CDMA — Введение

Кода D ivision Multiple A ccess (CDMA) — это цифровая сотовая технология, используемая для мобильной связи. CDMA — это основа, на которой построены такие методы доступа, как cdmaOne, CDMA2000 и WCDMA. Сотовые системы CDMA считаются превосходящими FDMA и TDMA, поэтому CDMA играет решающую роль в создании эффективных, надежных и безопасных систем радиосвязи.

Простая аналогия

Давайте возьмем простую аналогию, чтобы понять концепцию CDMA. Предположим, у нас в классе собралось несколько учеников, которые хотели бы поговорить друг с другом одновременно. Ничего не будет слышно, если все начнут говорить одновременно. Либо они должны по очереди говорить или использовать разные языки для общения.

Второй вариант очень похож на CDMA — учащиеся, говорящие на одном языке, могут понимать друг друга, тогда как другие языки воспринимаются как шум и отвергаются. Аналогично, в радио CDMA каждой группе пользователей присваивается общий код. Многие коды занимают один и тот же канал, но только те пользователи, которые связаны с конкретным кодом, могут общаться.

Существенные особенности CDMA

CDMA, который основан на методе расширения спектра, имеет следующие существенные особенности —

• В CDMA каждый канал использует полный доступный спектр.

• Отдельные разговоры кодируются псевдослучайной цифровой последовательностью и затем передаются в широком частотном диапазоне.

• CDMA постоянно обеспечивает лучшую пропускную способность для передачи голоса и данных, что позволяет подключаться большему количеству абонентов в любой момент времени.

• CDMA — это общая платформа, на которой построены технологии 3G. Для 3G CDMA использует 1x EV-DO и EV-DV.

В CDMA каждый канал использует полный доступный спектр.

Отдельные разговоры кодируются псевдослучайной цифровой последовательностью и затем передаются в широком частотном диапазоне.

CDMA постоянно обеспечивает лучшую пропускную способность для передачи голоса и данных, что позволяет подключаться большему количеству абонентов в любой момент времени.

CDMA — это общая платформа, на которой построены технологии 3G. Для 3G CDMA использует 1x EV-DO и EV-DV.

Стандарты третьего поколения

CDMA2000 использует режим дуплексной передачи с частотным разделением (FDD-MC). Здесь под несущей подразумевается использование каналов N × 1,25 МГц, наложенных на N существующих несущих IS-95 или развернутых на незанятом спектре. CDMA2000 включает в себя —

• 1x — использует скорость распространения 1,2288 Мбит / с.

• 3x — использует скорость распространения 3 × 1,2288 Мбит / с или 3,6864 Мбит / с.

• 1xEV-DO (1x Evolution — Data Optimized) — использует скорость распространения 1,2288 Мбит / с, оптимизированную для данных.

• WCDMA / FDD-DS — режим широкополосного CDMA (WCDMA) дуплексирования с частотным разделением каналов с прямым расширением последовательности (FDD-DS). У этого есть единственный канал на 5 МГц. WCDMA использует одну несущую на канал и использует скорость расширения 3,84 Мбит / с.

1x — использует скорость распространения 1,2288 Мбит / с.

3x — использует скорость распространения 3 × 1,2288 Мбит / с или 3,6864 Мбит / с.

1xEV-DO (1x Evolution — Data Optimized) — использует скорость распространения 1,2288 Мбит / с, оптимизированную для данных.

WCDMA / FDD-DS — режим широкополосного CDMA (WCDMA) дуплексирования с частотным разделением каналов с прямым расширением последовательности (FDD-DS). У этого есть единственный канал на 5 МГц. WCDMA использует одну несущую на канал и использует скорость расширения 3,84 Мбит / с.

CDMA Development Group (CDG)

CDMA Development Group (CDG), основанная в декабре 1993 года, является международным консорциумом компаний. Он работает вместе, чтобы вести рост и развитие современных беспроводных телекоммуникационных систем.

CDG состоит из поставщиков услуг, производителей инфраструктуры, поставщиков устройств, поставщиков тестового оборудования, разработчиков приложений и поставщиков контента. Его члены совместно определяют технические требования для разработки дополнительных систем CDMA2000 и 4G. Кроме того, совместимость с другими появляющимися беспроводными технологиями призвана повысить доступность беспроводных продуктов и услуг для потребителей и предприятий во всем мире.

Система IMT-2000

CDMA — Каналы

Каналы CDMA могут быть широко классифицированы как прямой канал и обратный канал. В этой главе объясняются функции этих каналов.

Прямой канал

Прямой канал — это направление связи или путь нисходящей линии связи между сотами. Включает в себя следующие каналы —

• Канал пилот-сигнала. Канал пилот-сигнала является опорным каналом. Он использует мобильную станцию, чтобы приобрести время и в качестве опорной фазы для когерентной демодуляции. Он непрерывно передается каждой базовой станцией на каждой активной частоте CDMA. И каждая мобильная станция постоянно отслеживает этот сигнал.

• Канал синхронизации — Канал синхронизации передает одно повторяющееся сообщение, которое предоставляет информацию о времени и конфигурации системы мобильной станции. Аналогично, мобильная станция может иметь точное системное время посредством синхронизации с коротким кодом.

• Пейджинговый канал . Основная цель пейджингового канала — отправка страниц, то есть уведомлений о входящих вызовах, на мобильные станции. Базовая станция использует эти страницы для передачи служебной информации системы и сообщений, специфичных для мобильной станции.

• Прямой канал трафика — Прямые каналы трафика являются кодовыми каналами. Он используется для назначения вызовов, обычно голосового и сигнального трафика отдельным пользователям.

Канал пилот-сигнала. Канал пилот-сигнала является опорным каналом. Он использует мобильную станцию, чтобы приобрести время и в качестве опорной фазы для когерентной демодуляции. Он непрерывно передается каждой базовой станцией на каждой активной частоте CDMA. И каждая мобильная станция постоянно отслеживает этот сигнал.

Канал синхронизации — Канал синхронизации передает одно повторяющееся сообщение, которое предоставляет информацию о времени и конфигурации системы мобильной станции. Аналогично, мобильная станция может иметь точное системное время посредством синхронизации с коротким кодом.

Пейджинговый канал . Основная цель пейджингового канала — отправка страниц, то есть уведомлений о входящих вызовах, на мобильные станции. Базовая станция использует эти страницы для передачи служебной информации системы и сообщений, специфичных для мобильной станции.

Прямой канал трафика — Прямые каналы трафика являются кодовыми каналами. Он используется для назначения вызовов, обычно голосового и сигнального трафика отдельным пользователям.

Обратный канал

Обратный канал является направлением связи между мобильными устройствами или путем восходящей линии связи. Он состоит из следующих каналов —

• Канал доступа — канал доступа используется мобильными станциями для установления связи с базовой станцией или для ответа на сообщения пейджингового канала. Канал доступа используется для обмена короткими сигнальными сообщениями, такими как вызовы, ответы на страницы и регистрации.

• Обратный канал трафика — обратный канал трафика используется отдельными пользователями в их фактических вызовах для передачи трафика от одной мобильной станции к одной или нескольким базовым станциям.

Канал доступа — канал доступа используется мобильными станциями для установления связи с базовой станцией или для ответа на сообщения пейджингового канала. Канал доступа используется для обмена короткими сигнальными сообщениями, такими как вызовы, ответы на страницы и регистрации.

Обратный канал трафика — обратный канал трафика используется отдельными пользователями в их фактических вызовах для передачи трафика от одной мобильной станции к одной или нескольким базовым станциям.

CDMA — Методы множественного доступа

Возможность работать в режиме FDD или TDD разрешена для эффективного использования доступного спектра в соответствии с распределением частот в разных регионах.

Дуплекс с частотным разделением

Дуплексный метод, при котором передачи восходящей линии связи и нисходящей линии связи используют две отдельные полосы частот —

• Uplink — от 1920 МГц до 1980 МГц

• Нисходящая линия связи — от 2110 до 2170 МГц

• Ширина полосы — каждая несущая расположена в центре широкой полосы 5 МГц

Uplink — от 1920 МГц до 1980 МГц

Нисходящая линия связи — от 2110 до 2170 МГц

Ширина полосы — каждая несущая расположена в центре широкой полосы 5 МГц

Разделение каналов

Номинальное значение 5 МГц, которое можно регулировать.

Канал Растр

200 кГц (центральная частота должна быть кратна 200 кГц).

Tx-Rx частотное разделение

Номинальное значение 190 МГц. Это значение может быть фиксированным или переменным (минимум 134,8 и максимум 245,2 МГц).

Номер канала

Несущая частота обозначается Абсолютным номером радиочастотного канала UTRA (UARFCN). Этот номер отправляется сетью (для восходящей линии связи и нисходящей линии связи) по логическому каналу BCCH и определяется значениями Nu = 5 * (частота восходящей линии связи МГц) и ND = 5 * (частота нисходящей линии связи МГц).

Time Division Duplex

Дуплекс с временным разделением — это метод, с помощью которого передачи по восходящей линии связи и нисходящей линии связи передаются по одной и той же частоте с использованием синхронизированных временных интервалов. Несущая использует полосу 5 МГц, хотя 3GPP изучает решение с низкой скоростью передачи чипов (1,28 Мбит / с). Доступные полосы частот для TDD будут 1900–1920 МГц, а в 2010 — 2025 МГц.

Дуплексные методы радиосвязи

В случае дуплекса с временным разделением частота прямой линии связи совпадает с частотой обратной линии связи. В каждой линии сигналы передаются непрерывно по очереди — как в игре в пинг-понг.

Пример системы TDD

TDD использует одну полосу частот как для передачи, так и для приема. Кроме того, он разделяет полосу, назначая альтернативные временные интервалы для операций передачи и приема. Информация, которая должна быть передана, может быть голосовой, видео или компьютерной информацией в битовом последовательном формате. Каждый временной интервал может иметь длину 1 байт или может входить в состав нескольких байтов.

TDD чередует данные станций передачи и приема во времени. Временные интервалы могут быть переменной длины. Из-за характера высокоскоростных данных сообщающие стороны не могут означать, что передачи являются прерывистыми. Передачи, которые выглядят как одновременные, фактически конкурируют друг с другом. Цифровой преобразованный в аналоговый голос, никто не может сказать, что это не полный дуплекс.

В некоторых системах TDD альтернативные интервалы времени имеют одинаковую длительность или имеют как DL, так и UL; однако система не должна быть симметричной 50/50. Система может быть асимметричной по мере необходимости.

Например, при доступе к Интернету скорость загрузки обычно выше, чем скорость загрузки. Большая часть оборудования работает в асинхронном режиме, где скорость загрузки выше, чем скорость загрузки. Когда скорость загрузки выше, чем скорость загрузки, для загрузки требуется меньше временных интервалов. Некоторые форматы TDD предлагают динамическое распределение полосы пропускания, когда количество временных интервалов или длительностей изменяется на лету по мере необходимости.

Реальное преимущество TDD заключается в том, что это всего лишь один канал частотного спектра, и он не требует ограждения полосы или разделения каналов, поскольку интервалы происходят с использованием временных интервалов. Недостатком является то, что для успешной реализации TDD требуется система синхронизации. Точная синхронизация как передатчика, так и приемника необходима для обеспечения того, чтобы временные интервалы не перекрывались и не мешали другим.

Время часто синхронизируется с определенными производными стандартов атомных часов GPS. Защитное время также необходимо между временными интервалами, чтобы избежать дублирования. Это время обычно равно времени обработки приема-передачи (времени переключения-приема-передачи) и задержкам передачи (задержке) в канале связи.

Дуплекс с частотным разделением

В дуплексном режиме с частотным разделением (FDD) частота прямой линии связи не совпадает с частотой обратной линии связи. В каждой линии сигналы непрерывно передаются параллельно.

Пример системы FDD

FDD требует двух симметричных сегментов спектра для каналов восходящей линии связи и нисходящей линии связи.

В сотовом телефоне с передатчиком и приемником, работающим одновременно в такой непосредственной близости, приемник должен отфильтровать как можно большую часть сигнала от передатчика. Больше разделения спектра, наиболее эффективные фильтры.

FDD использует много частотного спектра, как правило, в два раза больше требуемого спектра TDD. Кроме того, должно быть адекватное разделение спектра между передачей и приемом каналов. Эти группы продолжают говорить — их нельзя использовать, они не нужны. Учитывая дефицит и стоимость спектра, они являются реальными недостатками.

Использование FDD

FDD широко используется в различных сотовых телефонных системах. В некоторых системах полоса 869–894 МГц используется в качестве спектра нисходящей линии связи (DL) от вышки сотовой связи к устройству. И полоса 824–849 МГц используется в качестве спектра восходящей линии связи (UL) телефона в месте расположения соты.

FDD также работает на кабеле, где передающему и принимающему каналам предоставляются разные части спектра кабеля, как в системах кабельного телевидения. И фильтры используются для разделения каналов.

Недостаток СЗД

Недостаток FDD заключается в том, что он не позволяет использовать специальные методы, такие как множественные антенны, множественный ввод-вывод (MIMO) и формирование луча. Эти технологии являются неотъемлемым элементом новой стратегии Long Term Evolution (LTE) 4G для увеличения скорости передачи данных. Трудно сделать достаточно широкую полосу пропускания, чтобы охватить оба набора спектра антенн. Схема сложной динамической регулировки не требуется.

Методы множественного доступа

Радиоканал является средством связи, совместно используемым несколькими пользователями в географической области. Мобильные станции конкурируют друг с другом за частотный ресурс для передачи своего информационного потока. Без других мер по контролю одновременного доступа нескольких пользователей могут возникнуть коллизии. Поскольку коллизии нежелательны для связи, ориентированной на установление соединения, такой как мобильные телефоны, персональные / мобильные абонентские станции должны быть выделены выделенным каналам по запросу.

Мобильная связь, совместно использующая беспроводные ресурсы для всех пользователей, должна быть передана для идентификации пользователя. При идентификации пользователя это упоминается как «множественный доступ» (множественный доступ), который принимает радиоволны ряда передающих станций в приемной станции (как показано на следующем изображении).

FDMA — Технология

Множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA) является одним из наиболее распространенных аналоговых методов множественного доступа. Полоса частот разделена на каналы с равной шириной полосы, так что каждый разговор передается на другой частоте ( как показано на рисунке ниже ).

Обзор FDMA

В методе FDMA защитные полосы используются между смежными спектрами сигнала, чтобы минимизировать перекрестные помехи между каналами. Конкретная полоса частот предоставляется одному человеку, и она будет получена путем идентификации каждой частоты на принимающей стороне. Он часто используется в аналоговом мобильном телефоне первого поколения.

Преимущества FDMA

Поскольку системы FDMA используют низкие скорости передачи битов (большое время символа) по сравнению со средним разбросом задержек, это дает следующие преимущества:

• Уменьшает скорость передачи информации, а использование эффективных числовых кодов увеличивает пропускную способность.

• Это снижает стоимость и снижает межсимвольные помехи (ISI)

• Выравнивание не обязательно.

• Система FDMA может быть легко реализована. Система может быть сконфигурирована так, что улучшения в отношении речевого кодера и снижения битовой скорости могут быть легко включены.

• Поскольку передача является непрерывной, для синхронизации и формирования кадров требуется меньшее количество битов.

Уменьшает скорость передачи информации, а использование эффективных числовых кодов увеличивает пропускную способность.

Это снижает стоимость и снижает межсимвольные помехи (ISI)

Выравнивание не обязательно.

Система FDMA может быть легко реализована. Система может быть сконфигурирована так, что улучшения в отношении речевого кодера и снижения битовой скорости могут быть легко включены.

Поскольку передача является непрерывной, для синхронизации и формирования кадров требуется меньшее количество битов.

Недостатки FDMA

Хотя FDMA предлагает несколько преимуществ, у нее также есть несколько недостатков, которые перечислены ниже —

• Он не отличается значительно от аналоговых систем; улучшение пропускной способности зависит от уменьшения сигнала к помехе или отношения сигнал / шум (SNR).

• Максимальная скорость потока на канал фиксирована и мала.

• Защитные полосы ведут к пустой трате мощности.

• Аппаратные средства подразумевают узкополосные фильтры, которые не могут быть реализованы в СБИС и, следовательно, увеличивают стоимость.

Он не отличается значительно от аналоговых систем; улучшение пропускной способности зависит от уменьшения сигнала к помехе или отношения сигнал / шум (SNR).

Максимальная скорость потока на канал фиксирована и мала.

Защитные полосы ведут к пустой трате мощности.

Аппаратные средства подразумевают узкополосные фильтры, которые не могут быть реализованы в СБИС и, следовательно, увеличивают стоимость.

TDMA — технология

Множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) — это технология цифровой сотовой телефонной связи. Это позволяет многим пользователям использовать одну и ту же частоту без помех. Его технология делит сигнал на разные временные интервалы и увеличивает пропускную способность.

Обзор TDMA

Множественный доступ с временным разделением (TDMA) — сложная технология, потому что она требует точной синхронизации между передатчиком и приемником. TDMA используется в цифровых системах мобильной радиосвязи. Отдельные мобильные станции циклически назначают частоту для исключительного использования временного интервала.

В большинстве случаев вся полоса пропускания системы за интервал времени не назначается станции. Однако частота системы делится на поддиапазоны, и TDMA используется для множественного доступа в каждом поддиапазоне. Поддиапазоны известны как несущие частоты . Мобильная система, которая использует этот метод, упоминается как системы с несколькими несущими .

В следующем примере полоса частот была разделена между тремя пользователями. Каждому пользователю назначаются определенные временные интервалы для отправки и получения данных. В этом примере пользователь «B» отправляет после пользователя «A», а пользователь «C» отправляет после этого. Таким образом, пиковая мощность становится проблемой и больше из-за пакетной связи.

FDMA и TDMA

Это система TDMA с несколькими несущими. Частотный диапазон 25 МГц содержит 124 полосы частот с одной цепью (несущие частоты 200) каждой кГц; каждый из этих частотных каналов содержит 8 каналов разговора TDMA. Таким образом, последовательность временных интервалов и частот, назначенных мобильной станции, является физическими каналами системы TDMA. В каждом временном интервале мобильная станция передает пакет данных.

Период времени, назначенный временному интервалу для мобильной станции, также определяет количество каналов TDMA на несущей частоте. Период временных интервалов объединяется в так называемый кадр TDMA. Сигнал TDMA, передаваемый на несущей частоте, обычно требует большей полосы пропускания, чем сигнал FDMA. Из-за многократного использования общая скорость передачи данных должна быть еще выше.

Преимущества TDMA

Вот список нескольких заметных преимуществ TDMA —

• Разрешает гибкие скорости (т. Е. Пользователю может быть назначено несколько временных интервалов, например, каждый временной интервал переводит 32 Кбит / с, пользователю назначается два слота по 64 Кбит / с на кадр).

• Может выдерживать порывистый или переменный битрейт трафика. Количество слотов, выделенных пользователю, может изменяться кадр за кадром (например, два слота в кадре 1, три слота в кадре 2, один слот в кадре 3, кадр 0 выемок 4 и т. Д.).

• Для широкополосной системы защитная полоса не требуется.

• Для широкополосной системы узкополосный фильтр не требуется.

Разрешает гибкие скорости (т. Е. Пользователю может быть назначено несколько временных интервалов, например, каждый временной интервал переводит 32 Кбит / с, пользователю назначается два слота по 64 Кбит / с на кадр).

Может выдерживать порывистый или переменный битрейт трафика. Количество слотов, выделенных пользователю, может изменяться кадр за кадром (например, два слота в кадре 1, три слота в кадре 2, один слот в кадре 3, кадр 0 выемок 4 и т. Д.).

Для широкополосной системы защитная полоса не требуется.

Для широкополосной системы узкополосный фильтр не требуется.

Недостатки TDMA

Недостатки TDMA заключаются в следующем —

• Высокие скорости передачи данных широкополосных систем требуют сложного выравнивания.

• Благодаря пакетному режиму для синхронизации и контроля требуется большое количество дополнительных битов.

• Время вызова необходимо в каждом слоте для учета времени на неточности (из-за нестабильности часов).

• Электроника, работающая на высоких скоростях, увеличивает потребление энергии.

• Сложная обработка сигналов требуется для синхронизации в короткие интервалы.

Высокие скорости передачи данных широкополосных систем требуют сложного выравнивания.

Благодаря пакетному режиму для синхронизации и контроля требуется большое количество дополнительных битов.

Время вызова необходимо в каждом слоте для учета времени на неточности (из-за нестабильности часов).

Электроника, работающая на высоких скоростях, увеличивает потребление энергии.

Сложная обработка сигналов требуется для синхронизации в короткие интервалы.

CDMA — технология

Множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) — это своего рода мультиплексирование, которое позволяет различным сигналам занимать один канал передачи. Оптимизирует использование доступной пропускной способности. Эта технология обычно используется в сотовых телефонных системах сверхвысокой частоты (UHF) в диапазонах от 800 МГц до 1,9 ГГц.

Обзор CDMA

Система множественного доступа с кодовым разделением сильно отличается от временного и частотного мультиплексирования. В этой системе пользователь имеет доступ ко всей полосе пропускания на протяжении всей продолжительности. Основной принцип заключается в том, что разные коды CDMA используются для различения разных пользователей.

Обычно используются следующие методы: модуляция спектра с прямой последовательностью (DS-CDMA), скачкообразная перестройка частоты или смешанное обнаружение CDMA (JDCDMA). Здесь генерируется сигнал, который распространяется на широкую полосу частот. Код, называемый расширяющим кодом , используется для выполнения этого действия. Используя группу кодов, которые ортогональны друг другу, можно выбрать сигнал с заданным кодом при наличии множества других сигналов с разными ортогональными кодами.

Как работает CDMA?

CDMA позволяет обрабатывать до 61 одновременного пользователя в канале 1,2288 МГц, обрабатывая каждый речевой пакет двумя кодами PN. Существует 64 кода Уолша, которые позволяют различать вызовы и теоретические ограничения. Эксплуатационные ограничения и проблемы с качеством уменьшат максимальное количество вызовов несколько ниже, чем это значение.

Фактически, много разных «сигналов» основной полосы частот с разными кодами расширения могут быть модулированы на одной и той же несущей, чтобы обеспечить поддержку множества разных пользователей. При использовании разных ортогональных кодов помехи между сигналами минимальны. И наоборот, когда сигналы принимаются от нескольких мобильных станций, базовая станция способна изолировать каждую, поскольку они имеют разные коды ортогонального расширения.

На следующем рисунке показана техническая оснащенность системы CDMA. Во время распространения мы смешали сигналы всех пользователей, но при этом вы используете тот же код, что и код, который использовался во время отправки принимающей стороне. Вы можете вынести только сигнал каждого пользователя.

Емкость CDMA

Факторы, определяющие емкость CDMA:

• Обработка Gain
• Сигнал-шум
• Фактор голосовой активности
• Эффективность повторного использования частот

Емкость в CDMA мягкая, CDMA имеет всех пользователей на каждой частоте, а пользователи разделены кодом. Это означает, что CDMA работает в присутствии шума и помех.

Кроме того, соседние ячейки используют одни и те же частоты, что означает отсутствие повторного использования. Таким образом, расчеты емкости CDMA должны быть очень простыми. В ячейке нет кодового канала, умноженного на ячейку. Но не все так просто. Хотя недоступных кодовых каналов 64, может быть невозможно использовать один раз, так как частота CDMA одинакова.

Централизованные методы

• Полоса, используемая в CDMA, составляет от 824 МГц до 894 МГц (разнесение 50 МГц + 20 МГц).
• Частотный канал делится на кодовые каналы.
• Канал FDMA с частотой 1,25 МГц разделен на 64 кодовых канала.

Обработка Gain

CDMA — это метод расширения спектра. Каждый бит данных расширяется кодовой последовательностью. Это означает, что энергия на бит также увеличивается. Это означает, что мы получаем выгоду от этого.

P (усиление) = 10log (W / R)

W — скорость распространения

R — скорость передачи данных

Для CDMA P (усиление) = 10 log (1228800/9600) = 21 дБ

Это коэффициент усиления и фактическая скорость распространения данных. В среднем типичное условие передачи требует отношения сигнал / шум 7 дБ для адекватного качества голоса.

В пересчете на соотношение сигнал должен быть в пять раз сильнее шума.

Фактическое усиление обработки = P (усиление) — SNR

= 21 — 7 = 14 дБ

CDMA использует кодер с переменной скоростью

Коэффициент голосовой активности 0,4 считается = -4 дБ.

Следовательно, CDMA имеет 100% повторное использование частоты. Использование той же частоты в окружающих ячейках вызывает некоторые дополнительные помехи.

На частоте CDMA эффективность повторного использования составляет 0,67 (эффективность 70%) = -1,73 дБ.

Преимущества CDMA

CDMA обладает мягкой емкостью. Чем больше кодов, тем больше пользователей. Он имеет следующие преимущества —

• CDMA требует жесткого контроля мощности, поскольку он страдает от эффекта ближнего действия. Другими словами, пользователь рядом с базовой станцией, передающей с той же мощностью, потопит сигнал последним. Все сигналы должны иметь более или менее одинаковую мощность на приемнике

• Грабли приемники могут быть использованы для улучшения приема сигнала. Задержанные версии времени (чип или позже) сигнала (многолучевые сигналы) могут быть собраны и использованы для принятия решений на уровне битов.

• Гибкая передача может быть использована. Мобильные базовые станции могут переключаться без смены оператора. Две базовые станции принимают мобильный сигнал, а мобильная станция принимает сигналы от двух базовых станций.

• Burst Burst — уменьшает помехи

CDMA требует жесткого контроля мощности, поскольку он страдает от эффекта ближнего действия. Другими словами, пользователь рядом с базовой станцией, передающей с той же мощностью, потопит сигнал последним. Все сигналы должны иметь более или менее одинаковую мощность на приемнике

Грабли приемники могут быть использованы для улучшения приема сигнала. Задержанные версии времени (чип или позже) сигнала (многолучевые сигналы) могут быть собраны и использованы для принятия решений на уровне битов.

Гибкая передача может быть использована. Мобильные базовые станции могут переключаться без смены оператора. Две базовые станции принимают мобильный сигнал, а мобильная станция принимает сигналы от двух базовых станций.

Burst Burst — уменьшает помехи

Недостатки CDMA

Недостатки использования CDMA заключаются в следующем —

• Длина кода должна быть тщательно выбрана. Большая длина кода может вызвать задержку или помехи.

• Синхронизация времени не требуется.

• Постепенная передача увеличивает использование радиоресурсов и может уменьшить пропускную способность.

• Поскольку сумма мощности, получаемой и передаваемой от базовой станции, требует постоянного жесткого контроля мощности. Это может привести к нескольким передачам.

Длина кода должна быть тщательно выбрана. Большая длина кода может вызвать задержку или помехи.

Синхронизация времени не требуется.

Постепенная передача увеличивает использование радиоресурсов и может уменьшить пропускную способность.

Поскольку сумма мощности, получаемой и передаваемой от базовой станции, требует постоянного жесткого контроля мощности. Это может привести к нескольким передачам.

CDMA — Сеть

Сеть CDMA — это система, предназначенная для регулирования технологии CDMA. Он включает в себя все аспекты и функциональные возможности, начиная с базовой станции, передающей антенны, приемной антенны и заканчивая мобильными коммутационными центрами.

Обзор сети CDMA

Базовая станция является важным элементом сети CDMA. Базовая станция покрывает небольшую географическую область, называемую ячейкой . Ячейка может быть всенаправленной или секторальной. Каждая базовая станция имеет передающую антенну и две приемные антенны для каждой соты. Две приемные антенны используются для каждой ячейки с целью пространственного разнесения . Во многих приложениях это BSC (контроллер базовой станции), который управляет несколькими базовыми станциями.

Так как скорость передачи данных мобильного телефона составляет 13 кбит / с или 8 кбит / с, что не является ISDN, но коммутаторы, являющиеся центром коммутации мобильной связи (MSC), обычно переключаются на 64 кбит / с. Поэтому, прежде чем он будет переключен, необходимо преобразовать эту скорость мобильной передачи данных в 64 кбит / с. Это выполняется участником, который является транскодером . Транскодер может быть отдельным элементом, или он может быть расположен в каждой базовой станции или MSC.

Все базовые станции подключены к MSC, который входит в сеть. MSC — это организация, которая управляет установлением, подключением, обслуживанием и удалением вызовов внутри сети, а также с внешним миром.

MSC также имеет базу данных под названием HLR / AC, которая является центром регистрации / аутентификации домашнего местоположения. HLR — это база данных, которая поддерживает базу данных всех абонентов сети. AC Authentication Center является частью безопасности HLR, которая используется некоторыми алгоритмами для проверки мобильных телефонов.

MSC связан с внешним миром, то есть сетью фиксированной связи. MSC также может быть подключен к нескольким другим MSC.

CDMA идентичности

Сетевые идентичности —

• SID (идентификация системы)
• NID (сетевой идентификатор)

Персоны мобильной станции —

• ESN (электронный серийный номер)
• Пермутант ESN
• IMSI (Международная идентификация мобильной станции)
• IMSI_S
• IMSI_11_12
• Станция Класс Марк

Системная и сетевая идентичность

Базовая станция является членом сотовой системы и сети. Сеть является подмножеством системы. Системы устанавливаются с идентификацией под названием Система идентификации (CIS). Сети с системой приема — это идентификация сети (NID). Это уникально идентифицированная сетевая пара (SID, NID). Мобильная станция имеет список из одной или нескольких домашних (не роуминговых) пар (SID, NID).

SID

Идентификатор системы идентификации 15 бит (SID) сохраняется в мобильной станции. Он используется для определения хост-системы мобильных станций. Распределение битов индикатора идентификации системы показано ниже.

Распределение международных кодов (INTL) (биты 14 и 13) также показано в таблице. Биты 12-0 присваиваются FCC для каждой системы США для стран, не входящих в США. Распределение битов будет осуществляться местными регулирующими органами.

НИД

NID имеет диапазон 0-65535 зарезервированных значений. Значение 65535 в SID означает, что пара NID должна указывать, что мобильная станция рассматривает весь SID как домашний.

Системы и Сети

Мобильная станция имеет список из одной или нескольких домашних (не роуминговых) пар (SID, NID). Мобильная станция находится в роуминге, когда пара широковещательной передачи базовой станции (SID, NID) не совпадает с одной из пар мобильных станций без роуминга (SID, NID).

Мобильная станция — это иностранный NID роумер

• если мобильная станция находится в роуминге, и в списке мобильных станций (SID, NID) есть какая-то пара (SID, NID), соответствующая SID.

• если мобильная станция находится в роуминге и в списке мобильных станций (SID, NID) имеется какая-то пара (SID, NID), для которой нет подходящего SID (означает, что мобильная станция имеет внешний SID роуминга клиента).

если мобильная станция находится в роуминге, и в списке мобильных станций (SID, NID) есть какая-то пара (SID, NID), соответствующая SID.

если мобильная станция находится в роуминге и в списке мобильных станций (SID, NID) имеется какая-то пара (SID, NID), для которой нет подходящего SID (означает, что мобильная станция имеет внешний SID роуминга клиента).

Электронный серийный номер (ESN)

ESN — это 32-разрядное двоичное число, которое однозначно идентифицирует мобильную станцию ​​в сотовой системе CDMA. Он должен быть установлен на заводе и не может быть легко изменен в полевых условиях. Изменение ESN потребует специального оборудования, обычно недоступного для подписчиков. Распределение битов ESN показано ниже —

Цепь, которая обеспечивает ESN, должна быть изолирована, чтобы никто не мог контактировать и вмешиваться. Попытки изменить схему ESN должны сделать мобильную станцию ​​неработоспособной. Во время выдачи первоначального приема изготовителю должен быть назначен код производителя (MFR) в восьми старших разрядах (биты 31-24 бит) 32-битного серийного номера. Биты 23-18 зарезервированы (изначально ноль). И каждый производитель только выделяет 17 битов 0. Когда производитель использовал почти все возможные комбинации серийных номеров в битах 17-0, производитель может подать уведомление в FCC. FCC назначит следующий последовательный двоичный номер в резервном блоке (биты с 23 по).

Пермутант ESN

CDMA — это метод расширения спектра, при котором несколько пользователей получают доступ к системе в одном примере в соте и, конечно, на одной частоте. Следовательно, он различает пользователей по обратной линии связи (то есть информации от MS к базовой станции). Он распространяет информацию, используя коды, которые являются уникальными для мобильной станции во всех сотовых системах CDMA. Этот код имеет элемент, который является ESN, но он не использует ESN в том же формате, а использует замененный ESN.

Если в ячейке одной и той же марки есть два мобильных устройства и они имеют последовательные серийные номера и для приемника базовой станции, становится затруднительным их соединение. Поэтому, чтобы избежать сильной корреляции между длинными кодами, соответствующими последовательным ESN, мы используем переставленные ESN.

Международный идентификатор мобильной станции (IMSI)

Мобильные станции идентифицируются посредством идентификатора международной мобильной станции Identity (IMSI). IMSI состоит из 10-15 числовых цифр. Первые три цифры IMSI — это код страны мобильной станции (MCC), остальные цифры — национальный идентификатор мобильной станции NMSI. NMSI состоит из кода мобильной сети (MNC) и идентификационного номера мобильной станции (SIDS).

MCC	MSN	MSIN
	NMSI
IMSI ≤15 цифр

• MCC: мобильный код страны
• MNC: код мобильной сети
• MSIN: идентификация мобильной станции
• NMSI: идентификация национальной мобильной станции

IMSI, длина которого составляет 15 цифр, называется IMSI класса 0 (длина NMSI составляет 12 цифр). IMSI, длина которого меньше 15 цифр, называется IMSI класса 1 (длина NMSI меньше 12 отсчетов). Для работы CDMA один и тот же IMSI может быть зарегистрирован на нескольких мобильных станциях. Отдельные системы могут или не могут позволить эти возможности. Управление этими функциями является функцией базовой станции и системного оператора.

CDMA — методы

Грабли Приемник

Из-за размышлений о проблемах широкополосного канала радиоканал может состоять из множества копий (многолучевых сигналов), сигналов, первоначально передаваемых с различной амплитудой, фазой и задержкой. Если компоненты сигнала поступают друг за другом в течение периода микросхемы, для настройки и объединения может использоваться многоотводный приемник. Приемник Rake использует принцип разнесения по нескольким трактам. На приведенном ниже рисунке показана схема Rake-приемника.

Приемник Rake обрабатывает несколько компонентов многолучевых сигналов. Выходы коррелятора объединены для достижения большей надежности и производительности связи. Битовое решение на основе единственной корреляции может привести к большой частоте ошибок по битам, поскольку многолучевой компонент обрабатывается тем фактом, что коррелятор может быть поврежден изменением цвета. Если выходной сигнал коррелятора поврежден замиранием, другой не может быть, и искаженный сигнал может быть уменьшен в процессе взвешивания.

Код Уолша

Коды Уолша чаще всего используются в ортогональных кодах приложений CDMA. Эти коды соответствуют строкам специальной квадратной матрицы, называемой матрицей Адамара. Для набора кодов Уолша длиной N он состоит из n строк, образующих квадратную матрицу из n × n кода Уолша.

Система IS-95 использует 64 функциональную матрицу Уолша 64. Первая строка этой матрицы содержит строку всех нулей, каждая из которых содержит различные комбинации битов 0 и 1. Каждая строка является ортогональной и имеет одинаковое представление для двоичных битов. При реализации с системой CDMA каждый мобильный пользователь использует одну из 64 последовательностей строк в матрице в качестве расширяющего кода. И это обеспечивает нулевую взаимную корреляцию среди всех других пользователей. Эта матрица определяется рекурсивно следующим образом:

Где n представляет собой степень 2 и указывает на разные размеры матрицы W. Кроме того, n представляет логическую операцию NOT для всех битов в этой матрице. Три матрицы W _2, W ₄ и W _8, соответственно, показывают функцию Уолша для размерности 2, 4 и 8.

Каждая строка 64 матрицы Уолша 64 соответствует номеру канала. Номер канала 0 отображается на первую строку матрицы Уолша, которая является кодом всех нулей. Этот канал также известен как пилотный канал и используется для формирования и оценки импульсной характеристики мобильного радиоканала.

Чтобы вычислить взаимную корреляцию между последовательностями, нам нужно будет преобразовать биты в матрицу, чтобы сформировать антитезу значений ± 1. Однако все пользователи в одном и том же канале CDMA могут быть синхронизированы с точностью до одного интервала микросхемы с использованием общей длинной последовательности PN. Он также функционирует как скремблер данных.

• Код Уолша — это группа кодов расширения, имеющих хорошие свойства автокорреляции и плохие свойства взаимной корреляции. Коды Уолша являются основой систем CDMA и используются для разработки отдельных каналов в CDMA.

• Для IS-95 доступно 64 кода.

  • Код «0» используется в качестве контрольного сигнала, а код «32» используется для синхронизации.

  • Коды с 1 по 7 используются для каналов управления, а остальные коды доступны для каналов трафика. Коды 2-7 также доступны для каналов трафика, если они не нужны.

• Для cdma2000 существует множество кодов Уолша, длина которых варьируется в зависимости от разных скоростей передачи данных и коэффициентов распространения разных конфигураций радиосвязи.

• Один из 64 ортогональных битовых шаблонов со скоростью 1,2288 Мбит / с.

• Коды Уолша используются для идентификации данных для каждой отдельной передачи. В прямой линии связи они определяют каналы прямого кода в пределах частоты CDMA.

• В обратной линии связи все 64 кода используются каждым обратным каналом для передачи информации.

Код Уолша — это группа кодов расширения, имеющих хорошие свойства автокорреляции и плохие свойства взаимной корреляции. Коды Уолша являются основой систем CDMA и используются для разработки отдельных каналов в CDMA.

Для IS-95 доступно 64 кода.

Код «0» используется в качестве контрольного сигнала, а код «32» используется для синхронизации.

Коды с 1 по 7 используются для каналов управления, а остальные коды доступны для каналов трафика. Коды 2-7 также доступны для каналов трафика, если они не нужны.

Для cdma2000 существует множество кодов Уолша, длина которых варьируется в зависимости от разных скоростей передачи данных и коэффициентов распространения разных конфигураций радиосвязи.

Один из 64 ортогональных битовых шаблонов со скоростью 1,2288 Мбит / с.

Коды Уолша используются для идентификации данных для каждой отдельной передачи. В прямой линии связи они определяют каналы прямого кода в пределах частоты CDMA.

В обратной линии связи все 64 кода используются каждым обратным каналом для передачи информации.

Посмотрите на следующую иллюстрацию. Он показывает, как мультиплексирование осуществляется с использованием кода Уолша.

CDMA — Распространение Спектрума

Вся техническая модуляция и демодуляция стремятся к большей мощности и / или эффективности полосы пропускания в канале с постоянным белым гауссовым аддитивным шумом. Поскольку полоса пропускания является ограниченным ресурсом, одной из основных целей проектирования всех схем модуляции является минимизация полосы пропускания, необходимой для передачи. С другой стороны, методы расширенного спектра используют ширину полосы пропускания, которая на порядок больше, чем ширина полосы, требуемая для минимального сигнала.

Преимущество метода расширенного спектра состоит в том, что многие пользователи могут одновременно использовать одну и ту же полосу пропускания, не мешая друг другу. Поэтому расширение спектра неэкономично, когда число пользователей меньше.

• Расширенный спектр — это форма беспроводной связи, в которой частота передаваемого сигнала намеренно изменяется, что приводит к увеличению полосы пропускания.

• Спред-спектр очевиден в теореме о пропускной способности канала Шеннона и Хартли.

  C = B × log ₂ (1 + S / N)

• В данном уравнении `C ‘- это пропускная способность канала в битах в секунду (бит / с), которая является максимальной скоростью передачи данных для теоретической частоты ошибок по битам ( BER ). «B» — необходимая ширина полосы канала в Гц, а S / N — отношение мощности сигнала к шуму.

• В расширенном спектре используются широкополосные шумоподобные сигналы, которые трудно обнаружить, перехватить или демодулировать. Кроме того, сигналы с расширенным спектром сложнее подавить (создать помехи), чем узкополосные сигналы.

• Поскольку сигналы с расширенным спектром настолько широки, они передают с гораздо меньшей плотностью спектральной мощности, измеряемой в ваттах на герц, чем узкополосные передатчики. Сигналы с расширенным спектром и узкополосные сигналы могут занимать одну и ту же полосу практически без помех. Эта возможность является главной достопримечательностью для всего интереса к расширению спектра сегодня.

Расширенный спектр — это форма беспроводной связи, в которой частота передаваемого сигнала намеренно изменяется, что приводит к увеличению полосы пропускания.

Спред-спектр очевиден в теореме о пропускной способности канала Шеннона и Хартли.

C = B × log ₂ (1 + S / N)

В данном уравнении `C ‘- это пропускная способность канала в битах в секунду (бит / с), которая является максимальной скоростью передачи данных для теоретической частоты ошибок по битам ( BER ). «B» — необходимая ширина полосы канала в Гц, а S / N — отношение мощности сигнала к шуму.

В расширенном спектре используются широкополосные шумоподобные сигналы, которые трудно обнаружить, перехватить или демодулировать. Кроме того, сигналы с расширенным спектром сложнее подавить (создать помехи), чем узкополосные сигналы.

Поскольку сигналы с расширенным спектром настолько широки, они передают с гораздо меньшей плотностью спектральной мощности, измеряемой в ваттах на герц, чем узкополосные передатчики. Сигналы с расширенным спектром и узкополосные сигналы могут занимать одну и ту же полосу практически без помех. Эта возможность является главной достопримечательностью для всего интереса к расширению спектра сегодня.

Очки для запоминания —

• Ширина полосы передаваемого сигнала больше минимальной ширины полосы информации, которая необходима для успешной передачи сигнала.

• Некоторая функция, отличная от самой информации, обычно используется для определения результирующей передаваемой полосы пропускания.

Ширина полосы передаваемого сигнала больше минимальной ширины полосы информации, которая необходима для успешной передачи сигнала.

Некоторая функция, отличная от самой информации, обычно используется для определения результирующей передаваемой полосы пропускания.

Ниже приведены два типа методов расширения спектра.

• Прямая последовательность и
• Скачкообразная перестройка частоты

Прямая последовательность принята CDMA.

Прямая последовательность (DS)

Множественный доступ с прямым кодовым разделением каналов (DS-CDMA) — это метод мультиплексирования пользователей по разным кодам. В этом методе одна и та же полоса пропускания используется разными пользователями. Каждому пользователю присваивается один собственный код распространения. Эти наборы кодов делятся на два класса —

• Ортогональные коды и
• Неортогональные коды

Последовательности Уолша входят в первую категорию, которая представляет собой ортогональные коды, тогда как другие последовательности, то есть PN, Gold и Kasami, являются последовательностями регистра сдвига.

Ортогональные коды назначаются пользователям, выходной сигнал коррелятора в приемнике будет нулевым, за исключением требуемой последовательности. В синхронной прямой последовательности приемник принимает ту же кодовую последовательность, которая была передана, чтобы не было временного сдвига между пользователями.

Демодуляция сигналов DS — 1

Чтобы демодулировать сигналы DS, вам необходимо знать код, который использовался во время передачи. В этом примере, умножив код, использованный при передаче, на сигнал приема, мы можем получить переданный сигнал.

В этом примере несколько кодов были использованы во время передачи (10 110 100) принятому сигналу. Здесь мы рассчитали, используя закон двух добавок (сложение по модулю 2). Кроме того, он демодулируется путем умножения кода, который использовался во время этой передачи, называемого обратной диффузией (рассеяние). На диаграмме, приведенной ниже, видно, что во время передачи данных в узкополосный (узкополосный) спектр сигнал распределяется.

Демодуляция сигналов DS — 2

С другой стороны, если вы не знаете код, который использовался во время передачи, вы не сможете демодулировать. Здесь вы пытаетесь выполнить демодуляцию в коде другого (10101010) и времени передачи, но она не удалась.

Даже смотря на спектр, он распространяется во время передачи. Когда он проходит через полосовой фильтр (Band Path Filter), остается только этот небольшой сигнал, и он не демодулируется.

Особенности Spread Spectrum

Как показано на следующем рисунке, плотность мощности сигналов с расширенным спектром может быть ниже плотности шума. Это замечательная функция, которая может защищать сигналы и сохранять конфиденциальность.

Расширяя спектр передаваемого сигнала, можно уменьшить его плотность мощности, чтобы он стал меньше плотности мощности шума. Таким образом, можно скрыть сигнал в шуме. Его можно демодулировать, если вы знаете код, который использовался для отправки сигнала. В случае, если код неизвестен, полученный сигнал останется скрытым в шуме даже после демодуляции.

DS-CDMA

Код DS используется в CDMA. До сих пор была объяснена основная часть связи с расширенным спектром. Здесь мы объясним, как работает множественный доступ с прямым кодовым разделением каналов (DS-CDMA).

Сигнал, который имеет расширенный спектр, может демодулироваться только кодом, используемым для передачи. Используя это, сигнал передачи каждого пользователя может быть идентифицирован отдельным кодом, когда он принимает сигнал. В данном примере сигнал расширения пользователя A в коде A и сигнал рассеянного пользователя B в коде B. Каждый из сигналов, когда он получает, смешивается. Однако обратный диффузор (Despreadder) идентифицирует сигнал каждого пользователя.

Система DS-CDMA — прямая связь

Система DS-CDMA — обратная связь

Распространение кода

Взаимная корреляция

Корреляция — это метод измерения того, насколько точно данный сигнал соответствует желаемому коду. В технологии CDMA каждому пользователю назначается другой код, код, который назначается или выбирается пользователем, очень важен для модуляции сигнала, поскольку он связан с характеристиками системы CDMA.

Один из них получит наилучшую производительность, когда будет четкое разделение между сигналом желаемых пользователей и сигналами других пользователей. Это разделение осуществляется путем сопоставления кода требуемого сигнала, который был сгенерирован локально, и других принятых сигналов. Если сигнал совпадает с кодом пользователя, функция корреляции будет высокой, и система сможет извлечь этот сигнал. Если желаемый код пользователя не имеет ничего общего с сигналом, корреляция должна быть как можно ближе к нулю (что исключает сигнал); также известный как взаимная корреляция. Итак, существует самокорреляция (Self-Correlation) и взаимная корреляция (Cross-Correlation).

Свойства самокорреляции и кода показаны на диаграмме, приведенной ниже, где показана корреляция между расширяющим кодом «A» и расширяющим кодом «B». В этом примере приведена вычисленная корреляция кода расширения «A (1010110001101001) и кода расширения» B «(1010100111001001), а при выполнении расчетов в следующем примере результат достиг 6/16.

Предпочтительные коды

Предпочтительный код используется в CDMA. Существуют разные коды, которые можно использовать в зависимости от типа системы CDMA. Существует два типа систем —

• Синхронная (Синхронная) система и
• Асинхронная (асинхронная) система.

В синхронной системе могут использоваться ортогональные коды (ортогональный код). В асинхронной системе для этого, например, используется псевдослучайный код (псевдослучайный шум) или код Голда.

Чтобы минимизировать взаимные помехи в DS-CDMA, следует выбирать коды расширения с меньшей взаимной корреляцией.

Синхронный DS-CDMA

• Ортогональные коды являются подходящими. (Код Уолша и т. Д.)

Асинхронный DS-CDMA

• Псевдослучайные коды шума (PN) / максимальная последовательность
• Золотые коды

Синхронный DS-CDMA

Синхронные системы CDMA реализованы в многоточечных системах. Например, прямая связь (базовая станция с мобильной станцией) в мобильном телефоне.

Система синхронизации используется в системах «один ко многим» («точка-многоточечный»). Например, в данный момент времени в системе мобильной связи одна базовая станция (BTS) может связываться с несколькими сотовыми телефонами (прямая линия связи / нисходящая линия связи).

В этой системе сигнал передачи для всех пользователей может общаться синхронно. Значит, «Синхронизация» в этом пункте — это смысл, который можно отправить, чтобы выровнять верх каждого пользовательского сигнала. В этой системе можно использовать ортогональные коды, а также можно уменьшить взаимные помехи. И ортогональные коды, это знак, такой как взаимная корреляция, т.е. 0.

Асинхронный DS-CDMA

В асинхронной системе CDMA ортогональные коды имеют плохую взаимную корреляцию.

В отличие от сигнала от базовой станции, сигнал от мобильной станции к базовой станции становится асинхронной системой.

В асинхронной системе несколько возрастают взаимные помехи, но в ней используются другие коды, такие как код PN или код Голда.

Преимущества Spread Spectrum

Поскольку сигнал распространяется в широкой полосе частот, спектральная плотность мощности становится очень низкой, поэтому другие системы связи не страдают от этого вида связи. Однако гауссов шум увеличивается. Ниже приведен список нескольких основных преимуществ Spread Spectrum —

• С многолучевым распространением можно договориться, так как можно генерировать большое количество кодов, что позволяет большому количеству пользователей.

• В расширенном спектре нет ограничений для пользователей, тогда как в технологии FDMA есть ограничения для пользователей.

• Безопасность — без знания кода расширения вряд ли возможно восстановить переданные данные.

• Нисходящий отказ — по мере того, как используется большая пропускная способность системы; он менее подвержен деформации.

С многолучевым распространением можно договориться, так как можно генерировать большое количество кодов, что позволяет большому количеству пользователей.

В расширенном спектре нет ограничений для пользователей, тогда как в технологии FDMA есть ограничения для пользователей.

Безопасность — без знания кода расширения вряд ли возможно восстановить переданные данные.

Нисходящий отказ — по мере того, как используется большая пропускная способность системы; он менее подвержен деформации.

Последовательность PN

Система DS-CDMA использует два типа расширяющих последовательностей, то есть PN-последовательности и ортогональные коды . Как упомянуто выше, последовательность PN генерируется генератором псевдослучайного шума. Это просто двоичный регистр сдвига с линейной обратной связью, состоящий из вентилей XOR и регистра сдвига. Этот генератор PN имеет возможность создавать последовательность, идентичную как для передатчика, так и для приемника, и сохранять требуемые свойства битовой последовательности случайности шума .

Последовательность PN имеет много особенностей, таких как наличие практически равного числа нулей и единиц, очень низкая корреляция между сдвинутыми версиями последовательности и очень низкая взаимная корреляция с другими сигналами, такими как помехи и шум. Тем не менее, он способен хорошо соотносить себя и свое обратное. Другим важным аспектом является автокорреляция последовательности, поскольку она определяет возможность синхронизации и блокировки кода расширения для принятого сигнала. Этот бой эффективно воздействует на множественные помехи и улучшает SNR. М-последовательности, коды Голда и последовательности Касами являются примерами этого класса последовательностей.

• Последовательность псевдослучайного шума (PN) представляет собой последовательность двоичных чисел, например, ± 1, которая представляется случайной; но это на самом деле совершенно детерминистично.

• Последовательности PN используются для двух типов методов расширенного спектра PN —

  • Спектр прямого сигнала (DS-SS) и

  • Спектр частотного скачка (FH-SS).

• Если «u» использует PSK для модуляции последовательности PN, это приводит к DS-SS.

• Если «u» использует FSK для модуляции последовательности PN, это приводит к FH-SS.

Последовательность псевдослучайного шума (PN) представляет собой последовательность двоичных чисел, например, ± 1, которая представляется случайной; но это на самом деле совершенно детерминистично.

Последовательности PN используются для двух типов методов расширенного спектра PN —

Спектр прямого сигнала (DS-SS) и

Спектр частотного скачка (FH-SS).

Если «u» использует PSK для модуляции последовательности PN, это приводит к DS-SS.

Если «u» использует FSK для модуляции последовательности PN, это приводит к FH-SS.

Технология скачкообразной перестройки частоты

Скачкообразное изменение частоты — это расширенный спектр, в котором распространение происходит путем скачкообразного изменения частоты в широкой полосе. Точный порядок, в котором происходит разрыв, определяется таблицей скачков, сгенерированной с использованием псевдослучайной кодовой последовательности.

Скорость прыжка является функцией информации о скорости. Порядок частот выбирается приемником и определяется псевдослучайной шумовой последовательностью. Хотя передача спектра сигнала со скачкообразной перестройкой частоты сильно отличается от передачи сигнала прямой последовательности, достаточно отметить, что данные, распределенные по полосе сигнала, больше, чем необходимо для переноса. В обоих случаях результирующий сигнал будет выглядеть как шум, и приемник использует аналогичную технику, которая используется при передаче для восстановления исходного сигнала.

CDMA — исчезновение

В беспроводной связи затухание — это отклонение затухания сигнала, влияющее на определенную среду распространения. Изменение цвета может изменяться со временем, географическим положением или частотой радиосвязи, которая часто моделируется как случайный процесс. Канал замирания — это канал связи, в котором происходит замирание.

Многолучевое затухание

В беспроводных системах затухание может происходить либо из-за многолучевого распространения, называемого многолучевым замиранием, либо из-за затенения от препятствий, влияющих на распространение волны, известных как затенение теней . Здесь, в этой главе, мы обсудим, как замирание из-за многолучевого распространения влияет на прием сигналов в CDMA.

Исчезновение в системе CDMA

Системы CDMA используют высокую скорость передачи сигнала для расширения спектра. Он имеет высокое временное разрешение, благодаря которому он получает разные сигналы от каждого пути в отдельности. Приемник RAKE предотвращает ухудшение сигнала путем суммирования всех сигналов.

Поскольку CDMA имеет высокое временное разрешение, различные пути задерживают сигналы CDMA, которые можно различать. Следовательно, энергию всех путей можно суммировать, регулируя их фазы и задержки в пути. Это принцип РАКЕ приемника. Используя приемник RAKE, можно улучшить потери принимаемого сигнала из-за замирания. Это может обеспечить стабильную среду общения.

В системах CDMA многолучевое распространение улучшает качество сигнала с помощью приемника RAKE.

CDMA — ближняя проблема

Ближайшая проблема — это одна из основных проблем, которая сильно вредит мобильной связи. В системе CDMA взаимные помехи будут определять большую часть отношения SN каждого пользователя.

Как ближняя проблема влияет на общение?

На следующем рисунке показано, как проблема ближнего расстояния влияет на связь.

Как показано на иллюстрации, пользователь A находится далеко от приемника, а пользователь B находится близко к приемнику, будет большая разница между мощностью полезного сигнала и мощностью мешающего сигнала. Желаемая мощность сигнала будет намного выше, чем мощность мешающего сигнала, и, следовательно, отношение SN пользователя A будет меньше, а качество связи пользователя A будет серьезно ухудшено.

CDMA — Управление мощностью

В CDMA, поскольку все мобильные устройства передают на одной частоте, внутренние помехи сети играют решающую роль в определении пропускной способности сети. Кроме того, мощность каждого мобильного передатчика должна контролироваться для ограничения помех.

Контроль мощности необходим для решения ближней проблемы. Основная идея, чтобы уменьшить ближнюю проблему, состоит в том, чтобы достичь одинакового уровня мощности, принимаемого всеми мобильными устройствами на базовую станцию. Каждая принимаемая мощность должна быть как минимум на уровне, чтобы она позволяла линии связи удовлетворять требованиям системы, таким как Eb / N0. Чтобы принимать одинаковый уровень мощности на базовой станции, мобильные устройства, которые находятся ближе к базовой станции, должны передавать меньше энергии, чем мобильные устройства, которые находятся далеко от мобильной базовой станции.

На рисунке, представленном ниже, есть две мобильные ячейки A и B. A находится ближе к базовой станции, а B — далеко от базовой станции. Pr — минимальный уровень сигнала для работы требуемой системы. Следовательно, мобильная станция B должна передавать больше мощности для достижения того же Pr к базовой станции (PB> PA). Если управление мощностью отсутствует, иными словами, мощность передачи одинакова для обеих мобильных ячеек, сигнал, принятый от A, намного сильнее, чем сигналы, принимаемые от мобильной ячейки B.

Когда все мобильные станции передают сигналы с одинаковой мощностью (MS), принимаемые уровни на базовой станции отличаются друг от друга, что зависит от расстояний между BS и MS.

Полученный уровень быстро меняется из-за замирания. Чтобы поддерживать принятый уровень на BS, в системах CDMA должна использоваться подходящая технология управления мощностью.

Нам нужно контролировать мощность передачи каждого пользователя. Это управление называется управлением мощностью передачи (Control Power). Есть два способа управления мощностью передачи. Первый — это управление с разомкнутым контуром (Open Loop), а второй — управление с замкнутым контуром (Closed Loop).

Управление питанием обратной линии связи

В дополнение к эффекту ближнего расстояния, описанному выше, непосредственной проблемой является определение мощности передачи мобильного устройства, когда оно впервые устанавливает соединение. До тех пор, пока мобильное устройство не вступит в контакт с базовой станцией, оно не имеет представления о количестве помех в системе. Если он пытается передать большую мощность, чтобы обеспечить контакт, то он может создавать слишком много помех. С другой стороны, если мобильная станция передает меньше энергии (чтобы не мешать другим мобильным соединениям), мощность не может соответствовать E _b / N _0, как требуется.

Как указано в стандартах IS-95, мобильное устройство действует, когда оно хочет попасть в систему, оно отправляет сигнал, называемый доступом .

В CDMA мощность передачи каждого пользователя распределяется мощностью управления для достижения той же мощности (Pr), которая принимается базовой станцией / BTS с помощью зонда доступа с низкой мощностью. Мобильная станция отправляет свой первый запрос доступа, затем ждет ответа от базовой станции. Если он не получает ответа, то второй запрос доступа отправляется с более высокой мощностью.

Процесс повторяется до тех пор, пока базовая станция не ответит. Если сигнал, на который отвечает базовая станция, имеет высокий уровень, то мобильная станция соединяется с базовой станцией, которая находится ближе к мобильной ячейке с низкой мощностью передачи. Точно так же, если сигнал слабый, мобильная станция знает, что потери на трассе больше, и передает большую мощность.

Описанный выше процесс называется управлением мощностью без обратной связи, поскольку он управляется только самой мобильной станцией. Управление мощностью в разомкнутом контуре начинается, когда первая мобильная станция пытается связаться с базовой станцией.

Этот регулятор мощности используется для компенсации медленных эффектов затенения переменных. Однако, поскольку задняя и прямая линии связи находятся на разных частотах, оценка мощности передачи не дает точного решения для управления мощностью из-за потерь в тракте к передней части базовой станции. Это управление мощностью не срабатывает или слишком медленно для быстрых каналов Рэлея.

Мощность управления с обратной связью используется для компенсации быстрого изменения цвета Рэлея. На этот раз мощность мобильной передачи контролируется базовой станцией. Для этого базовая станция постоянно контролирует качество сигнала обратной линии связи. Если качество связи низкое, это говорит мобильному телефону, чтобы увеличить его мощность; и если качество соединения очень высокое, контроллер мобильной базовой станции уменьшает его мощность.

Управление питанием по прямой линии связи

Аналогично, для управления мощностью обратной линии связи также необходимо управление мощностью прямой линии связи, чтобы поддерживать качество прямой линии связи на заданном уровне. На этот раз мобильная станция контролирует качество прямой линии связи и указывает базовой станции на включение или выключение. Этот контроль мощности не влияет на ближнюю проблему. Все сигналы размываются вместе на одном уровне мощности, когда они попадают на мобильный телефон. Короче говоря, в прямой линии связи нет ближней проблемы.

Эффект контроля мощности

Посредством управления мощностью передачи пользователь может получить постоянную среду связи независимо от местоположения. Пользователь, который находится далеко от базовой станции, передает более высокую мощность передачи, чем пользователь, который находится ближе к базовой станции. Также с помощью этого управления мощностью передачи вы можете уменьшить эффекты замирания. Это означает, что изменение принимаемой мощности из-за замирания может быть подавлено посредством управления мощностью передачи.

• Управление мощностью способно компенсировать затухающие колебания.
• Полученная мощность от всех MS контролируется, чтобы быть равной.
• Проблема ближнего расстояния смягчается контролем мощности.

CDMA — распределение частот

Основным преимуществом емкости CDMA является то, что он повторно использует одну и ту же выделенную частоту в каждом секторе каждой соты. В IS-136 и аналоговых сотовых системах существует фактор повторения из семи ячеек с тремя секторами. Это означает, что только один из каждых 21 каналов доступен для каждого сектора. CDAM предназначен для совместного использования одинаковой частоты в каждом секторе каждой соты. Для каждого пользователя, который использует кодирование cdma2000, а не IS-95, система более эффективна.

В FDMA или TDMA радиоресурс распределяется так, чтобы не создавать помех соседним сотам.

• Соседние ячейки не могут использовать одну и ту же (идентичную) полосу частот (или временной интервал).
• На левом рисунке показано простое распределение сот с семью полосами частот.

В реальной ситуации из-за сложного распространения радиосигнала и нерегулярного распределения сот нелегко назначить частоту (или временной интервал) надлежащим образом.

В системе CDMA против этого, поскольку все пользователи совместно используют одну и ту же частоту, расположение частоты не является проблемой. Это самое большое преимущество технологии CDMA.

В CDMA одинаковый радиоресурс может использоваться среди всех сот, поскольку каналы CDMA используют одну и ту же частоту одновременно.

• Распределение частот в CDMA не обязательно.
• В этом смысле сотовая система CDMA проста в разработке.

CDMA — передача обслуживания

Всякий раз, когда сотовый абонент проходит через одну базовую станцию ​​к другой, сеть автоматически переключается на другую соответствующую базовую станцию ​​и сохраняет ответственность за покрытие. Такое поведение называется «передача обслуживания» (передача обслуживания) или «передача обслуживания» (передача обслуживания).

Принимая во внимание, что в системах FDMA и TDMA она использует другую частоту для связи с базовой станцией этой области. Это означает, что произойдет переключение частоты с одной частоты на другую, и во время переключения произойдет небольшое прерывание связи, которое называется «жесткой передачей обслуживания» (Hard Handoff) или «жесткой передачей обслуживания» (Hard Handover).

Hard Handoff

В сотовой системе FDMA или TDMA новая связь может быть установлена ​​после разрыва текущей связи в момент передачи обслуживания. Связь между MS и BS прерывается во время переключения частоты или временного интервала.

Мягкая передача

Сотовые системы отслеживают мобильные станции, чтобы поддерживать их линии связи. Когда мобильная станция переходит в соседнюю ячейку, линия связи переключается с текущей ячейки на соседнюю ячейку.

Когда мобильная станция входит в новую область (от базовой станции к другой базовой станции), мобильная станция является вторым пилот-сигналом достаточной мощности, посылая сообщение о силе водителя первой базовой станции. Базовая станция уведомляет MTSO, а затем MTSO запрашивает новое назначение кода Уолша второй базовой станции.

• Первая базовая станция управляет новой прогрессивной передачей Уолша MTSO, а затем отправляет наземную линию связи на вторую базовую станцию. Мобильный телефон питается от двух базовых станций, и MTSO выбирает статус лучшего качества каждые 20 мс.

• Мощность на мобильной станции снижается из-за первой BS, и мобильная станция отправляет сообщение о силе пилот-сигнала, затем первая передача BS останавливается и освобождает канал. И канал трафика продолжается на второй базовой станции.

• В сотовой системе CDMA связь не прерывается даже в момент передачи обслуживания, поскольку частота переключения или временной интервал не требуются.

Первая базовая станция управляет новой прогрессивной передачей Уолша MTSO, а затем отправляет наземную линию связи на вторую базовую станцию. Мобильный телефон питается от двух базовых станций, и MTSO выбирает статус лучшего качества каждые 20 мс.

Мощность на мобильной станции снижается из-за первой BS, и мобильная станция отправляет сообщение о силе пилот-сигнала, затем первая передача BS останавливается и освобождает канал. И канал трафика продолжается на второй базовой станции.

В сотовой системе CDMA связь не прерывается даже в момент передачи обслуживания, поскольку частота переключения или временной интервал не требуются.

Примечание. Последовательность Уолша является частью ортогональных кодов, тогда как другие последовательности, такие как PN, Gold и Kasami, являются последовательностями регистра сдвига. В случае, если ортогональные коды назначены пользователям, выходной сигнал коррелятора в приемнике будет нулевым, за исключением желаемой последовательности, тогда как приемник синхронной прямой последовательности принимает ту же кодовую последовательность, которая была передана, поэтому между пользователями нет временного сдвига.

CDMA — Помехи

Сигнал CDMA испытывает сигналы с высокой помехой, отличные от пользователей CDMA. Это принимает две формы помех — помехи от других пользователей в одной и той же мини-ячейке и помехи от соседних ячеек. Общая помеха также включает в себя фоновый шум и другие побочные сигналы.

CDMA основан на использовании формы модуляции с расширенным спектром для кодирования сигнала для его передачи и поиска.

Источники шума

В технологии с расширенным спектром радиосигналы распределяются в одной полосе частот шириной 1,23 МГц. Каждому подписчику назначены PN коды. Сигналы, соответствующие кодам PN, декодируются и обрабатываются. Сигналы, которые не содержат совпадения кода, рассматриваются как шум и игнорируются.

Обработка сигнала: получение

CDMA начинается с кодированного узкополосного сигнала; это распространяется с использованием кодов PN до ширины полосы 1,23 МГц.

Когда сигнал получен, он фильтруется и обрабатывается для восстановления желаемого сигнала. Коррелятор устраняет источники помех, потому что они не связаны с требуемой обработкой сигнала. Используя этот метод, количество вызовов CDMA может занимать один и тот же частотный спектр одновременно.

Частота ошибок кадров

Количество ошибок передачи, измеренное с точки зрения частоты ошибок по кадрам (FER). Увеличивается с количеством звонков. Чтобы преодолеть эту проблему, мини-ячейка и мобильный сайт могут увеличивать мощность до тех пор, пока ни мобильный, ни сайт мини-ячейки не смогут дополнительно включаться, чтобы снизить ЧОК до приемлемого уровня. Это событие обеспечивает мягкий лимит вызовов от определенного мини-ящика и зависит от —

• Уровень шума естественных и искусственных помех.
• Помехи от звонков на этой мини-ячейке.
• Помехи от звонков на другие ячейки.

Мощность на код Уолша

Бит управления мощностью используется во время обработки вызова для поддержания относительной мощности каждого отдельного активного канала трафика и включения или выключения питания для поддержания приемлемых измерений ЧОК мобильной станцией в этом канале. Эта мощность выражается в единицах цифрового усиления.

Следующие действия можно увидеть в тракте передачи —

• Цифровой речевой пакет с низкой скоростью передачи битов от PSU2 (модуль 2 коммутации пакетов в коммутаторе 5ESS) распространяется кодом Уолша в мини-ячейке.

• Несущая частота РЧ-передачи модулируется с помощью расширенного сигнала.

• Прямой последовательный сигнал с расширенным спектром передается.

Цифровой речевой пакет с низкой скоростью передачи битов от PSU2 (модуль 2 коммутации пакетов в коммутаторе 5ESS) распространяется кодом Уолша в мини-ячейке.

Несущая частота РЧ-передачи модулируется с помощью расширенного сигнала.

Прямой последовательный сигнал с расширенным спектром передается.

Следующие действия можно увидеть в пути получения —

Получен сигнал с расширенным спектром прямой последовательности.

Сигнал демодулируется с использованием радиочастотной несущей частоты.

Сигнал распространяется с использованием того же кода Уолша.

Битовый детектор восстанавливает декодированный сигнал до разумного представления исходного речевого шаблона.