CDMA - Guía rápida

¿Qué es CDMA?

Coda Division Multiple Access (CDMA) es una tecnología celular digital utilizada para comunicaciones móviles. CDMA es la base sobre la que se construyen los métodos de acceso como cdmaOne, CDMA2000 y WCDMA. Los sistemas celulares CDMA se consideran superiores a FDMA y TDMA, por lo que CDMA desempeña un papel fundamental en la construcción de sistemas de comunicación por radio eficientes, robustos y seguros.

Una analogía simple

Tomemos una analogía simple para entender el concepto de CDMA. Suponga que tenemos algunos estudiantes reunidos en un salón de clases a quienes les gustaría hablar entre ellos simultáneamente. Nada sería audible si todos comenzaran a hablar al mismo tiempo. O deben turnarse para hablar o usar diferentes idiomas para comunicarse.

La segunda opción es bastante similar a CDMA: los estudiantes que hablan el mismo idioma pueden entenderse entre sí, mientras que otros idiomas se perciben como ruido y se rechazan. De manera similar, en la radio CDMA, cada grupo de usuarios recibe un código compartido. Muchos códigos ocupan el mismo canal, pero solo los usuarios asociados con un código en particular pueden comunicarse.

Características destacadas de CDMA

CDMA, que se basa en la técnica de espectro ensanchado, tiene las siguientes características destacadas:

• En CDMA, cada canal utiliza el espectro completo disponible.

• Las conversaciones individuales se codifican con una secuencia digital pseudoaleatoria y luego se transmiten utilizando un amplio rango de frecuencias.

• CDMA proporciona constantemente una mejor capacidad para las comunicaciones de voz y datos, lo que permite que más suscriptores se conecten en cualquier momento.

• CDMA es la plataforma común sobre la que se construyen las tecnologías 3G. Para 3G, CDMA usa 1x EV-DO y EV-DV.

Estándares de tercera generación

CDMA2000 utiliza el modo de multiplexación por división de frecuencia-multiportadora (FDD-MC). Aquí, multiportadora implica N × 1,25 MHz canales superpuestos sobre N portadoras IS-95 existentes o desplegados en espectro desocupado. CDMA2000 incluye -

• 1x: utiliza una tasa de esparcimiento de 1.2288 Mcps.

• 3x: utiliza una tasa de esparcimiento de 3 × 1.2288 Mcps o 3.6864 Mcps.

• 1xEV-DO (1x Evolution - Optimización de datos): utiliza una tasa de propagación de 1.2288 Mcps, optimizada para los datos.

• WCDMA / FDD-DS: modo de expansión de secuencia directa (FDD-DS) de división de frecuencia de CDMA (WCDMA) de banda ancha Tiene un solo canal de 5 MHz. WCDMA utiliza una única portadora por canal y emplea una velocidad de propagación de 3,84 Mcps.

Grupo de desarrollo CDMA (CDG)

El CDMA Development Group (CDG), fundado en diciembre de 1993, es un consorcio internacional de empresas. Trabaja en conjunto para liderar el crecimiento y la evolución de los sistemas avanzados de telecomunicaciones inalámbricas.

CDG está compuesto por proveedores de servicios, fabricantes de infraestructura, proveedores de dispositivos, proveedores de equipos de prueba, desarrolladores de aplicaciones y proveedores de contenido. Sus miembros definen conjuntamente los requisitos técnicos para el desarrollo de sistemas complementarios CDMA2000 y 4G. Además, la interoperabilidad con otras tecnologías inalámbricas emergentes tiene como objetivo aumentar la disponibilidad de productos y servicios inalámbricos para consumidores y empresas en todo el mundo.

Sistema IMT-2000

Los canales CDMA pueden clasificarse ampliamente como canal directo y canal inverso. Este capítulo explica las funcionalidades de estos canales.

Canal de avance

El canal directo es la dirección de la comunicación o la ruta de enlace descendente de móvil a celda. Incluye los siguientes canales:

• Pilot Channel- El canal piloto es un canal de referencia. Utiliza la estación móvil para adquirir el tiempo y como referencia de fase para una demodulación coherente. Es transmitido continuamente por cada estación base en cada frecuencia CDMA activa. Y cada estación móvil rastrea esta señal de forma continua.

• Sync Channel- El canal de sincronización lleva un único mensaje repetido, que proporciona la información sobre la configuración del sistema y la hora a la estación móvil. Asimismo, la estación móvil puede tener la hora exacta del sistema mediante la sincronización con el código corto.

• Paging Channel- El principal objetivo de Paging Channel es enviar páginas, es decir, notificaciones de llamadas entrantes, a las estaciones móviles. La estación base utiliza estas páginas para transmitir información general del sistema y mensajes específicos de la estación móvil.

• Forward Traffic Channel- Los canales de tráfico directo son canales de código. Se utiliza para asignar llamadas, normalmente tráfico de señalización y voz a los usuarios individuales.

Canal inverso

El canal inverso es la dirección de comunicación de móvil a celda o la ruta de enlace ascendente. Consta de los siguientes canales:

• Access Channel- El canal de acceso lo utilizan las estaciones móviles para establecer una comunicación con la estación base o para responder a los mensajes del canal de búsqueda. El canal de acceso se utiliza para intercambios de mensajes de señalización cortos, como llamadas, respuestas a páginas y registros.

• Reverse Traffic Channel - Los usuarios individuales utilizan el canal de tráfico inverso en sus llamadas reales para transmitir tráfico desde una única estación móvil a una o más estaciones base.

Se permite la posibilidad de operar en modo FDD o TDD para un uso eficiente del espectro disponible de acuerdo con la asignación de frecuencia en diferentes regiones.

Dúplex de división de frecuencia

Un método dúplex mediante el cual las transmisiones de enlace ascendente y descendente utilizan dos bandas de frecuencia separadas:

• Uplink - 1920 MHz a 1980 MHz

• Downlink - 2110 MHz a 2170 MHz

• Bandwidth - Cada portadora está ubicada en el centro de una banda ancha de 5 MHz

Separación de canales

Valor nominal de 5 MHz ajustable.

Ráster de canal

200 kHz (la frecuencia central debe ser múltiplo de 200 kHz).

Separación de frecuencia Tx-Rx

Valor nominal de 190 MHz. Este valor puede ser fijo o variable (mínimo de 134,8 y máximo de 245,2 MHz).

Numero de canal

La frecuencia portadora está designada por el número absoluto de canal de radiofrecuencia UTRA (UARFCN). Este número es enviado por la red (para el enlace ascendente y el enlace descendente) en el canal lógico BCCH y está definido por Nu = 5 * (Frecuencia del enlace ascendente MHz) y ND = 5 * (Frecuencia del enlace descendente MHz).

Dúplex de división de tiempo

El dúplex por división de tiempo es una técnica mediante la cual las transmisiones de enlace ascendente y descendente se realizan en la misma frecuencia utilizando intervalos de tiempo sincronizados. El operador utiliza una banda de 5 MHz, aunque hay una solución de baja velocidad de chip que está siendo estudiada por el 3GPP (1,28 Mcps). Las bandas de frecuencia disponibles para TDD serán 1900-1920 MHz y 2010-2025 MHz.

Métodos dúplex de enlaces de radio

En el caso de Dúplex por división de tiempo, la frecuencia del enlace directo es la misma que la frecuencia del enlace inverso. En cada enlace, las señales se transmiten continuamente por turnos, como en un juego de ping-pong.

Ejemplo de sistema TDD

TDD utiliza una sola banda de frecuencia tanto para transmitir como para recibir. Además, comparte la banda asignando intervalos de tiempo alternativos para las operaciones de transmisión y recepción. La información que se va a transmitir puede ser voz, vídeo o datos informáticos en formato de serie de bits. Cada intervalo de tiempo puede tener una longitud de 1 byte o puede ser parte de varios bytes.

TDD alterna los datos de la estación de transmisión y recepción a lo largo del tiempo. Los intervalos de tiempo pueden tener una duración variable. Debido a la naturaleza de los datos de alta velocidad, las partes que se comunican no pueden significar que las transmisiones sean intermitentes. Las transmisiones que aparecen como simultáneas en realidad compiten entre sí. Convertido digitalmente en voz analógica, nadie puede decir que no sea un dúplex completo.

En algunos sistemas TDD, los intervalos de tiempo alternativos tienen la misma duración o tienen DL y UL; sin embargo, el sistema no necesita ser simétrico 50/50. El sistema puede ser asimétrico según sea necesario.

Por ejemplo, al acceder a Internet, la velocidad de descarga suele ser mayor que la velocidad de carga. La mayoría de los equipos funcionan en modo asíncrono donde la velocidad de descarga es mayor que la velocidad de carga. Cuando la velocidad de descarga es mayor que la velocidad de carga, se necesitan menos intervalos de tiempo para la carga. Algunos formatos TDD ofrecen asignación dinámica de ancho de banda cuando el número de intervalos de tiempo o duraciones se cambia sobre la marcha según sea necesario.

La ventaja real de TDD es que es solo un canal del espectro de frecuencia y no requiere guardias de banda o separaciones de canales, ya que los intervalos se llevan a cabo utilizando intervalos de tiempo. La desventaja es que la implementación exitosa de TDD requiere un sistema de cronometraje. Se necesita la sincronización precisa tanto para el transmisor como para el receptor para garantizar que los intervalos de tiempo no se superpongan o interfieran con otros.

El tiempo a menudo se sincroniza con el derivado específico de los estándares del reloj atómico GPS. El tiempo de guardia también es necesario entre intervalos de tiempo para evitar duplicaciones. Este tiempo es generalmente igual al tiempo de procesamiento de transmisión-recepción (tiempo de conmutación de transmisión-recepción) y los retrasos de transmisión (latencia) en el canal de comunicaciones.

Dúplex de división de frecuencia

En Dúplex por división de frecuencia (FDD), la frecuencia del enlace directo no es la misma que la frecuencia del enlace inverso. En cada enlace, las señales se transmiten continuamente en paralelo.

Ejemplo de sistema FDD

FDD requiere dos segmentos simétricos de espectro para los canales de enlace ascendente y descendente.

En un teléfono celular con un transmisor y un receptor, que operan simultáneamente en una proximidad tan cercana, el receptor tiene que filtrar la mayor cantidad posible de la señal del transmisor. Más separación del espectro, los filtros más efectivos.

FDD utiliza una gran cantidad de espectro de frecuencia, generalmente el doble del espectro TDD requerido. Además, debe haber una separación de espectro adecuada entre la transmisión y la recepción de los canales. Estas bandas siguen diciendo: no se puede usar, son innecesarias. Dada la escasez y el costo del espectro, son desventajas reales.

Uso de FDD

FDD se usa ampliamente en diferentes sistemas de telefonía celular. En algunos sistemas, la banda 869-894 MHz se utiliza como espectro de enlace descendente (DL) desde la torre del sitio celular hasta el dispositivo. Y la banda 824-849 MHz se utiliza como espectro de enlace ascendente (UL) del teléfono en el sitio celular.

FDD también funciona en un cable donde los canales de transmisión y recepción reciben diferentes partes del espectro del cable, como en los sistemas de televisión por cable. Y los filtros se utilizan para mantener los canales separados.

Desventaja de FDD

El inconveniente de FDD es que no permite técnicas especiales como múltiples antenas, múltiples entradas y salidas (MIMO) y formación de haces. Estas tecnologías son un elemento esencial de las nuevas estrategias de telefonía celular 4G Long Term Evolution (LTE) para aumentar la tasa de datos. Es difícil hacer un ancho de banda lo suficientemente amplio para cubrir ambos conjuntos de espectro de antena. Se requiere un ajuste dinámico complejo del circuito.

Métodos de acceso múltiple

El canal de radio es un medio de comunicación compartido por varios usuarios en un área geográfica. Las estaciones móviles compiten entre sí por el recurso de frecuencia para transmitir su flujo de información. Sin otras medidas para controlar el acceso concurrente de varios usuarios, pueden ocurrir colisiones. Dado que las colisiones son indeseables para las comunicaciones orientadas a la conexión, como los teléfonos móviles, las estaciones de abonados personales / móviles deben tener asignados los canales dedicados a petición.

La comunicación móvil, compartiendo recursos inalámbricos con todos los usuarios, debe comunicarse para identificar al usuario. Mientras se identifica al usuario, se hace referencia a él como "acceso múltiple" (Acceso múltiple) al que está recibiendo una onda de radio de varias estaciones transmisoras en una estación receptora (como se muestra en la siguiente imagen).

El acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) es uno de los métodos de acceso múltiple analógico más comunes. La banda de frecuencia se divide en canales de igual ancho de banda para que cada conversación se lleve a cabo en una frecuencia diferente ( como se muestra en la figura siguiente ).

Descripción general de FDMA

En el método FDMA, las bandas de guarda se utilizan entre los espectros de señales adyacentes para minimizar la diafonía entre los canales. Se le da una banda de frecuencia específica a una persona, y se recibirá identificando cada una de las frecuencias en el extremo receptor. A menudo se utiliza en la primera generación de teléfonos móviles analógicos.

Ventajas de FDMA

Como los sistemas FDMA utilizan velocidades de bits bajas (tiempo de símbolo grande) en comparación con la dispersión de retardo promedio, ofrece las siguientes ventajas:

• Reduce la información de la tasa de bits y el uso de códigos numéricos eficientes aumenta la capacidad.

• Reduce el costo y disminuye la interferencia entre símbolos (ISI)

• La ecualización no es necesaria.

• Un sistema FDMA se puede implementar fácilmente. Se puede configurar un sistema de modo que las mejoras en términos de codificador de voz y reducción de la tasa de bits se puedan incorporar fácilmente.

• Dado que la transmisión es continua, se requieren menos bits para la sincronización y la trama.

Desventajas de FDMA

Aunque FDMA ofrece varias ventajas, también tiene algunos inconvenientes, que se enumeran a continuación:

• No difiere significativamente de los sistemas analógicos; la mejora de la capacidad depende de la reducción de señal a interferencia, o de una relación señal / ruido (SNR).

• El caudal máximo por canal es fijo y pequeño.

• Las bandas de protección provocan un desperdicio de capacidad.

• El hardware implica filtros de banda estrecha, que no se pueden realizar en VLSI y, por lo tanto, aumentan el costo.

El acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) es una tecnología de comunicación de telefonía celular digital. Facilita que muchos usuarios compartan la misma frecuencia sin interferencias. Su tecnología divide una señal en diferentes intervalos de tiempo y aumenta la capacidad de transporte de datos.

Descripción general de TDMA

El acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) es una tecnología compleja, porque requiere una sincronización precisa entre el transmisor y el receptor. TDMA se utiliza en sistemas de radio móviles digitales. Las estaciones móviles individuales asignan cíclicamente una frecuencia para el uso exclusivo de un intervalo de tiempo.

En la mayoría de los casos, todo el ancho de banda del sistema durante un intervalo de tiempo no se asigna a una estación. Sin embargo, la frecuencia del sistema se divide en subbandas y TDMA se utiliza para el acceso múltiple en cada subbanda. Las subbandas se conocen comocarrier frequencies. El sistema móvil que utiliza esta técnica se conoce comomulti-carrier systems.

En el siguiente ejemplo, la banda de frecuencia ha sido compartida por tres usuarios. A cada usuario se le asigna un determinadotimeslotspara enviar y recibir datos. En este ejemplo, el usuario‘B’ envía después del usuario ‘A,’ y usuario ‘C’envía a partir de entonces. De esta manera, la potencia máxima se convierte en un problema y aumenta por la comunicación por ráfagas.

FDMA y TDMA

Este es un sistema TDMA multiportadora. Un rango de frecuencia de 25 MHz tiene 124 cadenas simples (frecuencias portadoras 200) de ancho de banda de cada kHz; cada uno de estos canales de frecuencia contiene 8 canales de conversación TDMA. Por tanto, la secuencia de intervalos de tiempo y frecuencias asignadas a una estación móvil son los canales físicos de un sistema TDMA. En cada intervalo de tiempo, la estación móvil transmite un paquete de datos.

El período de tiempo asignado a un intervalo de tiempo para una estación móvil también determina el número de canales TDMA en una frecuencia portadora. El período de intervalos de tiempo se combina en una trama denominada TDMA. La señal TDMA transmitida en una frecuencia portadora generalmente requiere más ancho de banda que la señal FDMA. Debido al uso de varias veces, la tasa de datos bruta debería ser aún mayor.

Ventajas de TDMA

Aquí hay una lista de algunas ventajas notables de TDMA:

• Permite tarifas flexibles (es decir, se pueden asignar varias ranuras a un usuario, por ejemplo, cada intervalo de tiempo se traduce en 32 Kbps, a un usuario se le asignan dos ranuras de 64 Kbps por trama).

• Puede soportar tráfico racheado o de tasa de bits variable. El número de espacios asignados a un usuario se puede cambiar cuadro por cuadro (por ejemplo, dos espacios en el cuadro 1, tres espacios en el cuadro 2, un espacio en el cuadro 3, cuadro 0 de las muescas 4, etc.).

• No se requiere banda de protección para el sistema de banda ancha.

• No se requiere filtro de banda estrecha para el sistema de banda ancha.

Desventajas de TDMA

Las desventajas de TDMA son las siguientes:

• Las altas velocidades de datos de los sistemas de banda ancha requieren una ecualización compleja.

• Debido al modo de ráfaga, se requiere una gran cantidad de bits adicionales para la sincronización y la supervisión.

• Se necesita tiempo de llamada en cada ranura para acomodar el tiempo a imprecisiones (debido a la inestabilidad del reloj).

• Los componentes electrónicos que funcionan a altas velocidades de bits aumentan el consumo de energía.

• Se requiere un procesamiento de señal complejo para sincronizar dentro de ranuras cortas.

El acceso múltiple por división de código (CDMA) es una especie de multiplexación que facilita que varias señales ocupen un solo canal de transmisión. Optimiza el uso del ancho de banda disponible. La tecnología se usa comúnmente en sistemas de telefonía celular de frecuencia ultra alta (UHF), bandas que oscilan entre 800 MHz y 1,9 GHz.

Descripción general de CDMA

El sistema de acceso múltiple por división de código es muy diferente del multiplexado de tiempo y frecuencia. En este sistema, un usuario tiene acceso a todo el ancho de banda durante toda la duración. El principio básico es que se utilizan diferentes códigos CDMA para distinguir entre los diferentes usuarios.

Las técnicas generalmente utilizadas son la modulación de espectro ensanchado de secuencia directa (DS-CDMA), el salto de frecuencia o la detección de CDMA mixta (JDCDMA). Aquí, se genera una señal que se extiende sobre un ancho de banda amplio. Un código llamadospreading codese utiliza para realizar esta acción. Usando un grupo de códigos, que son ortogonales entre sí, es posible seleccionar una señal con un código dado en presencia de muchas otras señales con diferentes códigos ortogonales.

¿Cómo funciona CDMA?

CDMA permite hasta 61 usuarios concurrentes en un canal de 1.2288 MHz procesando cada paquete de voz con dos códigos PN. Hay 64 códigos Walsh disponibles para diferenciar entre llamadas y límites teóricos. Los límites operativos y los problemas de calidad reducirán el número máximo de llamadas algo por debajo de este valor.

De hecho, muchas "señales" de banda base diferentes con diferentes códigos de ensanchamiento pueden modularse en la misma portadora para permitir el soporte de muchos usuarios diferentes. Usando diferentes códigos ortogonales, la interferencia entre las señales es mínima. A la inversa, cuando se reciben señales de varias estaciones móviles, la estación base es capaz de aislar cada una, ya que tienen diferentes códigos de ensanchamiento ortogonales.

La siguiente figura muestra el tecnicismo del sistema CDMA. Durante la propagación, mezclamos las señales de todos los usuarios, pero con eso usas el mismo código que el código que se usó en el momento de enviar el lado receptor. Puedes sacar solo la señal de cada usuario.

Capacidad CDMA

Los factores que deciden la capacidad CDMA son:

• Ganancia de procesamiento
• Relación señal a ruido
• Factor de actividad de voz
• Eficiencia de reutilización de frecuencia

La capacidad en CDMA es suave, CDMA tiene todos los usuarios en cada frecuencia y los usuarios están separados por código. Esto significa que CDMA opera en presencia de ruido e interferencia.

Además, las celdas vecinas utilizan las mismas frecuencias, lo que significa que no se pueden reutilizar. Por lo tanto, los cálculos de capacidad CDMA deberían ser muy simples. Sin canal de código en una celda, multiplicado por ninguna celda. Pero no es tan simple. Aunque los canales de código no disponibles son 64, es posible que no se pueda utilizar una sola vez, ya que la frecuencia CDMA es la misma.

Métodos centralizados

• La banda utilizada en CDMA es de 824 MHz a 894 MHz (separación de 50 MHz + 20 MHz).
• El canal de frecuencia se divide en canales de código.
• El canal FDMA de 1,25 MHz se divide en 64 canales de código.

Ganancia de procesamiento

CDMA es una técnica de espectro ensanchado. Cada bit de datos se distribuye mediante una secuencia de código. Esto significa que también aumenta la energía por bit. Esto significa que obtenemos una ganancia de esto.

P (ganancia) = 10log (W / R)

W es la tasa de propagación

R es la tasa de datos

Para CDMA P (ganancia) = 10 log (1228800/9600) = 21dB

Este es un factor de ganancia y la tasa de propagación de datos real. En promedio, una condición de transmisión típica requiere una relación de señal a ruido de 7 dB para una calidad de voz adecuada.

Traducido a una proporción, la señal debe ser cinco veces más fuerte que el ruido.

Ganancia de procesamiento real = P (ganancia) - SNR

= 21 - 7 = 14dB

CDMA utiliza codificador de tasa variable

The Voice Activity Factor of 0.4 is considered = -4dB.

Por lo tanto, CDMA tiene una reutilización de frecuencia del 100%. El uso de la misma frecuencia en las celdas circundantes provoca algunas interferencias adicionales.

In CDMA frequency, reuse efficiency is 0.67 (70% eff.) = -1.73dB

Ventajas de CDMA

CDMA tiene una capacidad blanda. Cuanto mayor sea el número de códigos, mayor será el número de usuarios. Tiene las siguientes ventajas:

• CDMA requiere un estricto control de potencia, ya que sufre un efecto cercano a lejano. En otras palabras, un usuario cerca de la estación base que transmite con la misma potencia ahogará la señal. Todas las señales deben tener una potencia más o menos igual en el receptor.

• Los receptores de rastrillo se pueden utilizar para mejorar la recepción de la señal. Se pueden recopilar versiones retardadas de tiempo (un chip o posterior) de la señal (señales multitrayecto) y utilizarlas para tomar decisiones a nivel de bit.

• Se puede utilizar una transferencia flexible. Las estaciones base móviles pueden cambiar sin cambiar de operador. Dos estaciones base reciben la señal móvil y el móvil recibe señales de las dos estaciones base.

• Ráfaga de transmisión: reduce la interferencia.

Desventajas de CDMA

Las desventajas de usar CDMA son las siguientes:

• La longitud del código debe seleccionarse cuidadosamente. Una longitud de código grande puede provocar demoras o interferencias.

• Se requiere sincronización de tiempo.

• La transferencia gradual aumenta el uso de recursos de radio y puede reducir la capacidad.

• Como la suma de la potencia recibida y transmitida desde una estación base necesita un control de potencia estricto y constante. Esto puede resultar en varios traspasos.

CDMA Network es el sistema destinado a regular la tecnología CDMA. Incluye todos los aspectos y funcionalidades desde la estación base, antena transmisora, antena receptora, hasta centros de conmutación móvil.

Descripción general de la red CDMA

Una estación base es un elemento esencial de la red CDMA. Una estación base cubre una pequeña área geográfica llamadacell. Una célula puede ser omnidireccional o sectorial. Cada estación base tiene una antena de transmisión y dos antenas de recepción para cada celda. Se utilizan dos antenas receptoras por celda con el fin despatial diversity. En muchas aplicaciones, es un BSC (controlador de estación base), que controla varias estaciones base.

Como la velocidad de los datos del teléfono móvil es de 13 kbps u 8 kbps, que no es ISDN, pero los conmutadores que son el centro de conmutación móvil (MSC) generalmente se cambian a 64 kbps. Por lo tanto, antes de que se cambie, es necesario convertir estas velocidades de datos móviles a 64 kbps. Esto lo logra un miembro, que es eltranscoder. El transcodificador puede ser un elemento separado o puede estar ubicado en cada estación base o MSC.

Todas las estaciones base están conectadas al MSC, que es el mobile sbrujo centrar. MSC es la entidad que gestiona el establecimiento, conexión, mantenimiento y eliminación de llamadas dentro de la red y también con el mundo exterior.

MSC también tiene una base de datos llamada HLR / AC, que es un centro de autenticación / registro de ubicación de origen. HLR es la base de datos que mantiene la base de datos de todos los suscriptores de la red. AC Authentication Center es parte de la seguridad del HLR, que algunos algoritmos para examinar los teléfonos móviles.

El MSC está conectado al mundo exterior, es decir, a la red de línea fija. MSC también se puede conectar a varios otros MSC.

Identidades CDMA

Identidades de red -

• SID (identidad del sistema)
• NID (identidad de red)

Identidades de la estación móvil -

• ESN (número de serie electrónico)
• ESN permutado
• IMSI (Identidad de estación móvil internacional)
• IMSI_S
• IMSI_11_12
• Marca de clase de estación

Identidad del sistema y la red

Una estación base es miembro de un sistema celular y una red. Una red es un subconjunto de un sistema. Los sistemas se instalan con una identificación denominadaIdentification System(CIS). Las redes con un sistema que recibe esNetwork identification(NID). Es un par de redes identificadas de forma única (SID, NID). La estación móvil tiene una lista de uno o más pares domésticos (no itinerantes) (SID, NID).

SID

Un indicador de identificación del sistema de 15 bits (SID) se almacena en una estación móvil. Se utiliza para determinar el sistema anfitrión de las estaciones móviles. La asignación de bits del indicador de identificación del sistema se muestra a continuación.

La distribución de códigos internacionales (INTL) (bits 14 y 13) también se muestra en la tabla. La FCC asigna los bits 12-0 a cada sistema de EE. UU. Para países fuera de EE. UU. La asignación de bits la realizarán las autoridades reguladoras locales.

NID

NID tiene un rango de 0-65535 valores reservados. El valor de 65535 en un SID significa que el par NID indica que la estación móvil considera el SID completo como hogar.

Sistemas y redes

Una estación móvil tiene una lista de uno o más pares domésticos (no itinerantes) (SID, NID). Una estación móvil está en itinerancia cuando el par de difusión de la estación base (SID, NID) no coincide con uno de los pares de estaciones móviles no itinerantes (SID, NID).

Una estación móvil es un roamer NID extranjero -

• si la estación móvil está en itinerancia y hay algún par (SID, NID) en la lista de estaciones móviles (SID, NID) que corresponde a SID.

• si la estación móvil está en itinerancia y hay algún par (SID, NID) en la lista de estaciones móviles (SID, NID) para el que no hay ningún SID coincidente disponible (significa que una estación móvil tiene un SID extranjero de cliente en itinerancia).

Número de serie electrónico (ESN)

ESN es un número binario de 32 bits que identifica de forma única a la estación móvil en un sistema celular CDMA. Debe configurarse en fábrica y no se puede cambiar fácilmente en el campo. Cambiar el ESN requerirá un equipo especial, que normalmente no está disponible para los suscriptores. La asignación de bits de ESN se muestra a continuación:

El circuito que proporciona el ESN debe estar aislado para que nadie pueda contactarlo y manipularlo. Los intentos de cambiar el circuito ESN deberían hacer que la estación móvil no funcione. En el momento de la emisión de la aceptación inicial, se debe asignar al fabricante un código Fabricantes (MFR) en los ocho bits más significativos (bits 31-24 bits) número de serie de 32 bits. Los bits 23-18 están reservados (inicialmente cero). Y cada fabricante solo asigna 17 bits a 0. Cuando un fabricante ha utilizado casi todas las combinaciones posibles de números de serie en los bits 17-0, el fabricante puede enviar una notificación a la FCC. La FCC asignará el siguiente número binario secuencial en el bloque de reserva (bits 23 a).

ESN permutado

CDMA es una técnica de espectro ensanchado en la que varios usuarios acceden al sistema en el mismo ejemplo en una celda y, por supuesto, en la misma frecuencia. Por lo tanto, discrimina a los usuarios en el enlace inverso (es decir, información de la MS a la estación base). Difunde información utilizando códigos que son exclusivos de la estación móvil en todos los sistemas celulares CDMA. Este código tiene un elemento que es el ESN, pero no usa el ESN en el mismo formato, usa un ESN intercambiado.

Si hay dos móviles en un celular de la misma marca y tienen números de serie consecutivos y para el receptor de la estación base, resulta difícil conectarlos. Por tanto, para evitar una fuerte correlación entre los códigos largos correspondientes a ESN sucesivos, utilizamos ESN permutados.

Identidad de estación móvil internacional (IMSI)

Las estaciones móviles se identifican por la identidad de la identidad de la estación móvil internacional (IMSI). El IMSI consta de hasta 10 a 15 dígitos numéricos. Los primeros tres dígitos del IMSI son el código de país del móvil (MCC), los dígitos restantes son la identidad de la estación móvil NMSI Nacional. El NMSI consta del código de red móvil (MNC) y el número de identificación de la estación móvil (SIDS).

MCC	MSN	MSIN
	NMSI
IMSI ≤15 dígitos

• MCC: código de país móvil
• MNC: Código de red móvil
• MSIN: Identificación de la estación móvil
• NMSI: Identidad de estación móvil nacional

Una IMSI de 15 dígitos de longitud se denomina IMSI de clase 0 (NMSI son los 12 dígitos de longitud). IMSI, que tiene menos de 15 dígitos de longitud, se denomina IMSI de clase 1 (NMSI, la longitud es inferior a 12 cuentas). Para el funcionamiento de CDMA, la misma IMSI puede registrarse en múltiples estaciones móviles. Los sistemas individuales pueden permitir o no estas capacidades. La gestión de estas funciones es una función de la estación base y del operador del sistema.

Receptor de rastrillo

Debido a la reflexión sobre los desafíos de una banda ancha, el canal de radio puede constar de muchas copias (multitrayecto), señales transmitidas originalmente con diferente amplitud, fase y retardo. Si los componentes de la señal llegan durante un período de chip entre sí, se puede usar un receptor de rastrillo para ajustar y combinar. El receptor Rake utiliza un principio de diversidad a través de múltiples caminos. La figura que se muestra a continuación muestra el esquema del receptor Rake.

El receptor Rake procesa varios componentes de señales multitrayecto. Las salidas del correlador se combinan para lograr una mejor confiabilidad y rendimiento de comunicación. La decisión de bits sobre la base de una sola correlación puede producir una gran tasa de errores de bits como componente de trayectos múltiples procesados ​​por el hecho de que el correlador puede resultar dañado por la decoloración. Si la salida de un correlador se corrompe por el desvanecimiento, el otro no puede serlo y la señal corrupta puede reducirse mediante el proceso de ponderación.

Código de Walsh

Los códigos de Walsh se utilizan con mayor frecuencia en los códigos ortogonales de las aplicaciones CDMA. Estos códigos corresponden a líneas de una matriz cuadrada especial llamada matriz Hadamard. Para un conjunto de códigos Walsh de longitud N, consta de n líneas para formar una matriz cuadrada de n × n código Walsh.

El sistema IS-95 usa la matriz 64 de funciones de Walsh 64. La primera línea de esta matriz contiene una cadena de todos ceros con cada una de las siguientes líneas que contienen diferentes combinaciones de bit 0 y 1. Cada línea es ortogonal e igual representación para bits binarios. Cuando se implementa con el sistema CDMA, cada usuario móvil usa una de las 64 secuencias de filas en la matriz como código de expansión. Y proporciona una correlación cruzada cero entre todos los demás usuarios. Esta matriz se define de forma recursiva como sigue:

Donde n es una potencia de 2 e indica las diferentes dimensiones de la matriz W. Además, n representa la operación lógica NO en todos los bits de esta matriz. Las tres matrices W _2, W ₄ y W _8, respectivamente _, muestran la función de Walsh para las dimensiones 2, 4 y 8.

Cada línea de la matriz 64 de Walsh 64 corresponde a un número de canal. El número de canal 0 se asigna a la primera fila de la matriz de Walsh, que es el código de todos los ceros. Este canal también se conoce como canal piloto y se utiliza para formar y estimar la respuesta al impulso de un canal de radio móvil.

Para calcular la correlación cruzada entre las secuencias, necesitaremos convertir los bits en la matriz para formar la antítesis de ± 1 valores. Sin embargo, todos los usuarios del mismo canal CDMA se pueden sincronizar con una precisión de un intervalo de chip utilizando una secuencia PN larga común. También funciona como codificador de datos.

• Walsh Code es un grupo de códigos de expansión que tienen buenas propiedades de autocorrelación y malas propiedades de correlación cruzada. Los códigos de Walsh son la columna vertebral de los sistemas CDMA y se utilizan para desarrollar los canales individuales en CDMA.

• Para IS-95, hay 64 códigos disponibles.

  • El código "0" se utiliza como piloto y el código "32" se utiliza para la sincronización.

  • Los códigos del 1 al 7 se utilizan para los canales de control y los códigos restantes están disponibles para los canales de tráfico. Los códigos 2 a 7 también están disponibles para canales de tráfico si no son necesarios.

• Para cdma2000, existen multitud de códigos Walsh, que varían en longitud para adaptarse a las diferentes velocidades de datos y factores de propagación de las diferentes configuraciones de radio.

• Uno de los 64 patrones de bits ortogonales a una velocidad de 1.2288 Mcps.

• Los códigos de Walsh se utilizan para identificar los datos de cada transmisión individual. En el enlace directo, definen canales de código directo dentro de una frecuencia CDMA.

• En el enlace inverso, cada canal inverso utiliza los 64 códigos para transportar información.

Observe la siguiente ilustración. Muestra cómo se lleva a cabo la multiplexación utilizando Walsh Code.

Toda la modulación y demodulación técnicas se esfuerzan por lograr una mayor potencia y / o eficiencia del ancho de banda en un canal de ruido estacionario aditivo gaussiano blanco. Dado que el ancho de banda es un recurso limitado, uno de los principales objetivos de diseño de todos los esquemas de modulación es minimizar el ancho de banda necesario para la transmisión. Por otro lado, las técnicas de espectro ensanchado utilizan un ancho de banda de transmisión que es un orden de magnitud mayor que el ancho de banda requerido para la señal mínima.

La ventaja de la técnica de espectro ensanchado es que muchos usuarios pueden utilizar simultáneamente el mismo ancho de banda sin interferir entre sí. Por tanto, el espectro ensanchado no es económico cuando el número de usuarios es menor.

• El espectro ensanchado es una forma de comunicación inalámbrica en la que la frecuencia de la señal transmitida se varía deliberadamente, lo que resulta en un mayor ancho de banda.

• El espectro ensanchado es evidente en el teorema de capacidad de canal de Shannon y Hartley:

  C = B × log ₂ (1 + S / N)

• En la ecuación dada, 'C' es la capacidad del canal en bits por segundo (bps), que es la tasa de datos máxima para una tasa de error de bit teórica ( BER ). 'B' es el ancho de banda del canal requerido en Hz, y S / N es la relación de potencia señal / ruido.

• El espectro ensanchado utiliza señales de banda ancha similares al ruido que son difíciles de detectar, interceptar o demodular. Además, las señales de espectro extendido son más difíciles de interferir (interferir) que las señales de banda estrecha.

• Dado que las señales de espectro ensanchado son tan amplias, se transmiten a una densidad de potencia espectral mucho menor, medida en vatios por hertz, que los transmisores de banda estrecha. Las señales de espectro ensanchado y de banda estrecha pueden ocupar la misma banda, con poca o ninguna interferencia. Esta capacidad es el principal atractivo de todo el interés actual en el espectro ensanchado.

Points to Remember -

• El ancho de banda de la señal transmitida es mayor que el ancho de banda mínimo de información, que se necesita para transmitir la señal con éxito.

• Normalmente se emplea alguna función distinta a la información en sí para determinar el ancho de banda transmitido resultante.

A continuación se presentan los dos tipos de técnicas de espectro ensanchado:

• Secuencia directa y
• Salto de frecuencia.

La secuencia directa es adoptada por CDMA.

Secuencia directa (DS)

El acceso múltiple por división de código de secuencia directa (DS-CDMA) es una técnica para multiplexar usuarios mediante diferentes códigos. En esta técnica, diferentes usuarios utilizan el mismo ancho de banda. A cada usuario se le asigna un código de extensión propio. Estos conjuntos de códigos se dividen en dos clases:

• Códigos ortogonales y
• Códigos no ortogonales

Las secuencias de Walsh entran en la primera categoría, que son los códigos ortogonales, mientras que otras secuencias, es decir, PN, Gold y Kasami, son secuencias de registro de desplazamiento.

Los códigos ortogonales se asignan a los usuarios, la salida del correlador en el receptor será cero excepto la secuencia deseada. En secuencia directa síncrona, el receptor recibe la misma secuencia de código que se transmitió para que no haya cambio de hora entre los usuarios.

Demodulación de señales DS - 1

Para demodular señales DS, debe conocer el código que se utilizó en el momento de la transmisión. En este ejemplo, al multiplicar el código utilizado en la transmisión a la señal de recepción, podemos obtener la señal transmitida.

En este ejemplo, se utilizaron varios códigos en el momento de la transmisión (10.110.100) a la señal recibida. Aquí, lo hemos calculado usando la ley de dos aditivos (Adición Módulo 2). Se demodula aún más multiplicando el código que se utilizó en el momento de esta transmisión, llamadoreverse diffusion(desparramamiento). En el diagrama que se muestra a continuación, se puede ver que durante la transmisión de los datos al espectro de banda estrecha (Banda Estrecha), el espectro de la señal se dispersa.

Demodulación de señales DS - 2

Por otro lado, si no conoce el código que se utilizó en el momento de la transmisión, no podrá demodular. Aquí, está intentando demodular en el código de diferente (10101010) y el tiempo de transmisión, pero ha fallado.

Incluso mirando el espectro, se está extendiendo durante el tiempo de transmisión. Cuando pasa a través de un filtro de paso de banda (Band Path Filter), solo queda esta pequeña señal y no se demodulan.

Características de Spread Spectrum

Como se muestra en la siguiente figura, la densidad de potencia de las señales de espectro ensanchado podría ser menor que la densidad de ruido. Esta es una característica maravillosa que puede mantener las señales protegidas y mantener la privacidad.

Al expandir el espectro de la señal transmitida, se puede reducir su densidad de potencia de manera que sea menor que la densidad de potencia del ruido. De esta forma, es posible ocultar la señal en el ruido. Se puede demodular si conoce el código que se utilizó para enviar la señal. En caso de que no se conozca el código, la señal recibida permanecerá oculta en el ruido incluso después de la demodulación.

DS-CDMA

El código DS se utiliza en CDMA. Hasta ahora, se ha explicado parte básica de la comunicación de espectro ensanchado. A partir de aquí, explicaremos cómo funciona el acceso múltiple por división de código de secuencia directa (DS-CDMA).

La señal de espectro ensanchado sólo puede demodularse mediante un código utilizado para la transmisión. Al usar esto, la señal de transmisión de cada usuario puede identificarse mediante el código separado cuando recibe la señal. En el ejemplo dado, la señal de propagación del usuario A en el código A y la señal difundida del usuario B en el código B. Cada una de las señales cuando se recibe se mezclan. Sin embargo, mediante el difusor inverso (Despreadder), identifica la señal de cada usuario.

DS-CDMA System - Forward Link

DS-CDMA System - Reverse Link

Código de difusión

Cross-Correlation

La correlación es un método de medición de la precisión con la que una señal determinada coincide con un código deseado. En la tecnología CDMA, a cada usuario se le asigna un código diferente, el código que está siendo asignado o elegido por el usuario es muy importante para modular la señal porque está relacionado con el desempeño del sistema CDMA.

Se obtendrá el mejor rendimiento cuando haya una clara separación entre la señal de los usuarios deseados y las señales de los otros usuarios. Esta separación se realiza correlacionando el código de señal deseado que se generó localmente y otras señales recibidas. Si la señal coincide con el código del usuario, entonces la función de correlación será alta y el sistema puede extraer esa señal. Si el código deseado por el usuario no tiene nada en común con la señal, la correlación debe ser lo más cercana a cero posible (eliminando así la señal); también conocida como correlación cruzada. Entonces, hay unself-correlation (Autocorrelación) y cross-correlation (Correlación cruzada).

Las propiedades de autocorrelación y código se muestran en el diagrama que se muestra a continuación, donde se muestra la correlación entre el código de expansión 'A' y el código de expansión 'B'. En este ejemplo, se da la correlación calculada del código de expansión 'A (1010110001101001) y el código de expansión' B '(1010100111001001), mientras que se realizan los cálculos en el ejemplo siguiente, el resultado ha llegado a 6/16.

Preferable Codes

El código preferido se usa en CDMA. Hay diferentes códigos que se pueden utilizar según el tipo de sistema de CDMA. Hay dos tipos de sistemas:

• Sistema síncrono (síncrono) y
• Sistema asincrónico (asincrónico).

En un sistema síncrono, se pueden utilizar códigos ortogonales (Código ortogonal). En el sistema asíncrono para esto, se utiliza código pseudoaleatorio (ruido pseudoaleatorio) o código Gold.

Para minimizar la interferencia mutua en DS-CDMA, deben elegirse los códigos de ensanchamiento con menos correlación cruzada.

Synchronous DS-CDMA

• Los códigos ortogonales son apropiados. (Código de Walsh, etc.)

Asynchronous DS-CDMA

• Códigos de ruido pseudoaleatorio (PN) / Secuencia máxima
• Códigos de oro

Synchronous DS-CDMA

Los sistemas CDMA síncronos se realizan en sistemas punto a multipunto. Por ejemplo, Forward Link (estación base a estación móvil) en teléfono móvil.

El sistema de sincronización se utiliza en sistemas de uno a varios (punto a multipunto). Por ejemplo, en un momento dado, en un sistema de comunicaciones móviles, una única estación base (BTS) puede comunicarse con varios teléfonos móviles (enlace directo / enlace descendente).

En este sistema, una señal de transmisión para todos los usuarios puede comunicarse en sincronización. Significa, "Sincronización" en este punto es un sentido que se puede enviar para alinear la parte superior de cada señal de usuario. En este sistema, es posible utilizar códigos ortogonales y también es posible reducir la interferencia mutua. Y los códigos ortogonales, es el signo, como la correlación cruzada, es decir, 0.

Asynchronous DS-CDMA

En el sistema CDMA asincrónico, los códigos ortogonales tienen una mala correlación cruzada.

A diferencia de la señal de la estación base, la señal de la estación móvil a la estación base se convierte en el sistema asíncrono.

En un sistema asincrónico, la interferencia mutua aumenta un poco, pero utiliza los otros códigos, como el código PN o el código Gold.

Ventajas de Spread Spectrum

Dado que la señal se distribuye en una amplia banda de frecuencia, la densidad espectral de potencia se vuelve muy baja, por lo que otros sistemas de comunicación no sufren este tipo de comunicación. Sin embargo, el ruido gaussiano aumenta. A continuación se muestra una lista de algunas de las principales ventajas de Spread Spectrum:

• Se puede acordar con multipath, ya que se pueden generar una gran cantidad de códigos, permitiendo una gran cantidad de usuarios.

• En el espectro ensanchado, no hay límite de usuarios, mientras que existen limitaciones de usuarios en la tecnología FDMA.

• Seguridad: sin conocer el código de propagación, es casi imposible recuperar los datos transmitidos.

• Rechazo descendente: a medida que se utiliza un gran ancho de banda, el sistema; es menos susceptible a la deformación.

Secuencia PN

El sistema DS-CDMA utiliza dos tipos de secuencias de propagación, es decir, PN sequences y orthogonal codes. Como se mencionó anteriormente, la secuencia de PN es generada por el generador de ruido pseudoaleatorio. Es simplemente un registro de desplazamiento de retroalimentación lineal binario, que consta de puertas XOR y un registro de desplazamiento. Este generador de PN tiene la capacidad de crear una secuencia idéntica tanto para el transmisor como para el receptor,and retaining the desirable properties of the noise randomness bit sequence.

Una secuencia PN tiene muchas características, como tener un número casi igual de ceros y unos, una correlación muy baja entre las versiones desplazadas de la secuencia y una correlación cruzada muy baja con otras señales como la interferencia y el ruido. Sin embargo, es capaz de correlacionarse bien consigo mismo y con su inverso. Otro aspecto importante es la autocorrelación de la secuencia, ya que determina la capacidad de sincronizar y bloquear el código de expansión de la señal recibida. Esta lucha afecta efectivamente la interferencia múltiple y mejora la SNR. Las secuencias M, los códigos Gold y las secuencias Kasami son ejemplos de esta clase de secuencias.

• Una secuencia de ruido pseudoaleatorio (PN) es una secuencia de números binarios, por ejemplo, ± 1, que parece ser aleatoria; pero de hecho es perfectamente determinista.

• Las secuencias PN se utilizan para dos tipos de técnicas de espectro ensanchado PN:

  • Espectro ensanchado de señal directa (DS-SS) y

  • Espectro ensanchado por salto de frecuencia (FH-SS).

• Si 'u' usa PSK para modular la secuencia PN, da como resultado DS-SS.

• Si 'u' usa FSK para modular la secuencia PN, da como resultado FH-SS.

Tecnología de salto de frecuencia

El salto de frecuencia es un espectro ensanchado en el que la propagación tiene lugar saltando de frecuencia en una banda ancha. El orden preciso en el que se produce la ruptura se determina mediante una tabla de saltos generada mediante una secuencia de código pseudoaleatorio.

La tasa de salto es una función de la información de velocidad. El orden de las frecuencias lo selecciona el receptor y lo dicta la secuencia de ruido pseudoaleatorio. Aunque la transmisión de un espectro de señal de salto de frecuencia es bastante diferente de la de una señal de secuencia directa, basta con señalar que los datos se distribuyen en una banda de señal que es más grande de lo necesario para transportar. En ambos casos, la señal resultante aparecerá como ruido y el receptor utiliza una técnica similar, que se utiliza en la transmisión para recuperar la señal original.

En las comunicaciones inalámbricas, el desvanecimiento es la desviación de la atenuación de la señal que afecta a un determinado medio de propagación. La decoloración puede variar con el tiempo, la posición geográfica o la frecuencia de la radio, que a menudo se modela como un proceso aleatorio. Un canal de desvanecimiento es un canal de comunicación que experimenta desvanecimiento.

Desvanecimiento por trayectos múltiples

En los sistemas inalámbricos, el desvanecimiento puede deberse a rutas múltiples, denominado como multipath fading o debido a shadowing de los obstáculos que afectan la propagación de las ondas, conocidos como shadow fading. Aquí, en este capítulo, discutiremos cómo el desvanecimiento por trayectos múltiples afecta la recepción de señales en CDMA.

Desvanecimiento en el sistema CDMA

Los sistemas CDMA utilizan una velocidad de chip de señal rápida para expandir el espectro. Tiene una alta resolución de tiempo, por lo que recibe una señal diferente de cada ruta por separado. El receptor RAKE evita la degradación de la señal sumando todas las señales.

Debido a que CDMA tiene alta resolución de tiempo, diferentes rutas retrasan las señales CDMA, que pueden discriminarse. Por lo tanto, la energía de todas las rutas se puede sumar ajustando sus fases y retrasos de ruta. Este es un principio del receptor RAKE. Al usar un receptor RAKE, es posible mejorar la pérdida de la señal recibida debido al desvanecimiento. Puede garantizar un entorno de comunicación estable.

En los sistemas CDMA, la propagación de múltiples rutas mejora la calidad de la señal mediante el uso del receptor RAKE.

El problema de cerca-lejos es uno de los principales problemas que dañan gravemente las comunicaciones móviles. En un sistema CDMA, la interferencia mutua determinará la mayor parte de la relación SN de cada usuario.

¿Cómo afecta el problema cercano-lejano a la comunicación?

La siguiente ilustración muestra cómo el problema cercano-lejano afecta la comunicación.

Como se muestra en la ilustración, el usuario A está lejos del receptor y el usuario B está cerca del receptor, habrá una gran diferencia entre la potencia de la señal deseada y la potencia de la señal interferida. La potencia de la señal deseada será mucho mayor que la potencia de la señal interferida y, por tanto, la relación SN del usuario A será menor y la calidad de comunicación del usuario A se degradará gravemente.

En CDMA, dado que todos los móviles transmiten a la misma frecuencia, la interferencia interna de la red juega un papel crítico en la determinación de la capacidad de la red. Además, la potencia de cada transmisor móvil debe controlarse para limitar la interferencia.

El control de energía es esencialmente necesario para resolver el problema de cerca de lejos. La idea principal para reducir el problema de cerca-lejos, es lograr el mismo nivel de potencia que reciben todos los móviles en la estación base. Cada potencia recibida debe estar al menos nivelada, de modo que permita que el enlace cumpla con los requisitos del sistema de manera que Eb / N0. Para recibir el mismo nivel de potencia en la estación base, los móviles que están más cerca de la estación base deberían transmitir menos potencia que los móviles que están lejos de la estación base móvil.

En la figura que se muestra a continuación, hay dos celdas móviles A y B. A está más cerca de la estación base y B está lejos de la estación base. Pr es el nivel de señal mínimo para el rendimiento del sistema requerido. Por lo tanto, el móvil B debería transmitir más potencia para lograr el mismo Pr a la estación base (PB> PA). Si no hay control de potencia, en otras palabras, la potencia de transmisión es la misma de ambas celdas móviles, la señal recibida de A es mucho más fuerte que las señales recibidas de la celda móvil B.

Cuando todas las estaciones móviles transmiten las señales a la misma potencia (MS), los niveles recibidos en la estación base son diferentes entre sí, lo que depende de las distancias entre BS y MS.

El nivel recibido fluctúa rápidamente debido al desvanecimiento. Para mantener el nivel recibido en BS, se debe emplear una técnica de control de potencia adecuada en los sistemas CDMA.

Necesitamos controlar la potencia de transmisión de cada usuario. Este control se llamatransmission power control(Poder de control). Hay dos formas de controlar la potencia de transmisión. Primero es elopen-loop (Lazo abierto) y el segundo es closed-loop Control (lazo cerrado).

Control de potencia de enlace inverso

Además del efecto cercano-lejano descrito anteriormente, el problema inmediato es determinar la potencia de transmisión del móvil cuando establece una conexión por primera vez. Hasta que el móvil no entre en contacto con la estación base, no tiene idea de la cantidad de interferencia en el sistema. Si intenta transmitir alta potencia para asegurar el contacto, puede introducir demasiadas interferencias. Por otro lado, si el móvil transmite menos potencia (para no perturbar otras conexiones móviles), la potencia no puede cumplir con el E _b / N ₀ como se requiere.

Como se especifica en los estándares IS-95, el móvil actúa cuando quiere ingresar al sistema, envía una señal llamada access.

En CDMA, la potencia de transmisión de cada usuario es asignada por la potencia de control para lograr la misma potencia (Pr) que recibe la estación base / BTS con sonda de acceso con baja potencia. El móvil envía su primera sonda de acceso y luego espera una respuesta de la estación base. Si no recibe respuesta, la segunda sonda de acceso se envía con mayor potencia.

El proceso se repite hasta que responde la estación base. Si la señal respondida por la estación base es alta, entonces el móvil se conecta con la estación base que está más cerca de la celda móvil con baja potencia de transmisión. De manera similar, si la señal es débil, el móvil sabe que la pérdida de ruta es mayor y transmite alta potencia.

El proceso descrito anteriormente se llama open loop power controlya que está controlado solo por el propio móvil. El control de potencia de bucle abierto comienza cuando el primer móvil intenta comunicarse con la estación base.

Este control de potencia se utiliza para compensar los efectos de sombreado de las variables lentas. Sin embargo, dado que los enlaces trasero y delantero están en frecuencias diferentes, la potencia de transmisión estimada no proporciona una solución precisa para el control de potencia debido a la pérdida de ruta hacia la parte delantera de la estación base. Este control de potencia falla o es demasiado lento para los canales de desvanecimiento rápido de Rayleigh.

El poder del control de circuito cerrado se utiliza para compensar la rápida decoloración de Rayleigh. Esta vez, la potencia de transmisión móvil está controlada por la estación base. Para este propósito, la estación base monitorea continuamente la calidad de la señal del enlace inverso. Si la calidad de la conexión es baja, le dice al móvil que aumente su potencia; y si la calidad de la conexión es muy alta, el controlador de la estación base móvil reduce su potencia.

Control de potencia del enlace directo

De manera similar, para el control de potencia del enlace inverso, el control de potencia del enlace directo también es necesario para mantener la calidad del enlace directo a un nivel especificado. Esta vez, el móvil monitorea la calidad del enlace directo e indica a la estación base que se encienda o apague. Este control de potencia no tiene ningún efecto sobre el problema cercano a lejano. Todas las señales se difuminan juntas al mismo nivel de potencia cuando llegan al móvil. En resumen, no hay problema de cerca de lejos en el enlace directo.

Efecto del control de potencia

Mediante el control de la potencia de transmisión, el usuario puede obtener un entorno de comunicación constante independientemente de la ubicación. El usuario que está lejos de la estación base envía una potencia de transmisión más alta que el usuario que está más cerca de la estación base. Además, mediante este control de potencia de transmisión, puede reducir los efectos del desvanecimiento. Esto significa que la variación de la potencia recibida debido al desvanecimiento puede suprimirse mediante el control de potencia de transmisión.

• El control de potencia es capaz de compensar la fluctuación del desvanecimiento.
• La potencia recibida de todos los MS se controla para que sea igual.
• El problema de Near-Far es mitigado por el control de potencia.

La principal ventaja de capacidad de CDMA es que reutiliza la misma frecuencia asignada en cada sector de cada celda. En IS-136 y sistemas celulares analógicos, hay un factor de repetición de siete celdas, con tres sectores. Esto significa que solo uno de cada 21 canales está disponible para cada sector. CDAM está diseñado para compartir la misma frecuencia en cada sector de cada celda. Para cada usuario que usa codificación cdma2000 en lugar de IS-95, el sistema es más eficiente.

En FDMA o TDMA, el recurso de radio se asigna para no interferir entre las celdas vecinas:

• Las celdas vecinas no pueden utilizar la misma banda de frecuencia (idéntica) (o intervalo de tiempo).
• La figura de la izquierda muestra la asignación de celda simple con siete bandas de frecuencia.

En la situación real, debido a la complicada propagación de radio y la asignación irregular de células, no es fácil asignar la frecuencia (o intervalo de tiempo) de manera adecuada.

En un sistema CDMA en contra de esto, dado que todos los usuarios comparten la misma frecuencia, la disposición de la frecuencia no es un problema. Ésta es la mayor ventaja de la tecnología CDMA.

En CDMA, se pueden usar recursos de radio idénticos entre todas las células, porque los canales CDMA usan la misma frecuencia simultáneamente.

• La asignación de frecuencia en CDMA no es necesaria.
• En este sentido, el sistema celular CDMA es fácil de diseñar.

Siempre que un abonado celular pasa de una estación base a otra, la red cambia automáticamente a la otra estación base respectiva y mantiene la responsabilidad de la cobertura. Este comportamiento se llama "traspaso" (traspaso) o "traspaso" (traspaso).

Mientras que en los sistemas FDMA y TDMA, utiliza una frecuencia diferente para comunicarse con la estación base de esa área. Es decir, habrá un cambio de frecuencia de una frecuencia a otra, y durante el cambio, habrá un ligero corte de comunicación, que se denomina como"hard handoff" (Traspaso difícil) o "hard handover" (Traspaso duro).

Transferencia dura

En el sistema celular FDMA o TDMA, se puede establecer una nueva comunicación después de interrumpir la comunicación actual en el momento de la transferencia. La comunicación entre MS y BS se interrumpe en el momento de cambiar la frecuencia o intervalo de tiempo.

Transferencia suave

Los sistemas celulares rastrean las estaciones móviles para mantener sus enlaces de comunicación. Cuando la estación móvil va a una celda vecina, el enlace de comunicación cambia de la celda actual a la celda vecina.

Cuando un móvil entra en una nueva área (desde la estación base a otra estación base), el móvil es el segundo piloto de suficiente potencia al enviar el mensaje a la fuerza del conductor a la primera estación base. La estación base notifica al MTSO y luego el MTSO solicita nuevosWalsh code assignment de la segunda estación base.

• Los controles de la primera estación base con una nueva transferencia progresiva de asignación Walsh MTSO luego envía un enlace terrestre a la segunda estación base. El móvil funciona con dos estaciones base y MTSO selecciona el estado de mejor calidad cada 20 ms.

• La potencia baja en la estación móvil por la primera BS y el móvil envía un mensaje de intensidad piloto, luego la primera transmisión BS se detiene y libera el canal. Y el canal de tráfico continúa en la segunda estación base.

• En el sistema celular CDMA, la comunicación no se interrumpe en el momento en que se realiza la transferencia, porque no se requiere la frecuencia de conmutación o el intervalo de tiempo.

Note- Una secuencia de Walsh es parte de los códigos ortogonales, mientras que otras secuencias como PN, Gold y Kasami son secuencias de registro de desplazamiento. En caso de que se asignen códigos ortogonales a los usuarios, la salida del correlacionador en el receptor será cero excepto la secuencia deseada, mientras que el receptor de secuencia directa síncrona recibe la misma secuencia de código que se transmitió, por lo que no hay cambio de tiempo entre los usuarios.

Una señal CDMA experimenta señales de alta interferencia distintas de las de los usuarios de CDMA. Esto toma dos formas de interferencia: interferencia de otros usuarios en la misma minicélula e interferencia de las celdas adyacentes. La interferencia total también incluye el ruido de fondo y otras señales espurias.

CDMA se basa en el uso de una forma de modulación de espectro ensanchado para codificar una señal para su transmisión y recuperación.

Fuentes de ruido

En la tecnología de espectro ensanchado, las señales de radio se distribuyen en una única banda de frecuencia ancha de 1,23 MHz. Cada suscriptor tiene códigos PN asignados. Las señales correspondientes a los códigos PN se decodifican y procesan. Las señales que no contienen coincidencias de código se tratan como ruido y se ignoran.

Procesamiento de señal: Recibir

CDMA comienza con una señal de banda estrecha codificada; esto se extiende con el uso de los códigos PN a un ancho de banda de 1,23 MHz.

Cuando se recibe la señal, se filtra y se procesa para recuperar la señal deseada. Un correlador elimina las fuentes de interferencia porque no están correlacionadas con el tratamiento de señal deseado. Con este método, el número de llamadas CDMA puede ocupar el mismo espectro de frecuencia simultáneamente.

Tasa de error de cuadro

El número de errores de transmisión, medido en términos de tasa de error de trama (FER). Aumenta con el número de llamadas. Para superar este problema, la minicélula y el sitio móvil pueden aumentar la potencia hasta que el sitio móvil o la minicélula puedan encenderse más para reducir la FER a una cantidad aceptable. Este evento proporciona un límite suave de llamadas desde una minicélula en particular y depende de:

• El piso de ruido interferencia natural y provocada por el hombre.
• Interferencia de llamadas en esta minicélula.
• Interferencia de llamadas en otras celdas.

Potencia por código Walsh

El bit de control de potencia se utiliza durante el procesamiento de llamadas para mantener la potencia relativa de cada canal de tráfico activo individual y encender o apagar para mantener mediciones FER aceptables por parte del móvil en el canal. Esta potencia se expresa en términos de unidades de ganancia digital.

Las siguientes acciones se pueden ver en la ruta de transmisión:

• El paquete de voz digital de baja tasa de bits de la PSU2 (unidad de conmutación de paquetes 2 en el conmutador 5ESS) se propaga mediante un código Walsh en la minicélula.

• La frecuencia portadora de transmisión de RF está modulada por la señal extendida.

• Se transmite la señal de espectro ensanchado de secuencia directa.

Las siguientes acciones se pueden ver en la ruta de recepción:

• Se recibe la señal de espectro ensanchado de secuencia directa.

• La señal se demodula utilizando la frecuencia portadora de recepción de RF.

• La señal se desvanece utilizando el mismo código de Walsh.

• Un detector de bits restaura la señal decodificada a una representación razonable del patrón de voz original.