueno, uno de los parámetros de OFDM hemos dicho 01:12:10

que es la separación de subportadoras, este delta de f. Pues en el caso de LTE, ese delta de f vale 01:12:18

15 kHz. Existe también la opción de usar la mitad, pero en la práctica nunca se usa, con lo cual 01:12:24

siempre 15 kHz. El prefijo cíclico, el tiempo en el que alargamos la señal en OFDM para absorber 01:12:29

los ecos, pues hay dos valores. En la práctica siempre se utiliza el primero, que suele ser más 01:12:36

que suficiente, pero si en algún caso hace falta, se puede utilizar el segundo. Ya que usamos OFDM, 01:12:42

otra de las ideas clave de LTE es que lo podemos utilizar también como forma de acceso múltiple. 01:12:49

Realmente lo hemos visto ya. En este ejemplo que poníamos de adaptarnos al canal de cada 01:12:54

usuario, en función de la frecuencia, vemos que hay ciertas subportadoras que son para un 01:13:00

usuario y otras que son para otro. En el fondo es FDMA, es repartir la frecuencia entre diferentes 01:13:05

canales, pero también es TDMA, porque en función del tiempo a veces transmitimos al usuario número 01:13:12

uno, que es el clarito, y a veces al número dos, que es el oscuro. Con lo cual aprovechamos la 01:13:18

propia estructura tiempo-frecuencia de la señal para repartir los recursos de forma inteligente 01:13:24

entre los usuarios. Con lo cual ese FDM me vale también como estructura para el acceso múltiple 01:13:30

o el reparto de los recursos entre diferentes canales. Vemos esta por terminar un poco las 01:13:37

características generales de LTE y paramos, que ya van a ser las nueve. Las modulaciones las 01:13:44

hemos contado ya. Estas son las que utiliza LTE, inicialmente estas tres. Después, en versiones 01:13:49

posteriores del estándar, se introdujo esta última, de forma que si un usuario tiene una 01:13:54

SINR especialmente buena, está muy cerca de la base y tiene un nivel de señal muy bueno, 01:13:59

pues podemos enviarle con esta modulación. ¿Cuál se utiliza en cada momento? Depende 01:14:04

de la adaptación de enlace que se va modificando. 01:14:10

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Autor/es:: Luis Mendo Tomás
Subido por:: Pedro Luis P.
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Fecha:: 8 de abril de 2023 - 10:22
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