ιπλωµατική Εργασία του φοιτητή του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστηµίου Πατρών

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ:ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΣΥΡΜΑΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ιπλωµατική Εργασία του φοιτητή του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστηµίου Πατρών Σ ΟΓΓΟΣ ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ του ΒΑΪΟΥ Αριθµός Μητρώου:5760 Θέµα «ιερεύνηση φαινοµένων σκίασης(shadowing) σε συστήµατα κυτταρικής κινητής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς» Επιβλέπων ΚΩΤΣΟΠΟΥΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ Αριθµός ιπλωµατικής Εργασίας: Πάτρα, Μάρτιος 2010

2

3 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η ιπλωµατική Εργασία µε θέµα «ιερεύνηση φαινοµένων σκίασης(shadowing) σε συστήµατα κυτταρικής κινητής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς» Του φοιτητή του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Σ ΟΓΓΟΣ ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ του ΒΑΪΟΥ Αριθµός Μητρώου:5760 Παρουσιάστηκε δηµόσια και εξετάστηκε στο Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις.../../ Ο Επιβλέπων Ο ιευθυντής του Τοµέα Κωτσόπουλος Σ., Καθηγητής Φακωτάκης Ν., Καθηγητής

4

5 Αριθµός ιπλωµατικής Εργασίας: Θέµα: «ιερεύνηση φαινοµένων σκίασης(shadowing) σε συστήµατα κυτταρικής κινητής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς» Φοιτητής: Επιβλέπων: Περίληψη Στην εποχή που διανύουµε ο ρόλος των επικοινωνιών και η σηµασία τους στην ζωή των ανθρώπων αυξάνεται µε ταχείς ρυθµούς, πόσο µάλλον όταν µιλάµε για τις κινητές επικοινωνίες οι οποίες χαρακτηρίζονται από αµεσότητα, ταχύτητα και αξιοπιστία. Τα συστήµατα κινητών επικοινωνιών εξελίσσονται ταχύτατα, µε εκθετική άνοδο την τελευταία εικοσαετία, όπου το UMTS(W-CDMA) σύστηµα καθιερώθηκε και αποτελεί πλέον την βάση των µελλοντικών εξελίξεων.με την παρούσα διπλωµατική εργασία µε τίτλο «ιερεύνηση φαινοµένων σκίασης(shadowing) σε συστήµατα κυτταρικής κινητής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς», αφού πρώτα εξετάσουµε το σύστηµα τρίτης γενιάς όσον αφορά την αρχιτεκτονική του, την δοµή του και τα µοντέλα τα οποία ακολουθεί η διάδοση της ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας, προσπαθούµε έπειτα να εξετάσουµε σε ένα συνηθισµένο περιβάλλον λειτουργίας του την συµπεριφορά του και την µοντελοποίησή του σε σχέση µε ένα καταλυτικό φαινόµενο που δυσχεραίνει τις επικοινωνίες και εξασθενεί το προς µετάδοση σήµα, την σκίαση.με την µοντελοποίηση αυτή προσπαθούµε να επιβεβαιώσουµε την χρήση ορισµένων µοντέλων αλλά και να καταγράψουµε καινούρια στοιχεία και συµπεριφορές στο προς µελέτη περιβάλλον.

6 Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζουµε το δίκτυο τρίτης γενιάς και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του όσον αφορά τις υπηρεσίες που περιβάλει, την πολυπλεξία και κωδικοποίηση που εφαρµόζει στην µετάδοση και τέλος την αρχιτεκτονική του. Στο δεύτερο κεφάλαιο κάνουµε µια επισκόπηση ως προς την δοµή που χαρακτηρίζει τα συστήµατα κινητών επικοινωνιών, εστιάζοντας στον γεωγραφικό διαχωρισµό και στην χρήση των διαθέσιµων συχνοτήτων και στην αρχιτεκτονική τους η οποία είναι αυτή που επιτρέπει τις επιµέρους λειτουργίες να φθάσουν εις πέρας. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στα µοντέλα που περιγράφουν την ηλεκτροµαγνητική διάδοση µε τα χαρακτηριστικά του προτύπου των κινητών επικοινωνιών UMTS, για το εσωτερικό περιβάλλον που µας ενδιαφέρει.σ αυτό το κεφάλαιο δίνεται µια πρώτη αίσθηση του σηµαντικού ρόλου των απωλειών και πως αυτές επηρεάζουν τις επικοινωνίες γενικότερα.εστιάζουµε βέβαια, στις απώλειες που προκαλούνται από το φαινόµενο της σκίασης. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζουµε το φαινόµενο της σκίασης µεµονωµένα καθώς επίσης και τα µαθηµατικά µοντέλα Lognormal και Gamma, που χρησιµοποιούνται για να περιγραφεί η ιδιαίτερη συµπεριφορά του ανωτέρω φαινοµένου. Τέλος, στο πέµπτο κεφάλαιο όλα τα παραπάνω παίρνουν µορφή µε την πειραµατική διαδικασία και την θεωρητική µοντελοποίηση της συµπεριφοράς του καναλιού µετάδοσης σε εσωτερικό περιβάλλον και µε χαρακτηριστικά UMTS, όσον αφορά την λαµβανόµενη ισχύ και τις απώλειες που προκαλούνται από το φαινόµενο της σκίασης.

7 Abstract Nowadays the communication s role and their significance in man s life are being evolved rapidly, particularly regarding the mobile communications system which is characterized by immediacy, speed and reliability.the mobile communications systems are developing rapidly, with exponential development over the past twenty years, whereas the UMTS (W-CDMA) standard has been established and from now on is the base for the developments to come.with the present study titled «Researching shadowing phenomena in 3G cellular mobile telephony systems», after we examine the architecture, the structure and the propagation models of the 3G communications system, we later examine as well the modeling of a propagation channel regarding the problems that causes the phenomenon of shadowing in weakening the transmitted signal and in making the communications difficult to happen. With this modeling we try to confirm the use of certain models and as well to write down new data and behaviors in the examined environment. In the first chapter, we present the 3G network and its unique characteristics regarding the provided services, the multiplexing and the coding that uses and finally its architecture. In the second chapter, we introduce the structure of the cellular mobile communications systems focusing in the geographical distinction and in the use of the available frequencies and in its architecture which makes all of the above to happen. In the third chapter, we make an extensive presentation of the propagation models including UMTS s characteristics, for the indoor environment of our concern. In this particular chapter, we understand for the first time the important role that losses take part and how do they affect mobile communications in general. In the fourth chapter, we make a presentation of the shadowing phenomenon and this only, as well the mathematical models of Lognormal and Gamma distributions which are used to describe the behavior of the above phenomenon. Finally, in the fifth chapter all of the above take actual form with the experimental procedure and the theoretical modeling of the behavior

8 that the propagation channel in an indoor environment with UMTS s characteristics has, regarding the power reception and the losses caused by the shadowing phenomenon.

9

10

11 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ...1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : Το Ασύρµατο ίκτυο Τρίτης Γενιάς 3G Εισαγωγή Ιστορική Αναδροµή Το πρότυπο UMTS (W-CDMA) του ιικτύου 3 ης γενιάς Υπηρεσίες του UMTS και Ποιότητα Υπηρεσιών UMTS/WCDMA (WideBand Code Division Multiple Access) Τεχνολογία Περιγραφή της Τεχνικής spread spectrum DS-CDMA WCDMA Χωρητικότητα στο DS-CDMA Channelisation Codes (OVSF) Scrambling Codes To φαινόµενο multipath και η εκµετάλλευσή του µε δέκτη Rake Power Control (Έλεγχος Ισχύος) Softer, Soft και Hard Handover Αρχιτεκτονική του δικτύου UMTS User Equipment (UE) UMTS Terrestrial Radio Access Network ή UTRAN Core Network ή CN ( ίκτυο Κορµού) Συµπεράσµατα κεφαλαίου.46

12 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 : Η Κυψελοειδής οµή των ικτύων Κινητών Επικοινωνιών Κυψελοειδής οµή των ικτύων Κινητών Επικοινωνιών Βασικές αρχές των κυψελοειδών συστηµάτων κινητών επικοινωνιών Κυψελοειδής δοµή Επαναχρησιµοποίηση συχνοτήτων Τηλεπικοινωνιακή κίνηση στα κυψελοειδή συστήµατα Φασµατική απόδοση Αρχιτεκτονική κυψελοειδών συστηµάτων Ραδιοκάλυψη Πολυεπίπεδη αρχιτεκτονική κυψελών Ευφυείς κεραίες Χωρισµός κυψελών σε τοµείς ιάσπαση κυψελών Μικροκυψελικά συστήµατα Υποστήριξη της κινητικότητας των χρηστών Λειτουργική αρχιτεκτονική Φυσική αρχιτεκτονική Φυσική αρχιτεκτονική συστηµάτων 3G Κυψελωτά δίκτυα CDMA Συµπεράσµατα κεφαλαίου.64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 : Μοντέλα ιάδοσης σε Εσωτερικούς Χώρους Μοντέλα διάδοσης σε εσωτερικούς χώρους Μοντέλα διάδοσης Απώλειες ορόφου Απώλειες µεταξύ ορόφων 69

13 3.1.3 Μοντέλο λογαριθµικών απωλειών Μοντέλο Ericsson πολλαπλών σηµείων ασυνέχειας Μοντέλο παράγοντα απωλειών ορόφου (FAF) Μεταβολές σήµατος κατά την διείσδυση σε κτιριακές εγκαταστάσεις Μέθοδος σκόπευσης ακτίνων (Ray Tracing) Μοντέλο Keenan Motley Μοντέλο πολλαπλών τοίχων Εµπειρικοί τύποι Προσδιορισµός χαρακτηριστικών διάδοσης του χώρου ITU Indoor Path Loss Model Εξειδικευµένα µοντέλα Στατιστικά µοντέλα Η επίδραση της πόλωσης και της κατευθυντικότητας της κεραίας Περίπτωση άµεσης οπτικής επαφής (LOS) Περίπτωση έµµεσης οπτικής επαφής (NLOS) Κατεύθυνση τερµατικού Θέση ποµπού και δέκτη Υλικά κτιρίων, επίπλωση και διαµόρφωση εσωτερικού χώρου Κινούµενα αντικείµενα στον εσωτερικό χώρο Συµπεράσµατα κεφαλαίου 95 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : Το Φαινόµενο της Σκίασης Η σκίαση (Shadowing) Μοντέλα Απεικόνισης της Σκίασης (Shadowing Models) Η Λογαριθµοκανονική Κατανοµή (Lognormal Distribution) Ορισµός Συνάρτηση Πυκνότητας Πιθανότητας..98

14 Αθροιστική Συνάρτηση Κατανοµής Αναµενόµενη τιµή και τυπική απόκλιση ιάµεσος και Κορυφή της λογαριθµοκανονικής κατανοµής ιάστηµα Εµπιστοσύνης Η Γάµµα Κατανοµή (Gamma Distribution) Ορισµός Συνάρτηση Πυκνότητας Πιθανότητας Αθροιστική Συνάρτηση Κατανοµής Ροπογεννήτρια συνάρτηση, Αναµενόµενη τιµή και ιασπορά Συµπεράσµατα κεφαλαίου..105 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ιαδικασία Μετρήσεων Συµπεράσµατα ιαδικασία περάτωσης µετρήσεων Αποτελέσµατα µετρήσεων και χρήση Λογαριθµικής κατανοµής Γραφική απεικόνιση τιµών (µοντελοποίηση µε Matlab) Συµπεράσµατα χρήσης λογαριθµικής κατανοµής Αποτελέσµατα µετρήσεων και χρήση Γάµµα κατανοµής Γραφική απεικόνιση τιµών (µοντελοποίηση µε Matlab) Συµπεράσµατα χρήσης γάµµα κατανοµής Γραφική απεικόνιση τιµών (µοντελοποίηση µε Matlab) Συγκριτικά συµπεράσµατα ως προς την χρήση Lognormal και Gamma Κατανοµών.123 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ : Πηγαίος κώδικας και Βιβλιογραφικά στοιχεία.127 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...155

15

16

17 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το δίκτυο κινητών επικοινωνιών τρίτης γενιάς UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) αποτελεί τον απόγονο των προηγούµενων συστηµάτων κινητών επικοινωνιών πρώτης(αναλογικά κυψελωτά συστήµατα) και δεύτερης(ψηφιακά συστήµατα π.χ. GSM) γενιάς, τα οποία καθιστούσαν δυνατή την επικοινωνία µε φωνή, καθώς και µέσω γραπτών µηνυµάτων. Το UMTS δηµιουργήθηκε από την ανάγκη ύπαρξης ενός παγκόσµιου δικτύου κινητών επικοινωνιών, γι αυτό άλλωστε έγινε µεγάλη προσπάθεια παγκοσµίως για την κατανοµή κοινού φάσµατος συχνοτήτων για τα συστήµατα τρίτης γενιάς σε όλες τις χώρες. Στις περισσότερες από τις διάφορες περιοχές σε όλη τη γη αυτό επετεύχθη, σε κάποιες όχι. Μια από τις πιο σηµαντικές διαφορές του UMTS από τα προγενέστερα συστήµατα κινητών επικοινωνιών είναι οι υπηρεσίες που αυτό θα µπορεί να παρέχει στους χρήστες. Τα συστήµατα τρίτης γενιάς σχεδιάστηκαν για να παρέχουν επικοινωνία πολυµέσων (multimedia communication). Πληθώρα υπηρεσιών και ρυθµοί δεδοµένων που κανένα άλλο σύστηµα κινητών επικοινωνιών µέχρι σήµερα δεν µπορούσε να υποστηρίξει θα είναι δυνατό να χρησιµοποιηθούν από το ευρύ κοινό για την ικανοποίηση ακόµη και του πιο απαιτητικού χρήστη. Σε µια προσπάθεια λοιπόν, να κατανοήσουµε επακριβώς αλλά και να προσπαθήσουµε να δούµε την συµπεριφορά του προτύπου αυτού µέσω των χαρακτηριστικών διάδοσής του, εφαρµόζουµε µια πειραµατική διαδικασία σε εσωτερικό χώρο, όπου προσοµοιώνουµε τις συνθήκες µε τις οποίες γίνεται η εκποµπή και η λήψη του σήµατος.σε αυτό το περιβάλλον λοιπόν, επικεντρώνουµε το ενδιαφέρον µας στον τρόπο µε τον οποίο εξασθενεί το ηλεκτροµαγνητικό σήµα εξαιτίας του φαινόµενου της σκίασης και παράλληλα γινεται µια προσπάθεια µοντελοποίησης του φαινοµένου αυτόυ µε την χρήση του Λογαριθµικού µοντέλου Απωλειών µε την προσθήκη των κατανοµών Lognormal και Gamma.Πιο αναλυτικά: Στο 1 ο Κεφάλαιο, γίνεται µια εισαγωγή στα χαρακτηριστικά από τα οποία αποτελείται το πρότυπο UMTS (W-CDMA).Αναλύουµε πώς εξελίχθηκε ξεκινώντας από τα αναλογικά συστήµατα κινητών επικοινωνιών και εν συνεχεία παρουσιάζουµε τις υπηρεσίες που περιλαµβάνει.ακόµα, στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζουµε τα τεχνικά χαρακτηριστικά, τους κώδικες και την τρόπο πρόσβασης και πολυπλεξίας που χρησιµοποιεί το πρότυπο αυτό καθώς και την αρχιτεκτονική βάσει της οποίας δοµείται. Στο 2 ο Κεφάλαιο, παρουσιάζεται η κυψελοειδής δοµή των δικτύων κινητών επικοινωνιών που βρίσκει εφαρµογή το πρότυπο UMTS.Περιγράφεται ο τρόπος µε τον οποίο παραχωρούνται οι διαθέσιµες συχνότητες, η δοµή των γεωγραφικών περιοχών απ τις οποίες απαρτίζεται το κυψελοειδές σύστηµα καθώς και οι τυχόν µετατροπές του για χάριν µεγαλύτερης αξιοποίησης του παραπάνω προτύπου. Στο 3 ο Κεφάλαιο, παρατίθεται µια εκτενής παρουσίαση στα πιο αποδεκτά θεωρητικά και εµπειρικά µοντέλα διάδοσης εσωτερικού χώρου, µε τα οποία προσοµοιώνουµε τον τρόπο διάδοσης του ηλεκτροµαγνητικού σήµατος το οποίο έχει UMTS χαρακτηριστικά. 1

18 Εισαγωγή Στο 4 ο Κεφάλαιο, δίνεται το θεωρητικό υπόβαθρο του φαινόµενου της σκίασης, το οποίο αποτελεί το ιδιαίτερο αντικείµενο µελέτης µας.το φαινόµενο αυτό είναι υπεύθυνο για σηµαντικές εξασθενίσεις του σήµατος κατά µήκος του καναλιού διάδοσης.ακόµα παρουσιάζονται οι µαθηµατικές κατανοµές Lognormal και Gamma, τις οποίες και θα χρησιµοποιήσουµε για να µοντελοποιήσουµε όσο το δυνατόν καλύτερα τον τρόπο µε τον οποίο επιδρά το φαινόµενο της σκίασης στο µεταδιδόµενο σήµα στο προς µελέτην περιβάλλον. Στο 5 ο Κεφάλαιο και τελευταίο της εργασίας αυτής, παρουσιάζεται η πειραµατική διαδικασία µε την οποία µετρήσαµε τις τιµές ισχύος κατά µήκος της προς µελέτην τοπολογίας καθώς και η µοντελοποίηση που προέκυψε ύστερα από εφαρµογή των προαναφερθέντων κατανοµών στο Λογαριθµικό Μοντέλο Απωλειών που χρησιµοποιήσαµε.όλα αυτά παρουσιάζονται στο παρόν κεφάλαιο υπό την µορφή συγκεντρωτικών πινάκων και γραφικών απεικονίσεων, µαζί µε τα όποια συµπεράσµατα εξήχθησαν. 2

19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Τo Ασύρματο Δίκτυο Τρίτης Γενιάς 3G 1.1 Εισαγωγή Η κεντρική ιδέα που αντιπροσωπεύει τα δίκτυα 3 ης γενιάς (3G) είναι η προετοιµασία µιας παγκόσµιας υποδοµής (infrastructure) ικανής να συγκεντρώσει υπάρχουσες αλλά και µελλοντικές υπηρεσίες. Η υποδοµή αυτή θα πρέπει να είναι σχεδιασµένη έτσι ώστε οι τεχνολογικές µεταβολές και εξελίξεις να έχουν την δυνατότητα να φιλοξενηθούν στο δίκτυο δίχως να προκαλούν ασυµβατότητες στις υπάρχουσες υπηρεσίες κάνοντας χρήση της υπάρχουσας δικτυακής δοµής. Ο διαχωρισµός της τεχνολογίας πρόσβασης, της τεχνολογίας µεταφοράς, της τεχνολογίας υπηρεσιών (έλεγχος σύνδεσης) και των εφαρµογών χρήστη µεταξύ τους µπορεί να αποτελέσει ένα µονοπάτι προς την ικανοποίηση αυτής της πολύ µεγάλης απαίτησης. Η δοµή ενός δικτύου 3 ης γενιάς µπορεί να µοντελοποιηθεί µε πολλούς τρόπους και στη συνέχεια περιγράφονται κάποιοι από τους τρόπους αυτούς. Εικόνα 1.1-Υπηρεσίες που παρέχονται μέσω δικτύου 3ης γενιάς 3

20 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G 1.2 Ιστορική Αναδροµή Η πρόοδος του ιαδικτύου, η ανάπτυξη στη σχετική τεχνολογία (ανάπτυξη των δυνατοτήτων των υπολογιστών) και η ελευθερία κίνησης που επικρατεί στις τηλεπικοινωνιακές αγορές έχει οδηγήσει στην αύξηση των απαιτήσεων για περισσοτέρων µορφών και καλύτερης ποιότητας επικοινωνίες. Η τεχνολογία και η ζήτηση των καταναλωτών έχουν στενή σχέση. Από την δηµιουργία του πρώτου αναλογικού κινητού τηλεφώνου αυτή η γενική κατεύθυνση έχει ακολουθηθεί από αυξανόµενα επίπεδα λειτουργικότητας. Πράγµατι, ο όρος ψηφιακή σύγκλιση (digital convergence) έχει χρησιµοποιηθεί προκειµένου να βοηθηθεί ο ορισµός της συγχώνευσης φωνής, βίντεο και πηγών δεδοµένων. Ο δρόµος από τα αναλογικά κινητά τηλέφωνα προς τα συστήµατα τρίτης γενιάς (3G systems) αντανακλά αυτές τις γενικές κατευθύνσεις. Εικόνα 1.2-Η πρόσφατη ιστορία προς την 3η γενιά 4

21 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Εικόνα 1.3-Η πρόσφατη ιστορία προς την 3η γενιά Πρώτης Γενιάς Συστήµατα Επικοινωνίας (1G) Βρέθηκαν στο προσκήνιο στο τέλος της δεκαετίας του 1970 µε αρχές της δεκαετίας του Είναι τα τυπικά συστήµατα : AMPS, NMT και TACS που υποστήριζαν υπηρεσίες αναλογικής φωνής. Τα βασικότερα προβλήµατα που παρουσίαζαν ήταν η ασυµβατότητα και η περιορισµένη χωρητικότητα. εύτερης Γενιάς Συστήµατα Επικοινωνίας (2G) Αυτό το Παγκόσµιο Σύστηµα για τις Κινητές Επικοινωνίες (Global System for Mobile Communications - GSM ) αναφέρεται ως η εύτερης Γενιάς (2G) τεχνολογία των κινητών τηλεφώνων, µε το παλιό σύστηµα των αναλογικών κινητών τηλεφώνων να αποτελεί το σύστηµα πρώτης γενιάς. Η κυριαρχία του GSM σε Ευρώπη και Ασία του δίνει µια δυνατή ώθηση στο να αποτελεί ένα δυνατό παγκόσµιο πρότυπο (standard). Το GSM χρησιµοποιεί το TDMA ως την τεχνολογία ραδιοµετάδοσης. Στη Βόρεια Αµερική υπάρχουν δύο πρωτεύοντα/κύρια 2 ης γενιάς (2G) συστήµατα, ένα σύστηµα βασισµένο στην TDMA από την AT&T Wireless (IS-136), και ένα CDMA σύστηµα ονοµαζόµενο CDMAone (IS-95A) από τους Sprint και Verizon. Τα παρόντα 2 ης γενιάς κινητά αποστέλλουν και λαµβάνουν δεδοµένα µε ταχύτητα µόλις 9.6 kbps. Με την έλευση της αποστολής και λήψης µηνυµάτων κειµένου και πολυµέσων η απαίτηση για βελτιωµένους ρυθµούς µεταφοράς δεδοµένων γίνεται αρκετά επιτακτική. Η απαίτηση αυτή οδήγησε στην τεχνολογία Μεταγωγής Κυκλώµατος εδοµένων Υψηλής Ταχύτητας (High Speed Circuit Switched Data HSCSD ), η οποία πρόσφερε ταχύτητες δεδοµένων µέχρι και 5 φορές µεγαλύτερες από το GSM αθροίζοντας έναν αριθµό από GSM κανάλια. υστυχώς τα συναθροισµένα αυτά κανάλια επέτρεπαν µόνο έναν χρήστη κάθε φορά. Σαν συνέπεια αυτού ήταν η HSCSD να κατασπαταλά το διαθέσιµο εύρος ζώνης µε ανάλογο τρόπο µε το παλιό σύστηµα των αναλογικών κινητών τηλεφώνων. 5

22 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Ενδιάµεσης 2 ης και 3 ης γενιάς Συστήµατα Επικοινωνίας (2.5G) Η επόµενη γενιά κινητών τηλεφώνων γνωστής ως 2.5G µπορεί να θεωρηθεί σαν ένα µεταβατικό στάδιο προς τα δίκτυα 3 ης γενιάς (3G), των οποίων το κόστος αυξήθηκε δραµατικά από τις πολύ υψηλές τιµές των αδειών για την παροχή φάσµατος. Η τεχνολογία της ραδιοµετάδοσης στα συστήµατα της 2.5 γενιάς είναι ριζικά διαφορετική από την τεχνολογία 2 ης γενιάς δεδοµένου ότι κάνει χρήση της µεταγωγής πακέτου (packet switching). Το GPRS (General Packet Radio Service) είναι το Ευρωπαϊκό πρότυπο για τη γενιά αυτή. Το GPRS αποτελεί αναβάθµιση του GSM. Συγκεκριµένα το GPRS τοποθετεί µια αρχιτεκτονική µεταγωγής πακέτου πάνω στην αρχιτεκτονική µεταγωγής κυκλώµατος του GSM. Πρόκειται για ένα χρήσιµο επαναστατικό βήµα στον δρόµο προς την 3 η γενιά αφού δίνει στους χειριστές τηλεπικοινωνιών µια εµπειρία στον χειρισµό δικτύων πακέτων. Οι ρυθµοί µετάδοσης δεδοµένων θα φθάσουν στα 50Kbps. Ένα ακόµη µονοπάτι αναβάθµισης από το GSM προς τα 2.5 ης γενιάς συστήµατα είναι το EDGE (Enhanced Data for Global Evolution). Το σύστηµα αυτό είναι αρκετά ελκυστικό για τους Αµερικανούς χειριστές καθώς είναι δυνατή η αναβάθµιση σε EDGE τόσο από τα δίκτυα TDMA (IS-136) όσο και από το GSM. Το EDGE χρησιµοποιεί τον ίδιο σκελετό δοµής TDMA (Time Division Multiple Access), λογικό κανάλι και φέρον εύρους ζώνης 200kHz όπως στα υπάρχοντα GSM δίκτυα, γεγονός που επιτρέπει στα σχέδια κυψελών να παραµείνουν ανέπαφα. Το πλήρες EGDE πρότυπο αναφέρεται ως UWC-136. Οι ρυθµοί δεδοµένων στα EDGE είναι 3 φορές πιο γρήγοροι από το GPRS. Στην πραγµατικότητα, ο µέγιστος ρυθµός που το EDGE θα µπορέσει να πετύχει είναι τα 150Kbps. Το γεγονός ότι το EDGE αποτελεί µια οικονοµική λύση εν συγκρίσει µε ένα σύστηµα 3 ης γενιάς, αποτελεί ένα θέλγητρο ιδιαίτερα για τους χειριστές (operators) οι οποίοι δε διαθέτουν αρκετό κεφάλαιο για την απόκτηση µιας άδειας (licence) για το πλήρες ραδιοφάσµα των επικοινωνιών 3 ης γενιάς (3G radio spectrum). 6

23 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Τρίτης Γενιάς Συστήµατα Επικοινωνίας (3G) Τα κινητά τηλέφωνα 3 ης γενιάς προσφέρουν ακόµη µεγαλύτερους ρυθµούς δεδοµένων. Πράγµατι πάνω απ όλα, µια συσκευή 3 ης γενιάς ορίζεται από τους ρυθµούς µετάδοσης δεδοµένων ή την ταχύτητα. Η ιεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών (International Telecommunications Union - ITU) ορίζει µια συσκευή 3 ης γενιάς αποκλειστικά µε βάση την ταχύτητα µετάδοσης. Έτσι αν το τηλέφωνο µπορεί να µεταδίδει µε 144 kbps ή παραπάνω, ορίζεται ως ένα τηλέφωνο 3 ης γενιάς. Όπως πολλά διεθνή πρότυπα το τρέχον πρότυπο 3 ης γενιάς (IMT-2000) προέκυψε µετά από αρκετά δύσκολες διαπραγµατεύσεις. Ο IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) είναι ο παγκόσµιος συντονισµένος ορισµός των 3G ασύρµατων συστηµάτων από την ITU (International Telecommunication Union) που καλύπτει βασικά ζητήµατα όπως η χρήση φάσµατος συχνότητας και τα τεχνικά πρότυπα. Τα πρότυπα του ITU IMT-2000 αναπτύσσονται µε δεδοµένα από τις περιφερειακές οργανώσεις προτύπων, συµπεριλαµβανοµένου του European Telecommunication Standards Institute (ETSI), του Telecommunications Industry Association (TIA) στις Ηνωµένες Πολιτείες, του Association of Radio Industry and Business (ARIB) στην Ιαπωνία και του Telecommunication Technology Association (TTA) στην Κορέα. Αυτοί οι περιφερειακοί οργανισµοί έχουν προτείνει πρότυπα IMT λαµβάνοντας υπόψη τα περιφερειακά ιδιαίτερα ζητήµατα όπως η εξέλιξη από τα ήδη υπάρχοντα 2G συστήµατα και η τρέχουσα κατανοµή φάσµατος. ύο διεθνείς οργανισµοί έχουν ιδρυθεί για να επιλύσουν τις διαφορές µεταξύ αυτών των περιφερειακών προτάσεων. Ο Third Generation Partnership Proposal (3GPP) λειτουργεί για να τυποποιήσει τις προτάσεις από τους ETSI, ARIB και TTA σε ένα ενιαίο πρότυπο που καλείται WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Η ευρωπαϊκή πρόταση για το IMT-2000 είναι το UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Το UMTS είναι ένα πρωτοποριακό σύστηµα που βασίζεται στο ήδη υπάρχων GSM. Οι υπηρεσίες πακέτων δεδοµένων (PS) του UMTS είναι βασισµένες στο πλαίσιο υπηρεσιών 2.5G GSM General Packet Radio Service (GPRS). Το 3GPP2 επιπλέον τυποποιεί τις προτάσεις από τους ΤΙΑ και ΤΤΑ σε ένα ενιαίο πρότυπο που καλείται CDMA2000. Η βορειοαµερικανική πρόταση του CDMA2000 επηρεάζεται από τα ζητήµατα συµβατότητας των υπαρχόντων IS-95 CDMA συστηµάτων και από τις υπάρχουσες κατανοµές συχνότητας. Έτσι κάτω από το IMT-2000 υπάρχουν µόνο 3 διαφορετικά πρότυπα τα οποία µπορούν να θεωρηθούν ως πλήρεις λύσεις 3 ης γενιάς: το W-CDMA, το CDMA2000 και το TD-SCDMA. 7

24 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Το W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) επίσης γνωστό και ως UMTS προωθείται ως ο διάδοχος του επιτυχηµένου GSM προτύπου στην Ευρώπη. Το UMTS παρουσιάζεται ως το πρότυπο 3 ης γενιάς (κάποιες πηγές κάνουν χρήση των όρων "3G" και "UMTS" σα συνώνυµα, αν και αυτό δεν είναι σωστό και απλώς προσθέτει περαιτέρω σύγχυση). Πίνακας 1.1-Τεχνικές διαμόρφωσης στα 3G συστήματα Ο κύριος παγκόσµιος ανταγωνιστής του UMTS είναι το CDMA2000, το πρότυπο 3 ης γενιάς που αναπτύχθηκε στις ΗΠΑ από την Qualcomm, ενώ και άλλα πρότυπα θεωρείται πιθανό να σχεδιαστούν τα οποία είναι πιθανό να εµπλουτίσουν τα υπάρχοντα ή να δώσουν µια νέα κατεύθυνση στον τοµέα αυτόν.[1] 8

25 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Πίνακας 1.2-Σύγκριση των χαρακτηριστικών μεταξύ του UMTS και του CDMA2000 9

26 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G 1.3 Το πρότυπο UMTS (W-CDMA) του ικτύου 3 ης γενιάς Το κυρίαρχο πρότυπο του δικτύου 3 ης γενιάς είναι το UMTS-Universal Mobile Telecommunications System, το οποίο κάνει χρήση της διαµόρφωσης επιµερισµού κώδικα πολλαπλής πρόσβασης ευρείας ζώνης(wcdma-wideband Code Division Multiple Access).Αποτελεί την πρόταση του ETSI Alpha και το σύνολο των προδιαγραφών που χρησιµοποιούνται, ολοκληρώθηκαν το Η είσοδος του προτύπου UMTS στο ήδη υπάρχον παγκόσµιο σύστηµα κινητών επικοινωνιών αλλά και η εγκαθίδρυση του ως κυρίαρχο, αποτελεί πρόκληση λόγω της πολυπλοκότητάς του αλλά και της ικανότητάς του συνεχώς να µεταβάλλεται σε σχέση µε τα αρχικά του χαρακτηριστικά. Στο WCDMA περιβάλλον του UMTS, οι χρήστες µπορούν να µεταδίδουν ταυτόχρονα σε διαφορετικούς ρυθµούς δεδοµένων καθώς επίσης οι ρυθµοί δεδοµένων µπορούν να διαφέρουν µεταξύ τους στο κλάσµα του χρόνου. Επίσης το UMTS θα πρέπει να υποστηρίζει όλες τις ήδη υπάρχουσες συσκευές 2 ης γενιάς. Ακόµα οι συχνότητες στις οποίες λειτουργεί το UMTS παρατίθενται παρακάτω: και MHz όπου έχουµε διαίρεση συχνότητας ανά ζεύγη(frequency Division Duplex-FDD WCDMA),ζεύγη ζεύξεων ανόδου και καθόδου(paired uplink and downlink),το κάθε κανάλι εύρος 5MHz και raster 200 KHz.Ένας χειριστής χρειάζεται 3 µε 4 κανάλια (2*15MHz ή 2*20MHz) ώστε να µπορεί να δηµιουργήσει ένα υψηλής ταχύτητας και υψηλής χωρητικότητας δίκτυο και MHz όπου έχουµε διαίρεση χρόνου ανά ζεύγη(time Division Duplex-TDD TD/CDMA),µε ξεχωριστές ζεύξεις ανόδου-καθόδου, το κάθε κανάλι εύρος 5MHz και raster 200 KHz.Τα Tx και Rx δεν ξεχωρίζουν στην συχνότητα και MHz για δορυφορικές ζεύξεις ανόδου και καθόδου. Παρακάτω παρατίθενται ακόµη αναλυτικά τα τεχνικά χαρακτηριστικά του UMTS προτύπου: Frequency band:1920 MHz MHz and 2110 MHz MHz (Frequency Division Duplex) UL and DL Minimum frequency band required: ~ 2x5MHz Frequency re-use: 1 Carrier Spacing: 4.4MHz MHz Maximum number of (voice) channels on 2x5MHz: ~196 (spreading factor 256 UL, AMR 7.95kbps) / ~98 (spreading factor 128 UL, AMR 12.2kbps) Voice coding: AMR codecs (4.75 khz khz, GSM EFR=12.2 khz) and SID (1.8 khz) 10

27 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Channel coding: Convolutional coding, Turbo code for high rate data Duplexer needed (190MHz separation), Asymmetric connection supported Tx/Rx isolation: MS: 55dB, BS: 80dB Receiver: Rake Receiver sensitivity: Node B: -121dBm, Mobile -117dBm at BER of 10-3 Data type: Packet and circuit switch Modulation: QPSK Pulse shaping: Root raised cosine, roll-off = 0.22 Chip rate: 3.84 Mcps Channel raster: 200 khz Maximum user data rate (Physical channel): ~ 2.3Mbps (spreading factor 4, parallel codes (3 DL / 6 UL), 1/2 rate coding), but interference limited. Maximum user data rate (Offered): 384 kbps (year 2002), higher rates (~ 2 Mbps) in the near future. HSPDA will offer data speeds up to 8-10 Mbps (and 20 Mbps for MIMO systems) Channel bit rate: 5.76Mbps Frame length: 10ms (38400 chips) Number of slots / frame: 15 Number of chips / slot: 2560 chips Handovers: Soft, Softer, (interfrequency: Hard) Power control period: Time slot = 1500 Hz rate Power control step size: 0.5, 1, 1.5 and 2 db (Variable) Power control range: UL 80dB, DL 30dB Mobile peak power: Power class 1: +33 dbm (+1dB/-3dB) = 2W; class dbm, class dbm, class dbm Number of unique base station identification codes: 512 / frequency Physical layer spreading factors: UL, DL 11

28 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Εικόνα 1.4-Ζώνες συχνοτήτων σύμφωνα με το πρότυπο WARC-92 του ΙΜΤ

29 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Υπηρεσίες του UMTS και Ποιότητα των Υπηρεσιών Όπως ήδη αναφέρθηκε παραπάνω τα συστήµατα τρίτης γενιάς δίνουν τη δυνατότητα για ένα εκτεταµένο εύρος υπηρεσιών. Μερικές εξ αυτών θα αναφέρουµε παρακάτω. Υπάρχουν διάφορες διαβαθµίσεις για την ποιότητα(quality of Service) των παρεχόµενων υπηρεσιών του UMTS: Conversational Class (Κατηγορία συνδιάλεξης) Έχει σαν κύρια χαρακτηριστικά τη διατήρηση της χρονικής συσχέτισης µε τα αρχικά δεδοµένα και την πολύ µικρή καθυστέρηση. Σε αυτή την κατηγορία εντάσσονται οι υπηρεσίες φωνής και βίντεο-τηλεφωνίας. Voice Service (Υπηρεσία φωνής): Είναι η γνωστή από τα προηγούµενα συστήµατα υπηρεσία µε την οποία καθιστάται δυνατή η επικοινωνία µεταξύ των χρηστών, µε υψηλές απαιτήσεις χρονικής συσχέτισης και µικρής καθυστέρησης. O ρυθµός δεδοµένων θα φτάνει τα 12.2kbps τόσο για το uplink, όσο και για τo downlink. Video telephony: Αποτελεί καινοτοµία των συστηµάτων τρίτης γενιάς. Καθιστά δυνατή την επικοινωνία µέσω δύο ή περισσότερων ατόµων µε εικόνα και ήχο. Έχει παρόµοιες απαιτήσεις µε την απλή υπηρεσία φωνής ως προς την χρονική συσχέτιση, ωστόσο οι απαιτήσεις τόσο για χαµηλό Bit Error Rate (ρυθµό λαθών), όσο και για υψηλότερο ρυθµό δεδοµένων είναι σαφώς µεγαλύτερες(της τάξης των 64kbps και για το uplink και για το downlink). Οι παραπάνω δύο υπηρεσίες είναι υπηρεσίες circuit switched (µεταγωγής κυκλώµατος). Εικόνα 1.5-εφαρμογή Video Telephony 13

30 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Επιπρόσθετα οι υπηρεσίες που παρατίθενται παρακάτω είναι υπηρεσίες packet switched (µεταγωγής πακέτου): Streaming class (κατηγορία ροής δεδοµένων): όπου και πάλι διατηρείται η χρονική συσχέτιση µε τα αρχικά δεδοµένα, αλλά η µικρή καθυστέρηση αντιµετωπίζεται µε ενδιάµεση µνήµη (buffer).στην κατηγορία αυτή εντάσσονται οι υπηρεσίες ραδιοφώνου µέσω διαδικτύου, βίντεο κατ απαίτηση (video on demand) και υπηρεσίες πολυµέσων. Θα δίνεται λοιπόν η δυνατότητα στους διάφορους χρήστες να παρακολουθούν οποιαδήποτε µορφή βίντεο ζητήσουν(ταινίες, βιντεοκλίπ, ακρόαση ζωντανής µουσικής, µαγνητοσκοπηµένα στιγµιότυπα αγώνων κ.ά.).οι διάφορες υπηρεσίες της κλάσεως αυτής απαιτούν υψηλούς ρυθµούς δεδοµένων που στην ανερχόµενη ζεύξη φτάνουν τα 64kbps ενώ στην κατερχόµενη τα 384kbps. Εικόνα 1.6-Εφαρμογή υπηρεσίας live streaming 14

31 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Εικόνα 1.7-Εφαρμογή υπηρεσίας για παρακολούθηση στιγμιότυπων αγώνων Interactive class (κατηγορία διάδρασης): η οποία έχει σαν κύριο χαρακτηριστικό την ανάγκη για υψηλή αρτιότητα των ψηφιακών δεδοµένων. Στην συγκεκριµένη κατηγορία εντάσσονται οι υπηρεσίες περιήγησης στο διαδίκτυο και ηλεκτρονικών παιχνιδιών.η περιήγηση στο internet µε πολύ υψηλές ταχύτητες είναι µια από τις υλοποιήσιµες υπηρεσίες αυτής της κατηγορίας. Ακόµη interactive υπηρεσίες όπως ο εντοπισµός θέσης και ο καθορισµός της διαδροµής που ζητείται είναι υλοποιήσιµες στα δίκτυα 3 ης γενιάς.τα παιχνίδια στο internet αποτελούν ένα ακόµη µέρος των interactive υπηρεσιών, αν και σε ορισµένες περιπτώσεις όπου χρειάζεται υψηλότερη απαίτηση για µέγιστη επιτρεπόµενη καθυστέρηση, αυτά µπορούν να ενταχθούν και στην conversational class.οι διάφορες υπηρεσίες της κλάσεως αυτής απαιτούν υψηλούς ρυθµούς δεδοµένων που στo uplink φτάνουν τα 64kbps ενώ στo downlink τα 384kbps. 15

32 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Εικόνα 1.8-Υπηρεσία εντοπισμού θέσης και χαρτογράφησης διαδρομής Background class (κατηγορία παρασκηνίου): για την οποία ο χρόνος άφιξης των δεδοµένων δεν είναι κρίσιµος, αλλά απαιτείται υψηλή αρτιότητα των ψηφιακών δεδοµένων. Στην κατηγορία αυτή εντάσσονται οι υπηρεσίες e- mail, SMS, download δεδοµένων κ.ά. τα οποία επιδέχονται χρονική καθυστέρηση αφού ο προορισµός δεν αναµένει τα δεδοµένα σε κάποιο βέβαιο χρόνο. Τα πακέτα όµως αυτής της κατηγορίας υπηρεσιών πρέπει να µεταδίδονται ξεκάθαρα και µε τον ελάχιστο, αν όχι µηδενικό αριθµό λαθών.οι διάφορες υπηρεσίες της κατηγορίας αυτής απαιτούν υψηλούς ρυθµούς δεδοµένων που στην ανερχόµενη ζεύξη φτάνουν τα 64kbps ενώ στην κατερχόµενη τα 384kbps.Προηγουµένως αναφέρθηκαν κάποιες από τις νέες υπηρεσίες και εφαρµογές που υποστηρίζονται από τα συστήµατα 3 ης γενιάς. Για να υποστηριχτούν όλες αυτές οι υπηρεσίες σχεδιάστηκε ένα καινούριο δίκτυο που χρησιµοποιεί διαφορετική τεχνολογία από τα συστήµατα δεύτερης γενιάς. Καλό θα ήταν να δοθεί εντελώς περιληπτικά αυτή τη στιγµή µια εικόνα της αρχιτεκτονικής του δικτύου για να γίνει κατανοητό σε ποιες µονάδες του δικτύου θα γίνεται αναφορά κάθε φορά που θα χρειάζεται. Η κύρια διαφορά του συστήµατος κινητής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς UMTS από το σύστηµα GSM έγκειται στο δίκτυο της ασύρµατης πρόσβασης, το οποίο ονοµάζεται : UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Ή απλά RAN Radio Access Network 16

33 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Η αρχιτεκτονική του δικτύου UMTS εξελίσσεται διαρκώς, παράγοντας νέα πρότυπα και νέες εκδόσεις. Στο παρακάτω σχήµα φαίνονται τα βασικά στοιχεία και οι σηµαντικότερες διεπαφές του δικτύου UMTS. Εικόνα 1.9-Το δίκτυο 3ης γενιάς Οι βασικές διεπαφές του δικτύου UMTS είναι οι παρακάτω : Uu air interface συνδέει το UTRAN µε το UE(user equipment) Iub η οποία συνδέει το Node B (Σταθµός Βάσης στα δίκτυα 3 ης γενιάς) µε το RNC(Radio Network controller) Iur η οποία συνδέει διαφορετικά RNC µεταξύ τους Ιu η οποία βρίσκεται ανάµεσα στο UTRAN και στο Core Network (CN) και χωρίζεται σε : IuCS για κίνηση circuit switched IuPS για κίνηση packet switched H διεπαφή του αέρα Uu είναι αυτή που κυρίως διαφέρει από τα συστήµατα δεύτερης γενιάς και είναι αυτή που θα µας απασχολήσει περισσότερο.εκτενέστερη αναφορά στην αρχιτεκτονική του δικτύου 3 ης γενιάς θα γίνει σε παρακάτω ενότητα. 17

34 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G UMTS/ WCDMA (Wideband-Code Division-Multiple Access) Τεχνολογία Πριν όµως ειπωθεί οτιδήποτε άλλο καλό θα ήταν να παρουσιαστεί η τεχνική WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) που χρησιµοποιήθηκε για πρώτη φορά σε συστήµατα κινητών επικοινωνιών µε το UMTS. Η τεχνική WCDMA FDD (Wideband Code Division Multiple Access Frequency Division Duplex) είναι η τεχνική πολλαπλής πρόσβασης που χρησιµοποιείται στα δίκτυα κινητών τρίτης γενιάς. Αυτό σηµαίνει ότι όλοι οι χρήστες που βρίσκονται µέσα σε µια κυψέλη εκπέµπουν και λαµβάνουν ταυτόχρονα στις ίδιες συχνότητες και ο καθένας διαθέτει δικό του κωδικό για να ξεχωρίζουν τα σήµατα. Η τεχνική WCDMA TDD (Wideband Code Division Multiple Access Time Division Duplex) έχει σαν κύριο χαρακτηριστικό ότι η εκποµπή και η λήψη των κινητών γίνονται στην ίδια συχνότητα, σε διαφορετικές όµως χρονοθυρίδες, µε διαφορετικούς κωδικούς βεβαίως για κάθε χρήστη. Η τεχνική αυτή χρησιµοποιήθηκε για την εκµετάλλευση του αζευγάρωτου φάσµατος που δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί για WCDMA-FDD. Παρακάτω θα αναλυθεί η τεχνική spread spectrum και το πως τα διάφορα σήµατα κωδικοποιούνται και αποκωδικοποιούνται για να ληφθεί τελικά ακέραιο το αρχικό εκπεµπόµενο σήµα Περιγραφή της Τεχνικής spread spectrum H διαµόρφωση ενός σήµατος στο σύστηµα DS-CDMA (spreading) επιτυγχάνεται µε τον πολλαπλασιασµό της ακολουθίας των δεδοµένων µε µια ακολουθία πολύ υψηλότερου ρυθµού η οποία εισάγει ένα συγκεκριµένο κώδικα και ονοµάζεται Pseudo Noise (PN) sequence ή Direct Sequence (DS). Time domain (Εκποµπή spreading) O ρυθµός της ακολουθίας PN sequence είναι πολύ υψηλότερος από το ρυθµό των δεδοµένων. 18

35 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Εικόνα 1.10-Spread spectrum (Time domain) Frequency domain (Εκποµπή spreading) O ρυθµός της ακολουθίας PN sequence είναι πολύ υψηλότερος από το ρυθµό των δεδοµένων. Το φάσµα της ακολουθίας Pseudo Noise (PN) µοιάζει µε θόρυβο. Η αποδιαµόρφωση ενός σήµατος στο σύστηµα DS-CDMA (despreading) επιτυγχάνεται µε το πολλαπλασιασµό του λαµβανόµενου σήµατος µε την ίδια ακολουθία PN sequence που χρησιµοποιήθηκε κατά τη διαµόρφωση DS-CDMA Kατά τη διάρκεια της αποδιαµόρφωσης λαµβάνονται πολλά σήµατα spread spectrum. Από όλα τα λαµβανόµενα σήµατα ανακτάται ένα και µόνο : Εκείνο του οποίου η PN ακολουθία είναι ίδια µε αυτήν που χρησιµοποιήθηκε κατά τη διαµόρφωση. Όλα τα υπόλοιπα σήµατα εκλαµβάνονται σαν παρεµβολή (θόρυβος). 19

36 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Am plit ud e W Frequency Received signal spectrum PN sequence Amplitude Filter R W Data spectrum Εικόνα 1.11-Διαδικασία despreading παρουσία θορύβου WCDMA Spreading To σύστηµα WCDMA χρησιµοποιεί δύο ακολουθίες για την εξάπλωση των δεδοµένων, οι οποίες συνδυάζονται µε την τεχνική του superposition (υπέρθεσης),συντελώντας στην παραγωγή ενός chip rate της τάξης των 3,84 Μcps. Oι δύο ακολουθίες χρησιµοποιούν το ίδιο chip rate των 3,84Μcps. data chip rate Channelisation Code (OVSF) Scrambling code Εικόνα 1.12-Διαδικασία εκπομπής 20

37 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Despreading Κατά τη διάρκεια της λήψης, οι ακολουθίες εφαρµόζονται µε αντίστροφη σειρά για την ανάκτηση των δεδοµένων. chip rate chip rate data Scrambling Code Channelisation Code(OVSF) Εικόνα 1.13-Διαδικασία λήψης Αντιµετώπιση της παρεµβολής Δεδομένα W PN sequence Δεδομένα άλλου χρήστη Παρεμβολή(narrowband) R Δεδομένα Εικόνα 1.14-Αντιμετώπιση της παρεμβολής Παρεμβολή (narrowband) Δεδομένα άλλου χρήστη Η παρεµβολή είτε προέρχεται από άλλο χρήστη ή άλλο σύστηµα (wideband ή narrowband) ισοδυναµεί µε θόρυβο. 21

38 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G SNR Στο σύστηµα DS-CDMA όλα τα λαµβανόµενα σήµατα, εκτός του επιθυµητού, αποτελούν παρεµβολή. Το σύστηµα δε µπορεί να διακρίνει εάν η παρεµβολή προέρχεται από άλλους χρήστες του ίδιου δικτύου, από χρήστες άλλου δικτύου, από links, ή από θόρυβο. S/N και C/I δεν έχουν εφαρµογή. Το (1.1) Χρησιµοποιείται αποκλειστικά και δηλώνει το SNR per bit. Πρέπει να είναι σταθερό και όσο το δυνατό χαµηλότερο για µικρή παρεµβολή. (power control). Chip rate = 3,84Mcps Aντιστοιχεί στο ρυθµό του κώδικα που χρησιµοποιείται για το spreading των δεδοµένων. Frame length = 10ms Κάθε χρήστης χρησιµοποιεί πλαίσια διάρκειας 10ms το καθένα. Σε κάθε πλαίσιο η ταχύτητα δεδοµένων είναι σταθερή, από πλαίσιο σε πλαίσιο όµως µπορεί να αλλάζει, δίνοντας δυνατότητα για υπηρεσίες µε διαφορετικές ταχύτητες. Processing gain (κέρδος επεξεργασίας) Μέση πυκνότητα θορύβου : Ν 0 = P i / W (1.2),όπου P i = ισχύς λαµβανόµενης παρεµβολής και W = εύρος ζώνης συχνοτήτων Ενέργεια επιθυµητού σήµατος εξόδου ανά bit : Ε b = P / R (1.3),όπου P = λαµβανόµενη ισχύς επιθυµητού σήµατος και R = user bit rate Επιπλέον η απόδοση ενός ψηφιακού δέκτη είναι συνάρτηση του : Ε b / N 0 = (P / P i )(W / R) (1.4),όπου ο λόγος P/P i είναι το SNR εισόδου. Σύµφωνα µε την προηγούµενη εξίσωση, το SNR per bit στην έξοδο του δέκτη είναι ίσο µε το SNR στην είσοδο του δέκτη βελτιωµένο κατά ένα συντελεστή ίσο µε W / R. Processing gain = W / R (1.5) 22

39 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G To processing gain είναι αντιστρόφως ανάλογο µε τις ταχύτητες των δεδοµένων, συνεπώς υψηλότερες ταχύτητες έχουν σαν αποτέλεσµα µικρότερο processing gain. Οι όροι processing gain και spreading factor χρησιµοποιούνται για να υποδηλώσουν το ίδιο µέγεθος. Στο WCDMA το κέρδος επεξεργασίας είναι : Processing gain = W / R = 3.84Μcps/ Ρυθµός εδοµένων Παραπάνω τονίστηκε µε σχήµατα και µε κάποια άλλα στοιχεία πως µεταδίδεται και πως λαµβάνεται ένα σήµα στο UMTS, το µήκος του πλαισίου του, καθώς και την έννοια του κέρδους επεξεργασίας. Στα σχήµατα παρατηρείται ότι το αρχικό σήµα πολλαπλασιάζεται µε δύο ακολουθίες κωδικών πριν µεταδοθεί. Αυτοί είναι οι channelisation codes και οι scrambling codes. Παρακάτω θα αναλυθούν διεξοδικότερα οι δύο αυτές ακολουθίες για να γίνει κατανοητό πως κωδικοποιούνται το σήµατα πριν τη µετάδοση και πως αποκωδικοποιούνται µετά τη λήψη Χωρητικότητα στο DS-CDMA Voice activity factor To discontinuous transmission εφαρµόζεται στα συστήµατα DS-CDMA για να µειωθεί η παρεµβολή, πράγµα που συνεπάγεται την αύξηση στη χωρητικότητα του συστήµατος. Εκφράζεται µε το συντελεστή voice activity factor, v. H χωρητικότητα αυξάνεται κατά ένα συντελεστή που είναι αντιστρόφως ανάλογος µε το voice activity factor (1/v).Για παράδειγµα ένας συντελεστής v της τάξης του 50% συνεπάγεται το διπλασιασµό της χωρητικότητας. Other to own cell interference H παρεµβολή που προέρχεται από γειτονικές κυψέλες µειώνει τη χωρητικότητα.εκφράζεται µε τη σχέση i = other cell interference/own cell interference Η χωρητικότητα της κυψέλης µειώνεται κατά ένα συντελεστή 1+i. Loading Factor Tο κάθε σύστηµα CDMA σχεδιάζεται µε βάση κάποιο ποσοστό της µέγιστης χωρητικότητας. Το ποσοστό αυτό ονοµάζεται loading factor.το loading factor ορίζεται ως εξής: 23

40 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G n UL = (1+ i) N j= 1 1+ ( E b 1 W / N 0 ) j Rυ j j (1.6), όπου i είναι το other to own cell interference, W είναι το chip rate=3.84mcps, R j είναι το bit rate του χρήστη j, υ j είναι το activity factor του χρήστη j και E b N 0 είναι η ενέργεια ανά bit χρήστη δια τη φασµατική πυκνότητα του θορύβου Αύξηση του loading factor συνεπάγεται αύξηση του αριθµού των χρηστών. Λόγω της αύξησης του αριθµού των χρηστών µοιραία αυξάνεται και η παρεµβολή που µε τη σειρά της οδηγεί σε αύξηση της ισχύος εκποµπής. Αποτέλεσµα αυτού είναι το ότι οι χρήστες που βρίσκονται µακριά από το σταθµό βάσης δεν µπορούν να επικοινωνήσουν. Συνεπώς υπάρχει µείωση της γεωγραφικής κάλυψης της κυψέλης, γνωστό και ως φαινόµενο cell breathing.αυτό συµβαίνει µόνο στα δίκτυα 3 ης γενιάς όπου τόσο η κάλυψη όσο και η χωρητικότητα είναι µεταβλητές. Εικόνα 1.15-Το φαινόμενο του Cell Breathing Το σχήµα 1.15 δείχνει το πώς µεταβάλλεται η περιοχή κάλυψης της κυψέλη καθώς αυξάνεται η φόρτωσή της. Το loading factor χαρακτηρίζει την κίνηση των χρηστών συνήθεις τιµές που παίρνει είναι από 30% έως 75%. 24

41 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Channelisation Codes (ΟVSF) Oι κώδικες αυτοί χρησιµοποιούνται για να διαχωρίσουν διαφορετικές εκποµπές από την ίδια πηγή (από το τερµατικό στο uplink ή από το Νode B στο downlink) ηλαδή στο Uplink κάνουν διαχωρισµό των καναλιών στο ίδιο τερµατικό (κανάλια δεδοµένων από τα κανάλια ελέγχου).έχουν µήκη µεταβλητά (αναλόγως µε τη θέση του χρήστη) από 4 έως 256 chips (2 n ). Στο downlink κάνουν διαχωρισµό των dedicated channels(συνδέσεις µε διαφορετικούς χρήστες) στην ίδια κυψέλη.έχουν µήκη από 4 έως 512 chips (2 n ). Oι channelisation codes είναι κώδικες OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor). Για να κατανοηθούν όµως οι ορθογωνικοί αυτοί κώδικες θα πρέπει αρχικά να εισαχθεί η έννοια του orthogonality (ορθογωνιότητα) και αυτό γίνεται ακριβώς παρακάτω. Orthogonality ύο σήµατα ονοµάζονται orthogonal αν ισχύει η παρακάτω σχέση : T E, i = i j p ( t) p ( t) dt= 0 0, i j j, i = 1,2,3,... την ενέργεια κάθε σήµατος από 0 έως Τ. (1.7),όπου Ε συµβολίζει Για να είναι δύο κώδικες orthogonal πρέπει η συσχέτιση(correlation) δύο ίδιων κωδικών να λαµβάνει µέγιστη τιµή, ενώ η συσχέτιση δύο διαφορετικών κωδικών να είναι µηδέν (θεωρητικά). Ο συντελεστής orthogonality factor συµβολίζεται συνήθως µε α. Οι τιµές του orthogonality κυµαίνονται από 0(καθόλου) έως 1 ή 100%(τέλειο).Πρακτικά από 40% έως 90%. Το orthogonality αναφέρεται συνήθως σε διαφορετικούς κώδικες, διότι σήµατα που χρησιµοποιούν διαφορετικούς κώδικες αποτελούν παρεµβολή. Ο ίδιος σταθµός βάσης παρέχει ορθογώνιους κώδικες, οι οποίοι όµως χαλούν λόγω multipath fading. Tο orthogonality προϋποθέτει τέλειο συγχρονισµό ανάµεσα στα δύο σήµατα.(downlink). Tο υπερβολικό multipath µειώνει το orthogonality, συνεπώς προκαλεί αύξηση της παρεµβολής οπότε µειώνει τη χωρητικότητα. Απ ότι φαίνεται σε περιοχές µε αυξηµένο multipath χρειάζεται αυξηµένο orthogonality. 25

42 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Κώδικες OVSF Όπως ήδη έχει προαναφερθεί οι channelisation codes είναι OVSF. Οι κώδικες OVSF εξασφαλίζουν ότι τα σήµατα που προορίζονται για διαφορετικούς χρήστες στο downlink της ίδιας κυψέλης είναι ορθογώνια (orthogonal) µεταξύ τους (µηδενική συσχέτιση correlation). H απόλυτη ορθογωνικότητα προϋποθέτει τον απόλυτο συγχρονισµό των σηµάτων και αυτός είναι δυνατός µόνο στο downlink. Σε δύο διαφορετικούς κώδικες αποφεύγονται ίδιες ακολουθίες 1 και -1.Αν για κάποιο χρήστη χρησιµοποιούνται , κώδικες που αρχίζουν µε την ίδια ακολουθία δεν χρησιµοποιούνται. Το spreading factor(µήκος του κώδικα) µεταβάλλεται ανάλογα µε την ταχύτητα δεδοµένων του χρήστη για σύνολο 3.84Mcps. Στα δύο επόµενα σχήµατα (1.16 και 1.17) φαίνονται οι διάφοροι κώδικες OVSF και ο τρόπος µε τον οποίο αναπτύσσονται για τα διάφορα spreading factors. Eιδικότερα στο σχήµα 1.17 έχουν επιλεχθεί και διάφοροι από αυτούς µε συνέπεια οι κώδικες που βρίσκονται δεξιότερα στο δέντρο και αρχίζουν όµοια µε τους επιλεγµένους να µην µπορούν να χρησιµοποιηθούν. ΚΩ ΙΚΕΣ OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) Εικόνα 1.16-Κώδικες OVSF 26

43 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G ΚΩ ΙΚΕΣ OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) SF=2 SF=4 SF=8 Εικόνα 1.17-Κώδικες OVSF σύμφωνα με υπηρεσία SF=16 Για να γίνει καλύτερα κατανοητό το πως διατίθενται οι channelisation codes αρκεί να παρουσιαστεί ένα παράδειγµα : Εάν όλοι οι χρήστες πρόκειται να λάβουν δεδοµένα 960kbps, το spreading factor πρέπει να είναι 3.84/0.96=4, οπότε η κυψέλη µπορεί να υποστηρίξει µέχρι 4 χρήστες, χρησιµοποιώντας 4 ορθογώνιους κώδικες. Ο SF ορίζεται ως Κ, όπου Κ=2 k, όπου k=0,1,2,,8. Eάν τα δεδοµένα που πρόκειται να λάβουν οι χρήστες δεν έχουν τις ίδιες ταχύτητες, χρησιµοποιείται διαφορετικό spreading factor για κάθε χρήστη. Τέλος, κάθε κυψέλη (cell) διαθέτει ένα και µοναδικό OVSF tree. 27

44 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Scrambling codes Οι κώδικες αυτοί χρησιµοποιούνται για να διαχωρίσουν σήµατα που προέρχονται από διαφορετικές πηγές. Ονοµάζονται ακολουθίες PN (pseudo-noise), διότι αν και περιοδικές, έχουν ιδιότητες τυχαίων ακολουθιών ακολουθίες έχουν καθορισµένο µήκος. Οι scrambling codes στο uplink χρησιµοποιούνται για το διαχωρισµό του ενός χρήστη από τον άλλο. Υπάρχουν εκατοµµύρια διαφορετικοί κώδικες. Στο downlink διαχωρίζουν τους λαµβανόµενους σταθµούς βάσης. Επίσης προστατεύουν από την παρεµβολή των γειτονικών Node Bs. Υπάρχουν 512 primary SC και 15*512=8192 Secondary SC. Παραπάνω παρουσιάστηκαν λοιπόν τα δύο είδη κωδίκων µε τα οποία πολλαπλασιάζεται το σήµα µε σκοπό να κωδικοποιηθεί κατάλληλα και έπειτα να ληφθεί σωστά χωρίς διάφορων ειδών παρεµβολές(άλλοι χρήστες, θόρυβος κ.α.). Οι µονάδες που παρέχουν αυτούς τους κώδικες θα φανούν παρακάτω σε αυτή την εργασία. 28

45 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Το φαινόµενο multipath και η εκµετάλλευσή του µε δέκτη Rake H διάδοση των ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων στα συστήµατα κινητών επικοινωνιών χαρακτηρίζεται από πολλαπλές ανακλάσεις, διαθλάσεις και εξασθενίσεις της ενέργειας του σήµατος. Τα φαινόµενα αυτά προκαλούνται από φυσικά εµπόδια όπως κτίρια, βουνά κ.ά. που έχουν σαν αποτέλεσµα το αποκαλούµενο φαινόµενο του multipath propagation (πολυδιαδροµική διάδοση). Στο επόµενο σχήµα φαίνονται ξεκάθαρα οι διάφορες διαδροµές που µπορεί να ακολουθήσει το σήµα σε µια αστική περιοχή για να φτάσει από τον ποµπό µέχρι το δέκτη. Εικόνα 1.18-Το φαινόμενου του multipath Το multipath έχει δύο συνέπειες: 1. Η ενέργεια του σήµατος(αναφερόµενοι, για παράδειγµα, σε ένα µόνο chip της CDMA κυµατοµορφής) ίσως φτάσει στο δέκτη διαµέσου ευδιάκριτων χρονικών στιγµών. Η λαµβανόµενη ενέργεια εισέρχεται µε ένα προκαθορισµένο προφίλ καθυστέρησης. Το προφίλ αυτό της καθυστέρησης διαρκεί τυπικά από 1 έως 2 µs σε αστικές και υπεραστικές περιοχές, αν και σε ορισµένες περιπτώσεις καθυστερεί 20µs ή περισσότερο όπου σηµαντικό 29

46 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G µέρος της ενέργειας του σήµατος έχει παρακρατηθεί σε απότοµες περιοχές.η διάρκεια ενός chip στα 3.84Mcps είναι 0.26µs. Εάν η χρονική διαφορά µεταξύ των πολυδιαδροµικών συνιστωσών είναι τουλάχιστον 0.26µs, ο WCDMA δέκτης µπορεί να διαχωρίσει αυτές τις πολυδιαδροµικές συνιστώσες και να τις συνδυάσει συµφασικά, έτσι ώστε να εκµεταλλευθεί το φαινόµενο του multipath(multipath diversity). H 0.26µs καθυστέρηση µπορεί να επιτευχθεί αν η διαφορά στα µήκη των µονοπατιών είναι τουλάχιστον 78m (=ταχύτητα του φωτός chip rate=3*10 8 ms Mcps). Είναι εύκολο να παρατηρηθεί ότι το WCDMA των 5ΜΗz µπορεί να παρέχει εκµετάλλευση του multipath σε µικρές κυψέλες, πράγµα που δεν ήταν δυνατό σε άλλα συστήµατα. 2. Επίσης όµως υπάρχουν συχνά πολλά µονοπάτια σχεδόν ίσα σε µέγεθος κατά µήκος των οποίων ταξιδεύει προς τον προορισµό του το σήµα. Π.χ. διαδροµές µε διαφορά µήκους µισού µήκους κύµατος(στα 2 GHz είναι περίπου 7 cm) φτάνουν ουσιαστικά την ίδια στιγµή όταν συγκρίνονται µε τη διάρκεια ενός µόνο chip, που είναι 78m στα 3.84Mcps. Έτσι, έχουµε σαν αποτέλεσµα την ακύρωση του σήµατος, το καλούµενο fast fading, που λαµβάνει χώρα καθώς ο δέκτης κινείται τυχαία ακόµη και σε µικρές αποστάσεις. Η ακύρωση αυτή του σήµατος είναι καλύτερα κατανοητή σαν άθροιση διαφόρων βαρών παραστατικών(phasors) αριθµών που περιγράφουν την ολίσθηση φάσης και την εξασθένιση δια µέσου µιας προκαθορισµένης διαδροµής σε κάποια προκαθορισµένη χρονική στιγµή.η λαµβανόµενη ισχύς µπορεί να πέσει απότοµα κατά 20-30dB όταν έχουµε εξουδετέρωση της φάσης λόγω των πολυδιαδροµικών ανακλάσεων.συνήθως η ληφθείσα ενέργεια του σήµατος περιγράφεται καλά µε την κατανοµή Rayleigh.Αυτές οι βυθίσεις της ενέργειας του σήµατος κάνουν τη σωστή λήψη των δεδοµένων πολύ δύσκολη και χρειάζονται µετρήσεις στο WCDMA : Η καθυστερηµένη ενέργεια συνδυάζεται µε τη χρήση πολλαπλών Rake fingers (δέκτες συσχέτισης) κατανεµηµένων σε εκείνες της θέσεις καθυστέρησης όπου σηµαντική ενέργεια φτάνει. Το fast power control (γρήγορος έλεγχος ισχύος) και η ενυπάρχουσα ποικιλία λήψης του δέκτη Rake χρησιµοποιούνται για να µετριάσουν το πρόβληµα του fading. Iσχυρά πρωτόκολλα κωδικοποίησης, διαστρωµάτωσης και αναµετάδοσης χρησιµοποιούνται για να προσθέσουν αφθονία και ποικιλία χρόνου στο σήµα και συνεπώς βοηθούν το δέκτη να επανακτήσει τα bits του χρήστη µέσω των διαλείψεων.ο τρόπος µε τον οποίο διαδίδεται το σήµα προτείνει τις ακόλουθες αρχές λειτουργίας για τη λήψη : Αναγνώριση των θέσεων χρονικής καθυστέρησης στις οποίες φθάνει σηµαντικό ποσό ενέργειας και κατανοµή δεκτών συσχέτισης(rake fingers) σε αυτές τις αιχµές. Οι µετρήσεις για την απόκτηση του πολυδιαδροµικού προφίλ καθυστέρησης είναι της τάξης της διάρκειας ενός chip µε έναν ενηµερωµένο ρυθµό της τάξης µερικών δεκάδων millisecond. Εντός κάθε δέκτη συσχέτισης, ευθυγράµµιση των ταχέως εναλλασσόµενων τιµών φάσης και πλάτους, ξεκινώντας από τη διαδικασία του fast fading και αποµάκρυνσή τους. Αυτή η ευθυγράµµιση πρέπει να είναι πολύ γρήγορη, µε έναν ενηµερωµένο ρυθµό της τάξης του 1 ms ή λιγότερο. 30

47 Κεφάλαιο 1 Το ασύρματο δίκτυο 3ης γενιάς 3G Συνδυασµός των αποδιαµορφωµένων και ρυθµισµένης φάσης συµβόλων µέσω όλων των ενεργών fingers και παραχώρηση τους στο δέκτη για περεταίρω επεξεργασία. Στο σχήµα που ακολουθεί απεικονίζονται τα όσα προαναφέρθηκαν. Για να διευκολυνθεί µάλιστα το σηµείο της ρύθµισης της φάσης και του πλάτους, το WCDMA χρησιµοποιεί γνωστά πιλοτικά σύµβολα που χρησιµοποιούνται για να ακούσουν το κανάλι και να παρέχουν µια εκτίµηση της κατάστασης του καναλιού εκείνη τη στιγµή για το κάθε finger ξεχωριστά. Έπειτα, το ληφθέν σήµα περιστρέφεται, έτσι ώστε να αναιρέσει την περιστροφή στη φάση που προκλήθηκε από το κανάλι. Στο τέλος τα αποτελέσµατα από κάθε finger αθροίζονται για να ανακτηθεί η ενέργεια δια µέσου των θέσεων καθυστέρησης. Εικόνα 1.19-Fingers 31