Las nuevas tecnologías digitales se han apuntado hacia las comunicaciones inalámbricas teniendo que prometer tecnológicamente equipos de transmisión de Radio Frecuencias (RF) para resolver las comunicaciones, utilizando para esto los estandares de Servicios de Comunicación Personal (PCS) y Sistemas Celulares, tales como CDMA, TDMA en América y GSM en Europa, basados fundamentalmente en el "Formato de Acceso a la Portadora" y los "Formatos de Modulación". Adicionalmente se debe de contar con equipos de medición que esten estrechamente ligados al tipo de señal producida por los radios, para poder lograr la estabilidad del medio a través de pruebas o mediciones de poder, frecuencia, índices de modulación, sensibilidad del receptor, BER, calidad de la voz y simulación de llamada que son en su mayoria los más comunmente realizados.

The new digital technologies are heading towards wireless communications having to promise Radio Frequency Transmission equipment (RF) technology to solve communications, using standard Personal Communication Services (PCS) and Cellular Systems, such as CDMA, TDMA in America and GSM in Europe, based essentially in the "Carrier Access Format" and "Modulation Format". Additionally, they must have test equipment related to the signal type produced by radios, in order to achieve the stability through test or measurement of Power, Frequency, Modulation Index, Receiver sensitivy, BER, Voice quality and call simulation that are the most common used.

A lo largo de la dramática expansión de la Industria Inalámbrica surge la necesidad de corresponder a esta revolución con la capacidad de instrumentos de Prueba para poder así asegurar que los sistemas puedan ser hechos, instalados y mantenidos para rendimientos pico.

Un número de nuevas tecnologías digitales prometen nuevos sistemas de comunicación con un mayor espectro de eficiencia, mas características y un mejor rendimiento general. Específicamente nuevas metodología de pruebas han surgido para así dar soluciones a futuro.

A continuación indicamos las nuevas tecnologías digitales que se han considerado para este artículo:

- Sistemas Celular Digital y estándares para Servicios de Comunicación Personal (PCS):

. Acceso múltiple por División del código (CDMA)

. Acceso Múltiple por División del Tiempo (TDMA)

. Sistema Global para Móviles de comunicación celular (GSM).

- Accesos Múltiple por División del Tiempo (TDMA) con la Modulación de la Cuadratura de la Amplitud (QAM), usada actualmente en los sistemas de Radio de los equipos iDEN tm (iDEM tm son marcas registradas de la empresa Motorola Inc).

- Modulación del Corrimiento Pulsado de la Cuadratura de la Fase (Quadrature Phase Shift Keyed QPSK) usado en el nuevo proyecto estandar 25 APCO.

- El TDMA es usado en muchos equipos como el ReFLEX tm (ReFLEX tm son marcas registradas de la empresa Motorola Inc).

La nueva tecnología digital es significativamente diferente de aquellas pertenecientes al mundo Analógico en términos de su "Formato de acceso a la Portadora" y sus "Formato de Modulación".

"Formato de Acceso a la Portadora" describe las características de una Portadora Radio Frecuencia RF y el significado por el cual un canal de comunicación individual es multiplexado dentro de la portadora para lograr una mayor eficiencia espectral. En un ambiente Analógico, la portadora es transmitida continuamente, ya sea con la modulación de Frecuencia o Amplitud. Esta ocupa un relativo estrecho ancho de banda conteniendo un simple camino de comunicación o canal.

Recíprocamente, en el ambiente digital y especificamente en el caso de TDMA, la portadora frecuentemente es pulsada a una tasa rápida. Este proceso permite a un número de canales de comunicación multiplexarse en un Dominio de tiempo, usando pedazos (Slots) de tiempos individuales en el mismo canal RF.

CDMA tiene otro formato de acceso a la portadora. Esta expande el tamaño del ancho de banda RF a través de la Técnica del espectro de Propagación, permitiendo así un gran número de canales de comunicación simultáneos compartir el mismo espectro de radio. Cada canal tiene su propio y único código que puede ser extraído usando una tecnología apropiada de demodulación y decodificación.

En adición a los formatos de las portadoras relatados anteriormente, otras nuevas tecnologías emplean fundamentalmente diferentes tipos de modulación Bandabase. En sistemas modulados en frecuencias y amplitud, el mensaje de voz analógica es directamente modulado dentro la portadora y recuperado a través de moduladores y demoduladores lineales. Por lo tanto, solo un simple amplificador, detectores de nivel y controles de nivel son necesarios para observar formas de ondas para ser medidas o simplemente oír a la señal.

En contraste, los nuevos formatos de modulación digital primero digitalizan la voz o dato, usando varias tecnologías de codificación de voz.

Estos entonces muestrean y convierten la señal analógica en un stream de datos digitales de forma que sean fundamentalmente diferentes dependiendo si la señal es AM o FM. Esta modulación es compleja teniendo dos componentes que son "I" y "Q" que se combinan en la modulación de la portadora. Este formato de modulación es mas riguroso definirlo con un diagrama de constelaciones en el plano complejo, el cual requiere de un display gráfico o de instrumentos especializados en mediciones de la magnitud del vector error (ver fig. 1).

Una explicación mas consistente de este concepto escapa del objetivo de este artículo, pero una comparación simplificada sin entrar en detalles hace pensar que estos son una combinación simultánea de modulación de fase y amplitud. Este dato es irreconocible sin el uso de un demodulador totalmente compatible y codificadores de voz para reconstruir la señal dentro su original forma analógica.

Dentro de la tecnología digital especificada anteriormente sigue siendo necesario medir y caracterizar el rendimiento del radio asegurando de complacer sus especificaciones, interoperatividad y un margen de rendimiento idóneo del sistema. Algunas de las mediciones de radio más comúnmente realizadas son:

. Medición del Poder: Una medida de poder RF es requerida por todos los sistemas de radio para asegurar de complacer el FCC, también como la cobertura apropiada del área de servicio. Sin embargo, una portadora de TDMA es muestreada a una tasa rápida, es siempre necesario para conocer exactamente el nivel de poder de la portadora en sus picos o los verdaderos valores medios del poder.

Mucha de las pruebas de medición de voltaje análogamente usan diodos detectores de picos, correlacionados a señales sinusoidales continuas. Como resultado, ellas no son suficientemente exactas para TDMA.

Mediciones idóneas requieren de especializados medidores térmicos o medidores detectores de picos que son correlacionados al tipo específico de la portadora inicialmente medida.

. Medición de Frecuencia: Las mediciones de frecuencia son requeridas para asegurar que el radio está operando dentro de sus anchos de banda asignados. Las pruebas más comunes aceptan usar contadores de frecuencia para medir la portadora de frecuencia. Ellas pueden producir resultados inapropiados, sin embargo, cuando probamos medir una portadora que es también pulsada, como en TDMA, puede ser indetectable, como es el caso de los sistemas CDMA.

Un receptor especializado capaz de procesar los accesos de portadora al sistema y formato de modulación, generalmente son necesarios para desplegar apropiadamente las mediciones de frecuencia.

. Indices de Modulación: Desviaciones FM o Porcentaje AM frecuentemente es usado como un significado práctico para medir el nivel de modulación o índices. Estos índices permiten garantizar que el transmisor está operando dentro de sus anchos de banda autorizados y las especificaciones del sistema son aptas para interoperatividad y calidad de transmisión.

Usuarios con frecuencia preguntan: ¿ Cómo hago para medir desviaciones transmitidas con esta unidad? Cuando ellos usan algunos de los nuevos Testers digitales tales como iDEN para probar sistemas de radio, como cualquier otro sistema digital, el concepto de un índice simple no es muy aplicado debido a que estos no pueden usar medidores o contadores de desviación.

Mediciones rigurosas para exactas modulaciones complejas requieren de una constelación de medidas como las indicadas anteriormente tomadas a partir de los equipos. Debido a que tales equipos no son muy prácticos para servicios de campo, mediciones especiales de la calidad de la modulación con frecuencia son definidas por manufacturas de radio y asociaciones industriales.

De este modo, un servicio de radio iDEN puede usar mediciones estimadas de calidad de señal (SQE) para describir modulaciones. Otros de los ejemplos de medición de modulación son las magnitudes del vector error (EVM) usado en los celulares digitales IS-136 y PCS así como también "rho" usado en celulares CDMA IS-95.

En las pruebas de transmisión, el CDMA utiliza receptores correlativos, la calidad de la onda esta basada en particionar el poder de la señal transmitida en componentes correlacionados y no correlacionados. El elemento de medida para esto es el Rho (r), se define como el poder correlacionado normalizado. Rho es una medida de la calidad de la onda indicando que tan buena es la señal medida (a partir de la señal piloto transmitida por la estación base) correlacionada con una onda de referencia ideal (matemática). La correlación perfecta ocurre cuando Rho es igual a 1. El TIA/EIA IS-97A indica que el estandar es 0.912 como el mínimo aceptable de la calidad de la onda para la estación base. Esta es igual a 0.4 db de exceso de poder. (Componente no correlacionados) en la señal transmitida de la estación base.

. Sensibilidad del receptor: la medición mas común de la sensibilidad receptora es 2db de SINAD (Distorsión y Ruido Adicionado a la Señal) medido con un tono estandar de 1 kHz. Sin embargo, esto es usual en sistemas digitales con capacidad de voz, pueden ocurrir problemas con el uso de un tono de frecuencia debido a que el decodificador de voz puede producir componentes de distorsión que pueden interferir con una medición convencional del SINAD. Para sistemas digitales la medición de la Rata de Error de Bit (BER) se presenta como una mejor alternativa para medir la sensibilidad del receptor.

. Medición del indicador BER: para sistemas digitales, una prueba del BER tiene un significado práctico para las mediciones de la sensibilidad del receptor y puede proveer una indicación adicional de la calidad de la modulación del transmisor y del receptor. Esta medición compara un Stream de dato de prueba enviado a través del radio para conocer el patrón "Ideal" e indicar el porcentaje de bits de datos Erróneos.

En los niveles umbrales de la señal de ruido los receptores del indicador BER pueden estar por encima del 5 al 10 porciento, y los niveles de entrada de RF requeridos para producir ese BER es el nivel de sensibilidad de el receptor. Para niveles fuertes de RF, el BER puede estar por debajo del 0.01 porciento, permitiéndose servir como un indicador de la distorsión de la modulación y de la calidad en general de la señal.

El desempeño apropiado del indicador BER en muchos de los sistemas de radio digital requieren de equipos de prueba que puedan generar y recibir el mismo tipo de Accesos a la portadora y Formatos de modulación para poder someter así el radio a la prueba.

El propósito general del bit patrón en muchos de los instrumentos existentes simplemente no trabaja.

En muchos de los diseños de radio que usan el procesamiento de señales digitales y empaquetamiento de avanzada tecnología o de punta prohiben los puntos de prueba para acceder los stream de datos de los radios. En estos casos se ha obligado hacer las pruebas satisfactorias del indicador del BER en algo que se ha definido como "modo prueba" que debe ser diseñado dentro del radio por el fabricante.

Este "modo test" también genera un patrón de prueba, en el caso de los transmisores y este es desplegado como un error en el caso de los receptores.

En estos casos es necesario una perfecta especificación de compatibilidad y una estrecha comunicación entre el radio y el fabricante del equipo de prueba para poder garantizar la compatibilidad entre el equipo de prueba y el radio.

. Medición de la calidad de Voz: Otra prueba que es de importancia cuando estamos en mediciones es la calidad de la voz. Esta medición históricamente es una de las más practicadas y efectivas sobretodo para indicar que tan bueno es el desempeño de la radio y su operación dentro de sus condiciones de operación. El nuevo radio digital deberá convertir una señal de voz analógica a un stream de datos a través del uso de un decodificador de voz y para que este pueda ser transmitida deberá usar el mismo formato de modulación definido por el sistema en particular.

El radio receptor, deberá igualarse con el codificador de voz para convertir la voz digitalizada a su forma analógica original. Este proceso presenta una prueba particular que reta al equipo de prueba, ya que medir la voz en estas condiciones deberá contener una tecnología de descodificación de la voz compleja o un equivalente "enlatado" para corresponder exactamente al sistema de radio utilizado.

. Simulación de Llamada: Muchos de los celulares recientes tales como los Troncales y sistemas de radio de Servicios de Comunicación Personales (PCS) pueden obtener acceso y operar dentro del sistema bajo el control de un canal de control central. Estos no pueden simplemente "Tocar Teclas" como es en otros casos que son sistemas mas básicos de Dos-Vias. Con el propósito de probar efectivamente estos radios, el equipo de medición deberá dinámicamente simular el canal control del sistema, comunicándose con el radio y dirigir esta a un canal de voz o de trafico para probar y verificar su desempeño.

No es sorpresa que la industria esta experimentando cambios significativos en la filosofía de las pruebas en los sistemas de radio. El querer tener "en una pieza tengo todo" con un simple monitor de propósitos generales que pudiera soportar una amplia variedad de equipos de medición, ya no es posible.

Mientras que los fabricadores de radio están agresivamente desarrollando y vendiendo sus nuevos sistemas de tecnología, es de total incumbencia que los fabricadores de equipos de prueba igualen sus esfuerzos en proveer instrumentos de prueba que lo soporten.

Los nuevos sistemas de radios que están siendo implementados usan una única combinación en la tecnología del hardware y del software para lograr así el desempeño de lo que se ha definido como tecnología de punta. Los equipos que indiquen soportar mediciones o pruebas deberán incrementar su nivel de sofisticación digital. Estos equipos deberán proveer flexibilidad y expandibilidad a través del uso de Módulos Inteligentes o otras formas de hardware y software para poder cubrir así el amplio rango de necesidades de los usuarios, ya sean las actuales y las futuras.

Wireless business Technology. Volumen 3, Número 4 , Abril 1997.

Communications TECHNOLOGY, diario oficial de la sociedad de Ingenieros en telecomunicaciones. febrero 1997.

Wireless Business Technology Magazine, Volumen 3, Número 7, Julio 1997.