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.