Aspectos básicos de WCDMA / HSPA / HSPA+

Las redes del sistema universal de telefonía celular (UMTS) basadas en acceso múltiple por división de código de banda ancha (WCDMA) se han desplegado en todo el mundo como sistemas de comunicaciones móviles de tercera generación. UMTS ofrece un claro trayecto evolutivo hacia el acceso a paquetes de datos a alta velocidad (HSPA). HSPA se refiere a la combinación de acceso descendente de paquetes a alta velocidad (HSDPA) y acceso ascendente de paquetes a alta velocidad (HSUPA). HSDPA admite velocidades de transmisión hasta 14,4 Mbit/s en el enlace descendente. HSUPA permite alcanzar en el enlace ascendente velocidades de transmisión de 5,76 Mbit/s. HSPA también aumenta la capacidad de las redes UMTS y ofrece reducciones considerables de latencia.

Con objeto de aprovechar todo el potencial de WCDMA a 5 MHz, se ha podido mejorar más el rendimiento de las redes de radio basadas en HSPA en términos de eficiencia de espectro, velocidad máxima de transmisión y latencia. HSPA+ tal como se especifica en 3GPP versión 7 incluye funcionamiento MIMO de enlace descendente, modulación de orden superior (enlace descendente 64 QAM, enlace ascendente 16 QAM) y mejoras del protocolo que específicamente permiten un alto número de usuarios “siempre conectados” en la red. La velocidad máxima de transmisión alcanza 28 Mbit/s en el enlace descendente y 11,5 Mbit/s en el enlace ascendente con tiempos de ida y vuelta inferiores a 50 ms.

3GPP versión 8 especifica otras mejoras para HSPA+ como el funcionamiento del enlace descendente con portadora dual y la combinación de modulación MIMO y 64 QAM. Ambas características permiten una velocidad de transmisión máxima de 42,2 Mbit/s en el enlace descendente. Por otra parte, la voz con conmutación de circuitos sobre HSPA proporciona compatibilidad optimizada de los servicios de voz en una red de acceso radioeléctrico HSPA con conmutación de paquetes. Además, se ha mejorado la latencia asignando recursos E-DCH comunes en el estado CELL_FACH y aplicando mejoras de capa 2 en el enlace ascendente.

3GPP versión 9 continúa principalmente con la mejora de la velocidad de transmisión. La característica de celda dual de HSUPA admite dos frecuencias portadoras en el enlace ascendente que producen velocidades de transmisión ascendentes de 23 Mbit/s. Además, en funcionamiento de enlace descendente con portadora dual es posible combinar la característica MIMO y alcanzar velocidades de transmisión hasta 84,4 Mbit/s. También se ha incrementado la flexibilidad del espectro porque la característica de celda dual de HSDPA hace posible asignar recursos en dos frecuencias portadoras en distintas bandas de frecuencias. La especificación más reciente de 3GPP versión 10 incluye cuatro portadoras HSDPA que permiten agrupar cuatro frecuencias portadoras para un único dispositivo de usuario final y ampliar de este modo el ancho de banda de 20 MHz.

UMTS WCDMA/HSPA/HSPA+ están especificados en el 3rd Generation Partnership Project (3GPP). 3GPP versión 99 contiene las primeras especificaciones WCDMA. HSDPA y HSUPA fueron introducidos en 3GPP versión 5 y en 3GPP versión 6, respectivamente. HSPA+ forma parte de 3GPP versiones 7, 8, 9 y 10.

Despliegue

La mayor ventaja de HSPA y HSPA+ es su excelente integración en la arquitectura UMTS. HSPA y HSPA+ también operan en las bandas de frecuencias existentes para UMTS. Todas las redes UMTS del mundo son compatibles con HSDPA. HSPA y HSPA+ aportarán ventajas para todas las aplicaciones en las que se transmitan grandes volúmenes de datos en los dos sentidos del enlace. Además, UMTS ofrece compatibilidad de alta eficiencia para los servicios de voz CS.

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