Che cosa succederebbe però se si riuscisse a trasmettere e ricevere dati tutti insieme,
nello stesso istante e sulla stessa frequenza?
Senza dubbio si avrebbe la possibilità di trasmettere grandi quantità di dati per un grande numero di utenti senza le limitazioni e i death time dei sistemi precedenti; questo è il W-CDMA
L’ordine dal caos
In ogni locale pubblico, dove molti sono gli avventori che conversano tra di loro, c’è sempre un brusio diffuso dovuto al parlare insieme, e nello stesso tempo, di decine se non centinaia di persone. Ciascuna persona però comprende perfettamente la conversazione che ha con l’amico allo stesso tavolo; e tanto più la conversazione è piacevole e chiara quanto più si mantiene basso il “volume” delle conversazioni nei tavoli vicini. Il volume può aumentare solo se un avventore deve chiamare un cameriere all’altro lato della sala. Quanto detto spiega in modo essenziale e metaforico il funzionamento del W-CDMA.
Che cosa permette ad un trasmissione in W-CDMA di potere essere codificata, trasmessa e decodificata dal destinatario? Com’è possibile riottenere dalla babele di trasmissioni quella voluta?
Ciò che permette il ritorno “dell’ordine dal caos” si chiama Spread factor (SF).
Lo Spread factor è un codice identificativo della comunicazione ; ad ogni utente che intraprende una comunicazione viene assegnato, dalla BTS, un unico codice che sarà la chiave, unica, per la decodifica della trasmissione. Quando viene effettuata una chiamata la BTS assegna agli utenti interessati 2 spre- ad factor unici. I dati trasmessi dai telefonini dei 2 utenti saranno elaborati con i 2 codici; gli stessi codici serviranno per sottrarre il segnale utile dal “caos” per garantirne l’intelligibilità. Spread factor è composto da 2 parti; long code (LC)e short code (SC). Il long code è proprietario della BTS di zona alla quale si appoggiano i telefonini (d’ora in avanti li chiameremo MS) mentre lo short code è assegnato al MS stesso. I livelli dello spread factor vanno da 4, che è il minimo, a 256 (per il downlink) e 512 (per l’uplink). Teoricamente quindi il massimo numero di utenti per cella è 256 o 512 ( la costruzione degli spread factor è fatta tramite una struttura ad albero; ogni ramo dell’albero, chiamato “livello di canalizzazione” figura 7 , è un codice lungo 4,8,16…..256 o 512 bit).
Perché è diverso il numero di utenti a seconda che si trasmetta o si riceva ?
E’ necessario a questo punto introdurre la piccola formula che regola le prestazioni delle trasmissioni W-CDMA ricordando che il prodotto dello spread factor per il data rate è sempre costante.
Spread Factor *Data rate=MChipRate
Per l’UMTS il parametro costante è fissato a 3.84 Mchip/sec; di conseguenza la formula diventa: Spread Factor *Data rate= 3.84 MChip/sec
Che cosa si deduce da quanto sopra ?
Più la lunghezza dello spread factor aumenta e più diminuisce la velocità di trasmissione dei dati e viceversa; di conseguenza, per garantire uno scarico dei dati il più possibile veloce (pensiamo a video full motion), è stato preferito limitare il numero di utenti in downlink alla metà di quelli in uplink. La modulazione usata dal W-CDMA è chiamata QPSK e, come si può vedere dalla figura.8, usa 2 bit per simbolo. Le frequenze assegnate all’UMTS vanno da 1920 a 1980 MHz per l’uplink e da 2110 a 2170 MHz per il downlink. Il transfer rate può andare da 384Kbit/sec per aree periferiche fino a 2 Mbit/sec per aree densamente popolate.
E’ nato prima l’uovo o la gallina ?
Poco sopra abbiamo detto che l’utente A per potere estrarre dal “caos” dei dati la sua comunicazione deve avere lo spread factor di B e viceversa; ma per potere ricevere gli spread factor gli utenti devono potere comunicare nel “caos” e non lo possono fare perché … non hanno gli spread factor. W- CDMA risolve il problema tramite il Perch channel: è un canale dedicato con uno spread factor unico per tutti i telefonini. Ogni telefonino, al power on , per prima cosa si sintonizza sul perch channel per potere preparare la trasmissione dati scambiando gli spread factor unici che caratterizzeranno la trasmissione. Successivamente inizia la comunicazione vera e propria
Minimizzare il brusio di fondo
Nella metafora del ristorante, che abbiamo usato poco innanzi, è stato detto che tanto più la conversazione è piacevole e chiara quanto più basso si mantiene il “volume” delle conversazioni nei tavoli vicini. Questo è un altro punto cardine del W-CDMA. Dato che le trasmissioni avvengono contemporaneamente e sulla stessa frequenza, fondamentale risulta la riduzione al minimo dei disturbi. Ogni BTS controlla il livello di potenza di trasmissione degli MS nel suo raggio di azione: impone potenze minime ai telefoni più vicini e ordina aumenti di potenza ai telefoni più lontani, tutto in tempo reale. Ciò garantisce che il “brusio di fondo del ristorante” rimanga al minimo livello possibile. Il controllo della potenza è importante anche per la gestione degli “handover”; gli “handover” sono le transizioni di un telefonino da una BTS ad un’altra. Nel caso del W-CDMA si tratta di “soft handover” in quanto non si assiste a nessun cambio di frequenza da una BTS ad un’altra. E’ però estremamente importante che nel passaggio non si abbiano sbalzi di potenza trasmissiva del telefonino che possano disturbare le comunicazioni facenti capo alla nuova BTS.