CDMA-クイックガイド

CDMAとは何ですか?

Code Division Multiple Access(CDMA)は、モバイル通信に使用されるデジタルセルラーテクノロジーです。CDMAは、cdmaOne、CDMA2000、WCDMAなどのアクセス方式が構築されている基盤です。CDMAセルラーシステムはFDMAやTDMAよりも優れていると見なされているため、CDMAは、効率的で堅牢かつ安全な無線通信システムの構築において重要な役割を果たしています。

簡単な例え

CDMAの概念を理解するために簡単な例えを見てみましょう。教室に数人の生徒が集まって、同時に話し合いたいと仮定します。全員が同時に話し始めても、何も聞こえません。彼らは交代で話すか、異なる言語を使ってコミュニケーションをとる必要があります。

2番目のオプションはCDMAと非常によく似ています。同じ言語を話す学生はお互いを理解できますが、他の言語はノイズとして認識され、拒否されます。同様に、無線CDMAでは、ユーザーの各グループに共有コードが与えられます。多くのコードが同じチャネルを占有しますが、特定のコードに関連付けられているユーザーのみが通信できます。

CDMAの顕著な特徴

スペクトラム拡散技術に基づくCDMAには、次の顕著な特徴があります。

  • CDMAでは、すべてのチャネルが利用可能な全スペクトルを使用します。

  • 個々の会話は、疑似ランダムデジタルシーケンスでエンコードされ、広い周波数範囲を使用して送信されます。

  • CDMAは一貫して音声およびデータ通信の容量を向上させ、より多くの加入者がいつでも接続できるようにします。

  • CDMAは、3Gテクノロジーが構築されている一般的なプラットフォームです。3Gの場合、CDMAは1xEV-DOおよびEV-DVを使用します。

第3世代の標準

CDMA2000は、周波数分割複信-マルチキャリア(FDD-MC)モードを使用します。ここで、マルチキャリアとは、N×1.25 MHzチャネルをN個の既存のIS-95キャリアにオーバーレイするか、占有されていないスペクトルに展開することを意味します。CDMA2000には以下が含まれます-

  • 1x — 1.2288Mcpsの拡散率を使用します。

  • 3x —3×1.2288Mcpsまたは3.6864Mcpsの拡散率を使用します。

  • 1xEV-DO(1x Evolution –データ最適化)—データ用に最適化された1.2288Mcpsの拡散率を使用します。

  • WCDMA / FDD-DS —広帯域CDMA(WCDMA)周波数分割複信-直接シーケンス拡散(FDD-DS)モード。これには、単一の5MHzチャネルがあります。WCDMAは、チャネルごとに1つのキャリアを使用し、3.84Mcpsの拡散レートを採用しています。

CDMA開発グループ(CDG)

1993年12月に設立されたCDMA開発グループ(CDG)は、企業の国際コンソーシアムです。連携して、高度な無線通信システムの成長と進化をリードします。

CDGは、サービスプロバイダー、インフラストラクチャメーカー、デバイスベンダー、テスト機器ベンダー、アプリケーション開発者、およびコンテンツプロバイダーで構成されています。そのメンバーは、補完システムCDMA2000および4Gの開発に関する技術要件を共同で定義します。さらに、他の新しいワイヤレステクノロジーとの相互運用性は、世界中の消費者や企業がワイヤレス製品やサービスを利用できるようにすることを目的としています。

IMT-2000システム

CDMAチャネルは、フォワードチャネルとリバースチャネルに大別できます。この章では、これらのチャネルの機能について説明します。

フォワードチャネル

フォワードチャネルは、通信またはモバイルからセルへのダウンリンクパスの方向です。次のチャネルが含まれています-

  • Pilot Channel−パイロットチャネルは参照チャネルです。移動局を使用して時間を取得し、コヒーレント復調の位相基準として使用します。これは、各アクティブCDMA周波数で各基地局によって継続的に送信されます。そして、各移動局はこの信号を継続的に追跡します。

  • Sync Channel−同期チャネルは、時間とシステム構成に関する情報を移動局に提供する単一の繰り返しメッセージを伝送します。同様に、移動局は、ショートコードに同期することにより、正確なシステム時刻を取得できます。

  • Paging Channel−ページングチャネルの主な目的は、ページ、つまり着信の通知を移動局に送信することです。基地局はこれらのページを使用して、システムオーバーヘッド情報と移動局固有のメッセージを送信します。

  • Forward Traffic Channel−転送トラフィックチャネルはコードチャネルです。これは、通話、通常は音声およびシグナリングトラフィックを個々のユーザーに割り当てるために使用されます。

リバースチャネル

リバースチャネルは、モバイルからセルへの通信方向またはアップリンクパスです。以下のチャネルで構成されています-

  • Access Channel−アクセスチャネルは、基地局との通信を確立するため、またはページングチャネルメッセージに応答するために移動局によって使用されます。アクセスチャネルは、呼び出し、ページへの応答、登録などの短いシグナリングメッセージ交換に使用されます。

  • Reverse Traffic Channel −リバーストラフィックチャネルは、個々のユーザーが実際の通話で使用して、単一の移動局から1つ以上の基地局にトラフィックを送信します。

FDDまたはTDDモードのいずれかで動作する可能性により、さまざまな地域での周波数割り当てに応じて利用可能なスペクトルを効率的に使用できます。

周波数分割複信

アップリンクとダウンリンクの送信で2つの別々の周波数帯域を使用するデュプレックス方式-

  • Uplink − 1920 MHz〜1980 MHz

  • Downlink − 2110 MHz〜2170 MHz

  • Bandwidth −各キャリアは5MHz広帯域の中心にあります

チャネル分離

調整可能な5MHzの公称値。

チャネルラスター

200 kHz(中心周波数は200 kHzの倍数である必要があります)。

Tx-Rx周波数分離

公称値は​​190MHzです。この値は、固定または可変のいずれかです(最小134.8 MHz、最大245.2 MHz)。

チャンネル番号

搬送周波数は、UTRA絶対無線周波数チャネル番号(UARFCN)によって指定されます。この番号は、BCCH論理チャネル上のネットワーク(アップリンクおよびダウンリンク用)によって送信され、Nu = 5 *(周波数アップリンクMHz)およびND = 5 *(周波数ダウンリンクMHz)によって定義されます。

時分割複信

時分割複信は、同期された時間間隔を使用して、アップリンクとダウンリンクの送信を同じ周波数で伝送する手法です。キャリアは5MHz帯域を使用しますが、3GPP(1.28 Mcps)によって調査中の低チップレートソリューションがあります。TDDで使用可能な周波数帯域は、1900〜1920 MHzおよび2010〜2025MHzです。

無線リンクの二重方式

時分割複信の場合、順方向リンク周波数は逆方向リンク周波数と同じです。各リンクでは、ピンポンゲームのように、信号が順番に連続して送信されます。

TDDシステムの例

TDDは、送信と受信の両方に単一の周波数帯域を使用します。さらに、送信操作と受信操作に交互のタイムスロットを割り当てることにより、帯域を共有します。送信される情報は、音声、ビデオ、またはビットシリアル形式のコンピュータデータです。各時間間隔は1バイト長にすることも、数バイトの一部にすることもできます。

TDDは、時間の経過とともに送信ステーションと受信ステーションのデータを交互に表示します。タイムスロットは可変長にすることができます。高速データの性質上、通信当事者は送信が断続的であることを意味することはできません。同時として表示される送信は、実際には互いに競合しています。デジタルでアナログ音声に変換され、全二重ではないとは誰も言えません。

一部のTDDシステムでは、代替の時間間隔が同じ期間であるか、DLとULの両方があります。ただし、システムは対称50/50である必要はありません。システムは、必要に応じて非対称にすることができます。

たとえば、インターネットにアクセスしている間、ダウンロード速度は通常、アップロード速度よりも速くなります。ほとんどの機器は、ダウンロード速度がアップロード速度よりも速い非同期モードで動作します。ダウンロード速度がアップロード速度よりも速い場合、アップロードに必要なタイムスロットは少なくなります。一部のTDD形式は、時間間隔または期間の数が必要に応じてオンザフライで変更されたときに動的な帯域幅割り当てを提供します。

TDDの本当の利点は、周波数スペクトルの単一チャネルのみであり、タイムスロットを使用して間隔が設定されるため、バンドガードやチャネル分離を必要としないことです。欠点は、TDDの実装を成功させるにはタイミングシステムが必要なことです。送信機と受信機の両方の正確なタイミングは、時間間隔が重複したり、他の間隔と干渉したりしないようにするために必要です。

多くの場合、タイミングはGPS原子時計規格固有の導関数に同期されます。重複を避けるために、タイムスロット間のガードタイムも必要です。この時間は、一般に、通信チャネルでの送受信処理時間(送受信切り替え時間)と伝送遅延(待ち時間)に等しくなります。

周波数分割複信

周波数分割複信(FDD)では、順方向リンク周波数は逆方向リンク周波数と同じではありません。各リンクでは、信号は継続的に並列に送信されます。

FDDシステムの例

FDDには、アップリンクチャネルとダウンリンクチャネルに2つの対称的なスペクトルセグメントが必要です。

送信機と受信機が非常に近接して同時に動作する携帯電話では、受信機は送信機からの信号をできるだけ多くフィルタリングする必要があります。スペクトルのより多くの分離、最も効果的なフィルター。

FDDは多くの周波数スペクトルを使用します。通常、必要なTDDスペクトルの2倍です。さらに、チャネルの送信と受信の間に適切なスペクトル分離が必要です。これらのバンドは言い続けます-それは使用できません、彼らは不必要です。スペクトルの不足とコストを考えると、それらは本当の欠点です。

FDDの使用

FDDは、さまざまな携帯電話システムで広く使用されています。一部のシステムでは、セルサイトタワーからデバイスへのダウンリンク(DL)スペクトルとして、869〜894MHzの帯域が使用されます。また、824〜849 MHzの帯域は、セルサイトでのハンドセットのアップリンク(UL)スペクトルとして使用されます。

FDDは、ケーブルTVシステムのように、送信チャネルと受信チャネルにケーブルスペクトルのさまざまな部分が与えられているケーブルでも機能します。また、フィルターはチャネルを分離するために使用されます。

FDDのデメリット

FDDの欠点は、複数のアンテナ、複数の入出力(MIMO)、ビームフォーミングなどの特別な手法を使用できないことです。これらのテクノロジーは、データレートを向上させるための新しい戦略であるロングタームエボリューション(LTE)4G携帯電話の重要な要素です。アンテナスペクトルの両方のセットをカバーするのに十分な帯域幅を作ることは困難です。回路の複雑な動的調整が必要です。

複数のアクセス方法

無線チャネルは、地理的領域内の複数のユーザーによって共有される通信媒体です。移動局は、情報フローを送信するための周波数リソースをめぐって互いに競合しています。複数のユーザーの同時アクセスを制御する他の手段がないと、衝突が発生する可能性があります。衝突は携帯電話などのコネクション型通信には望ましくないため、個人/モバイル加入者ステーションには、要求に応じて専用チャネルを割り当てる必要があります。

すべてのユーザーでワイヤレスリソースを共有するモバイル通信は、ユーザーを識別するために通信する必要があります。ユーザーを識別する際に、受信ステーション内の複数の送信ステーションの電波を受信する「マルチアクセス」(マルチアクセス)と呼ばれます(次の図を参照)。

周波数分割多元接続(FDMA)は、最も一般的なアナログ多元接続方式の1つです。周波数帯域は、各会話が異なる周波数で実行されるように、等しい帯域幅のチャネルに分割されます(下の図を参照)。

FDMAの概要

FDMA方式では、チャネル間のクロストークを最小限に抑えるために、隣接する信号スペクトル間にガードバンドが使用されます。特定の周波数帯が1人に与えられ、受信側の各周波数を識別することによって受信されます。第一世代のアナログ携帯電話でよく使われます。

FDMAの利点

FDMAシステムは、平均遅延拡散と比較して低いビットレート(長いシンボル時間)を使用するため、次の利点があります。

  • ビットレート情報を減らし、効率的な数値コードを使用すると容量が増えます。

  • コストを削減し、符号間干渉(ISI)を低減します

  • イコライゼーションは必要ありません。

  • FDMAシステムは簡単に実装できます。音声エンコーダおよびビットレート削減に関する改善を容易に組み込むことができるようにシステムを構成することができる。

  • 送信は連続的であるため、同期とフレーミングに必要なビット数は少なくなります。

FDMAのデメリット

FDMAにはいくつかの利点がありますが、以下に示すいくつかの欠点もあります。

  • アナログシステムと大きな違いはありません。容量の改善は、信号対干渉の低減、または信号対ノイズ比(SNR)に依存します。

  • チャネルあたりの最大流量は固定されており、小さいです。

  • ガードバンドは容量の浪費につながります。

  • ハードウェアは狭帯域フィルターを意味しますが、これはVLSIでは実現できないため、コストが増加します。

時分割多元接続(TDMA)は、デジタル携帯電話通信技術です。これにより、多くのユーザーが干渉なしに同じ周波数を共有できるようになります。そのテクノロジーは、信号をさまざまなタイムスロットに分割し、データ伝送容量を増やします。

TDMAの概要

時分割多元接続(TDMA)は、送信機と受信機の間で正確な同期が必要なため、複雑なテクノロジーです。TDMAは、デジタル移動無線システムで使用されます。個々の移動局は、時間間隔専用の周波数を周期的に割り当てます。

ほとんどの場合、一定期間のシステム帯域幅全体がステーションに割り当てられません。ただし、システムの周波数はサブバンドに分割され、TDMAは各サブバンドの多元接続に使用されます。サブバンドはとして知られていますcarrier frequencies。この技術を使用するモバイルシステムは、multi-carrier systems

次の例では、周波数帯域が3人のユーザーによって共有されています。各ユーザーには明確な割り当てがありますtimeslotsデータを送受信します。この例では、ユーザー‘B’ ユーザーの後に送信 ‘A,’ およびユーザー ‘C’その後送信します。このように、バースト通信によりピーク電力が問題となり、大きくなります。

FDMAおよびTDMA

これはマルチキャリアTDMAシステムです。25 MHzの周波数範囲は、各kHzの124個のシングルチェーン(キャリア周波数200)帯域幅を保持します。これらの各周波数チャネルには、8つのTDMA会話チャネルが含まれています。したがって、移動局に割り当てられたタイムスロットと周波数のシーケンスは、TDMAシステムの物理チャネルです。各タイムスロットで、移動局はデータパケットを送信します。

移動局のタイムスロットに割り当てられた期間は、キャリア周波数のTDMAチャネルの数も決定します。タイムスロットの期間は、いわゆるTDMAフレームで結合されます。キャリア周波数で送信されるTDMA信号は、通常、FDMA信号よりも多くの帯域幅を必要とします。複数回使用するため、総データレートはさらに高くなるはずです。

TDMAの利点

これがTDMAのいくつかの注目すべき利点のリストです-

  • 柔軟なレートを許可します(つまり、複数のスロットをユーザーに割り当てることができます。たとえば、時間間隔ごとに32Kbpsが変換され、ユーザーにはフレームごとに2つの64 Kbpsスロットが割り当てられます)。

  • 突風または可変ビットレートのトラフィックに耐えることができます。ユーザーに割り当てられるスロットの数は、フレームごとに変更できます(たとえば、フレーム1の2つのスロット、フレーム2の3つのスロット、フレーム3の1つのスロット、ノッチ4のフレーム0など)。

  • 広帯域システムにはガードバンドは必要ありません。

  • 広帯域システムには狭帯域フィルターは必要ありません。

TDMAのデメリット

TDMAのデメリットは次のとおりです。

  • ブロードバンドシステムの高いデータレートには、複雑なイコライゼーションが必要です。

  • バーストモードのため、同期と監視のために多数の追加ビットが必要です。

  • 不正確な時間(クロックの不安定性による)に対応するために、各スロットに呼び出し時間が必要です。

  • 高ビットレートで動作する電子機器は、エネルギー消費を増加させます。

  • 短いスロット内で同期するには、複雑な信号処理が必要です。

符号分割多元接続(CDMA)は、さまざまな信号が単一の伝送チャネルを占有するのを容易にする一種の多重化です。利用可能な帯域幅の使用を最適化します。この技術は、800 MHz〜1.9 GHzの範囲の帯域の極超短波(UHF)携帯電話システムで一般的に使用されています。

CDMAの概要

符号分割多元接続システムは、時間および周波数多重化とは大きく異なります。このシステムでは、ユーザーは全期間にわたって全帯域幅にアクセスできます。基本的な原則は、異なるCDMAコードを使用して異なるユーザーを区別することです。

一般的に使用される技術は、直接シーケンススペクトラム拡散変調(DS-CDMA)、周波数ホッピング、または混合CDMA検出(JDCDMA)です。ここでは、広い帯域幅に広がる信号が生成されます。と呼ばれるコードspreading codeこのアクションを実行するために使用されます。互いに直交するコードのグループを使用して、異なる直交コードを持つ他の多くの信号の存在下で、特定のコードを持つ信号を選択することが可能です。

CDMAはどのように機能しますか?

CDMAでは、各音声パケットを2つのPNコードで処理することにより、1.2288MHzチャネルで最大61人の同時ユーザーを許可します。呼び出しと理論上の制限を区別するために利用できる64のウォルシュコードがあります。運用上の制限と品質の問題により、呼び出しの最大数がこの値よりいくらか少なくなります。

実際、異なる拡散コードを持つ多くの異なる「信号」ベースバンドを同じキャリアで変調して、多くの異なるユーザーをサポートできるようにすることができます。異なる直交コードを使用すると、信号間の干渉が最小限に抑えられます。逆に、信号が複数の移動局から受信される場合、基地局は、異なる直交拡散コードを持っているため、それぞれを分離することができます。

次の図は、CDMAシステムの技術を示しています。伝播中、すべてのユーザーの信号を混合しましたが、それによって、受信側の送信時に使用されたコードと同じコードを使用します。各ユーザーの信号のみを取り出すことができます。

CDMA容量

CDMA容量を決定する要因は次のとおりです。

  • 処理ゲイン
  • 信号対雑音比
  • 音声活動係数
  • 周波数再利用効率

CDMAの容量はソフトで、CDMAには各周波数にすべてのユーザーがいて、ユーザーはコードで区切られています。これは、CDMAがノイズと干渉の存在下で動作することを意味します。

さらに、隣接するセルは同じ周波数を使用します。つまり、再利用はありません。したがって、CDMA容量の計算は非常に簡単です。セルにコードチャネルがなく、セルが乗算されていません。しかし、それはそれほど単純ではありません。利用できないコードチャネルは64ですが、CDMA周波数が同じであるため、1回使用できない場合があります。

一元化された方法

  • CDMAで使用される帯域は、824 MHz〜894 MHz(50 MHz + 20 MHzの間隔)です。
  • 周波数チャネルはコードチャネルに分割されます。
  • 1.25MHzのFDMAチャネルは64のコードチャネルに分割されます。

処理ゲイン

CDMAはスペクトラム拡散技術です。各データビットは、コードシーケンスによって拡散されます。これは、ビットあたりのエネルギーも増加することを意味します。これは、私たちがこれを得るということを意味します。

P(ゲイン)= 10log(W / R)

Wは拡散率です

Rはデータレートです

CDMAの場合P(ゲイン)= 10 log(1228800/9600)= 21dB

これはゲイン係数であり、実際のデータ伝搬速度です。平均して、一般的な伝送条件では、適切な音声品質を得るために7dBの信号対雑音比が必要です。

比率に換算すると、信号はノイズの5倍の強度が必要です。

実際の処理ゲイン= P(ゲイン)-SNR

= 21 – 7 = 14dB

CDMAは可変レートコーダーを使用します

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

したがって、CDMAは100%周波数を再利用します。周囲のセルで同じ周波数を使用すると、追加の干渉が発生します。

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

CDMAの利点

CDMAの容量はソフトです。コードの数が多いほど、ユーザーの数も多くなります。以下の利点があります-

  • CDMAは、遠方からの影響を受けるため、厳密な電力制御が必要です。言い換えれば、同じ電力で送信している基地局の近くのユーザーは、後者の信号を溺れさせます。すべての信号は、受信機でほぼ等しい電力を持っている必要があります

  • レーキ受信機を使用して、信号の受信を改善できます。信号(マルチパス信号)の遅延バージョン(チップ以降)を収集して、ビットレベルでの決定に使用できます。

  • 柔軟な転送を使用できます。モバイル基地局は、オペレーターを変更せずに切り替えることができます。2つの基地局がモバイル信号を受信し、モバイルが2つの基地局から信号を受信します。

  • トランスミッションバースト-干渉を低減します。

CDMAのデメリット

CDMAを使用することの欠点は次のとおりです。

  • コード長は慎重に選択する必要があります。コード長が長いと、遅延が発生したり、干渉が発生したりする可能性があります。

  • 時間の同期が必要です。

  • 段階的な転送は、無線リソースの使用を増やし、容量を減らす可能性があります。

  • 基地局との間で送受信される電力の合計には、常に厳密な電力制御が必要です。これにより、複数のハンドオーバーが発生する可能性があります。

CDMAネットワークは、CDMA技術を規制することを目的としたシステムです。これには、基地局から送信アンテナ、受信アンテナ、モバイルスイッチングセンターまでのすべての側面と機能が含まれます。

CDMAネットワークの概要

基地局は、CDMAネットワークの重要な要素です。基地局は、と呼ばれる小さな地理的領域をカバーしていますcell。セルは、全方向性またはセクター型の場合があります。各基地局には、セルごとに送信アンテナと2つの受信アンテナがあります。セルごとに2つの受信アンテナが使用されます。spatial diversity。多くのアプリケーションでは、複数の基地局を制御するBSC(基地局コントローラー)です。

携帯電話のデータレートは13kbpsまたは8kbpsであり、ISDNではありませんが、モバイルスイッチングセンター(MSC)であるスイッチは通常64kbpsに切り替えられます。したがって、切り替える前に、このモバイルデータレートを64kbpsに変換する必要があります。これは、メンバーによって達成されます。transcoder。トランスコーダは、個別の要素にすることも、各基地局またはMSCに配置することもできます。

All base stations are connected to the MSC, which is the mobile switching center. MSC is the entity that manages the establishment, connection, maintenance, and disposal of calls within the network and also with the outside world.

MSC also has a database called HLR/AC, which is a home location register/authentication center. HLR is the database, which maintains the database of all network subscribers. AC Authentication Centre is the part of the security of the HLR, which some algorithms to examine mobile phones.

The MSC is connected to the outside world, i.e. the fixed line network. MSC can also be connected to several other MSCs.

CDMA Identities

Network Identities −

  • SID (System Identity)
  • NID (Network Identity)

Mobile Station Identities −

  • ESN (Electronic Serial Number)
  • Permuted ESN
  • IMSI (International Mobile Station Identity)
  • IMSI_S
  • IMSI_11_12
  • Station Class Mark

System and Network Identity

A base station is a member of a cellular system and a network. A network is a subset of a system. The systems are installed with an identification called Identification System (CIS). The networks with a system receiving is Network identification (NID). It is a uniquely identified network pair of (SID, NID). The mobile station has a list of one or more home (non-roaming) pairs (SID, NID).

SID

A system identification indicator 15 bits (SID) is stored in a mobile station. It is used to determine the host system of the mobile stations. The bit allocation of the system identification indicator is shown below.

The distribution of international codes (INTL) (bits 14 and 13) is also shown in the table. Bits 12-0 is assigned to each US system by the FCC for non-US countries. The bit allocation will be made by local regulatory authorities.

NID

NID has a range of 0-65535 reserved values. Value of 65535 in a SID means, NID pair is to indicate that the Mobile Station considers the entire SID as home.

Systems and Networks

A mobile station has a list of one or more home (non-roaming) pairs (SID, NID). A mobile station is roaming when the base station broadcast (SID, NID) pair does not match with one of the non-roaming mobile stations (SID, NID) pairs.

A mobile station is a foreign NID roamer −

  • if the mobile station is roaming and there are some (SID, NID) pair in the mobile stations (SID, NID) list that corresponds to SID.

  • if the mobile station is roaming and there are some (SID, NID) pair in the mobile stations (SID, NID) list for which no matching SID is available (means a mobile station has roaming customer foreign SID).

Electronic Serial Number (ESN)

ESN is a 32-bit binary number that uniquely identifies the mobile station in a CDMA cellular system. It should be set at the factory and cannot be easily changed in the field. Changing the ESN will require special equipment, not normally available to subscribers. The bit allocation of ESN is shown below −

The circuit that provides the ESN must be isolated so that no one can contact and tamper. Attempts to change the ESN circuit should make the mobile station inoperative. At the time of the issuance of the initial acceptance, the manufacturer must be assigned a code Manufacturers (MFR) in the eight most significant bits (bits 31-24 bits) 32-bit serial number. Bits 23-18 are reserved (initially zero). And, every manufacturer only allocates 17 bits to 0. When a manufacturer has used almost all possible combinations of serial numbers in bits 17-0, the manufacturer may submit a notification to the FCC. The FCC will assign the next sequential binary number in the reserve block (bits 23 through).

Permuted ESN

CDMA is a spread spectrum technique where multiple users to access the system at the same example in a cell, and of course on the same frequency. Therefore, it discriminates the users on the reverse link (i.e. information from MS to the base station). It spreads information using codes that are unique to the mobile station in all the CDMA cellular systems. This code has an element that is the ESN, but it doesn’t use the ESN in the same format instead, it uses an ESN swapped.

If there are two mobiles in a cell of the same brand and have consecutive serial numbers and for the receiver of the base station, it becomes difficult to connect them. Therefore, to avoid a strong correlation between the long codes corresponding to successive ESN, we use permuted ESNs.

International Mobile Station Identity (IMSI)

Mobile stations are identified by the identity of the international mobile station Identity (IMSI). The IMSI consists of up to 10 to 15 numeric digits. The first three digits of the IMSI are the country code of the mobile (MCC), the remaining digits are the National NMSI mobile station identity. The NMSI consists of the mobile network code (MNC) and the mobile station identification number (SIDS).

MCC MSN MSIN
NMSI
IMSI ≤15 digits
  • MCC: Mobile Country Code
  • MNC: Mobile Network Code
  • MSIN: Mobile Station Identification
  • NMSI: National Mobile Station Identity

An IMSI that is 15 digits in length is called a class 0 IMSI (NMSI is the 12 digits in length). IMSI, which is less than 15 digits in length, is called a class 1 IMSI (NMSI the length is less than 12 counts). For CDMA operation, the same IMSI may be registered in multiple mobile stations. Individual systems may or may not allow these capabilities. The management of these functions is a function of the base station and the system operator.

Rake Receiver

Due to the reflection on the challenges of a broadband, radio channel can consists of many copies (multipath), signals originally transmitted with different amplitude, phase, and delay. If the signal components arrive over a chip period of each other, a rake receiver may be used to adjust and combine. The Rake receiver uses a principle of diversity through multiple paths. The figure given below shows the Rake receiver scheme.

The Rake receiver processes several multipath signals components. The correlator outputs are combined to achieve better reliability and communication performance. Bit decision on the basis of a single correlation can produce a large bit error rate as multipath component processed by the fact that the correlator can be damaged by discoloration. If the output of a correlator is corrupted by fading, the other cannot be, and the corrupt signal can be reduced by the weighting process.

Walsh Code

Walsh Codes are most commonly used in the orthogonal codes of CDMA applications. These codes correspond to lines of a special square matrix called the Hadamard matrix. For a set of Walsh codes of length N, it consists of n lines to form a square matrix of n × n Walsh code.

The IS-95 system uses 64 Walsh function matrix 64. The first line of this matrix contains a string of all zeros with each of the following lines containing different combinations of bit 0 and 1. Each line is orthogonal and equal representation for binary bits. When implemented with the CDMA system, each mobile user uses one of the 64 sequences of rows in the matrix as a spreading code. And, it provides zero cross-correlation among all the other users. This matrix is defined recursively as follows −

Where n is a power of 2 and indicates the different dimensions of the matrix W. Further, n represents the logic NOT operation on all bits in this matrix. The three matrices W2, W4, and W8, respectively show the Walsh function for the dimension 2, 4, and 8.

Each line of the 64 Walsh matrix 64 corresponds to a channel number. The channel number 0 is mapped to the first row of the Walsh matrix, which is the code of all zeros. This channel is also known as the pilot channel and is used to form and to estimate the impulse response of a mobile radio channel.

To calculate the cross-correlation between the sequences, we will need to convert the bits into the matrix to form the antithesis of ± 1 values. However, all users on the same CDMA channel can be synchronized with an accuracy of one chip interval using a common long PN sequence. It also functions as a data scrambler.

  • Walsh Code is a group of spreading codes having good autocorrelation properties and poor cross correlation properties. Walsh codes are the backbone of CDMA systems and are used to develop the individual channels in CDMA.

  • For IS-95, there are 64 codes available.

    • Code `0’ is used as the pilot and code `32’ is used for synchronization.

    • Codes 1 through 7 are used for control channels, and the remaining codes are available for traffic channels. Codes 2 to 7 are also available for traffic channels if they are not needed.

  • For cdma2000, multitude of Walsh codes exist, which vary in length to accommodate the different data rates and Spreading Factors of the different Radio Configurations.

  • One of the 64 orthogonal bit pattern at a rate of 1.2288 Mcps.

  • Walsh codes are used to identify the data for each individual transmission. In the forward link, they define forward code channels within a CDMA frequency.

  • In the reverse link, all 64 codes are used by each reverse channel to carry information.

Take a look at the following illustration. It shows how multiplexing is carried out using Walsh Code.

All technical modulation and demodulation strive for greater power and/or efficiency of bandwidth in a white Gaussian additive stationary noise channel. Since bandwidth is a limited resource, one of the primary design goals of all the modulation schemes is to minimize the bandwidth required for transmission. On the other hand, spread spectrum techniques use a transmission bandwidth that is order of the magnitude greater than the bandwidth required the minimum signal.

The advantage of spread spectrum technique is that — many users can simultaneously use the same bandwidth without interfering with each other. Therefore, spread spectrum is not economic when the number of users is less.

  • Spread spectrum is a form of wireless communications in which the frequency of the transmitted signal is deliberately varied resulting higher bandwidth.

  • Spread-spectrum is apparent in the Shannon and Hartley channel-capacity theorem −

    C = B × log2 (1 + S/N)

  • In the given equation, `C’ is the channel capacity in bits per second (bps), which is the maximum data rate for a theoretical bit-error rate (BER). ‘B’ is the required channel bandwidth in Hz, and S/N is the signal-to-noise power ratio.

  • Spread spectrum uses wideband, noise-like signals that are hard to detect, intercept, or demodulate. Additionally, spread-spectrum signals are harder to jam (interfere with) than narrow band signals.

  • Since spread-spectrum signals are so wide, they transmit at a much lower spectral power density, measured in watts per hertz, than narrow band transmitters. Spread-spectrum and narrowband signals can occupy the same band, with little or no interference. This capability is the main attraction for all the interest in spread spectrum today.

Points to Remember

  • The transmitted signal bandwidth is greater than the minimal information bandwidth, which is needed to transmit the signal successfully.

  • Some function other than the information itself is normally employed to determine the resultant transmitted bandwidth.

Following are the two types of spread spectrum techniques −

  • Direct Sequence and
  • Frequency Hopping.

Direct Sequence is adopted by CDMA.

Direct Sequence (DS)

Direct Sequence Code Division Multiple Access (DS-CDMA) is a technique to multiplex users by different codes. In this technique, the same bandwidth is used by different users. Each user is assigned with one its own spreading code. These sets of codes are divided into two classes −

  • Orthogonal Codes and
  • Non-Orthogonal Codes

Walsh sequences come into the first category which is Orthogonal Codes whereas other sequences i.e. PN, Gold, and Kasami are shift register sequences.

Orthogonal codes are assigned to the users, the output of the correlator in the receiver will be zero except the desired sequence. In synchronous direct sequence, the receiver receives the same code sequence which was transmitted so that there is no time shift between the users.

Demodulating DS Signals - 1

In order to demodulate DS signals, you need to know the code that was used at the time of transmission. In this example, by multiplying the code used in the transmission to the reception signal, we can get the transmitted signal.

In this example, multiple codes were used at the time of transmission (10,110,100) to the received signal. Here, we have calculated by using the law of two additives (Modulo 2 Addition). It is further demodulated by multiplying the code that was used at the time of this transmission, called the reverse diffusion (de-spreading). In the diagram given below, it can be seen that during the transmission of the data to the narrow band (Narrow Band) spectrum, the spectrum of the signal is dispread.

Demodulating DS Signals − 2

On the other hand, if you do not know the code that was used at the time of transmission, you will not be able to demodulate. Here, you are trying to demodulation in the code of different (10101010) and the time of transmission, but it has failed.

Even looking at the spectrum, it is spreading during the time of transmission. When it is passed through a band-pass filter (Band Path Filter), only this small signal remains and these are not demodulated.

Features of Spread Spectrum

As shown in the following figure, the power density of Spread Spectrum signals could be lower than the noise density. This is a wonderful feature that can keep the signals protected and maintain privacy.

By spreading the spectrum of the transmitted signal, one can reduce its power density such that it becomes less than the power density of the noise. In this way, it is possible to hide the signal in the noise. It can be demodulated if you know the code that was used to send the signal. In case the code is not known, then the received signal will remain hidden in the noise even after the demodulation.

DS-CDMA

DS code is used in CDMA. So far, it has been explained basic part of the spread spectrum communication. From here, we will explain how Direct Sequence Code Division Multiple Access (DS-CDMA) works.

The signal which is spread spectrum, can be demodulated only by a code used for transmission. By using this, the transmission signal of each user can be identified by the separate code when it receives the signal. In the given example, the spread signal of the user A at the code A, and diffused signal of user B at code B. Each of the signal when it receives are mixed. However, by the inverse diffuser (Despreadder), it identifies the signal of each user.

DS-CDMA System - Forward Link

DS-CDMA System - Reverse Link

Spreading Code

Cross-Correlation

Correlation is a method of measurement of how precisely a given signal matches with a desired code. In CDMA technology, each user is assigned with a different code, the code which is being assigned or chosen by the user is very important to modulate the signal because it is related to the performance of the CDMA system.

One will get best performance when there will be clear separation between the signal of desired users and signals of the other users. This separation is made by correlating the desired signal code which was locally generated and other received signals. If the signal matches with the code of the user, then the correlation function will be high and the system can extract that signal. If the user's desired code has nothing in common with the signal, the correlation should be as close to zero as possible (thus eliminating the signal); also known as cross correlation. So, there is a self-correlation (Self-Correlation) and cross-correlation (Cross-Correlation).

Properties of self-correlation and code are shown in the diagram given below where correlation between spreading code ‘A’ and spreading code ‘B’ is shown. In this example, the calculated correlation of spreading code ‘A (1010110001101001) and spreading code ‘B’ (1010100111001001) is given, while performing calculations in below example, the result has come to 6/16.

Preferable Codes

Preferable code is used in CDMA. There are different codes that can be used depending on the type of a system of CDMA. There are two types of system −

  • Synchronous (Synchronous) System and
  • Asynchronous (Asynchronous) System.

In a synchronous system, orthogonal codes (Orthogonal Code) can be used. In asynchronous system for this, such as pseudo-random code (Pseudo-random Noise) or Gold code is used.

In order to minimize mutual interference in DS-CDMA, the spreading codes with less cross-correlation should be chosen.

Synchronous DS-CDMA

  • Orthogonal Codes are appropriate. (Walsh code etc.)

Asynchronous DS-CDMA

  • Pseudo-random Noise (PN) codes/Maximum sequence
  • Gold Codes

Synchronous DS-CDMA

Synchronous CDMA Systems are realized in Point to Multi-point Systems. For example, Forward Link (Base Station to Mobile Station) in Mobile Phone.

Synchronization system is used in one-to-many (Point to Multipoint) systems. For example, at a given time, in a mobile communication system, a single base station (BTS) can communicate with multiple cell phones (forward link/downlink).

In this system, a transmission signal for all the users can communicate in synchronization. Means, "Synchronization" on this point is a sense that can be sent to align the top of each user signal. In this system, it is possible to use orthogonal codes and it is also possible to reduce mutual interference. And orthogonal codes, it is the sign, such as cross-correlation i.e. 0.

Asynchronous DS-CDMA

In asynchronous CDMA system, orthogonal codes have bad cross-correlation.

Unlike the signal from the base station, the signal from the mobile station to the base station, becomes the asynchronous system.

In an asynchronous system, somewhat mutual interference increases, but it uses the other codes such as PN code or Gold code.

Advantages of Spread Spectrum

Since the signal is spread over a wide frequency band, the power spectral density becomes very low, so other communication systems do not suffer from this kind of communication. However, the Gaussian noise increases. Given below is a list of a few major advantages of Spread Spectrum −

  • 多数のコードを生成できるため、マルチパスに同意でき、多数のユーザーが使用できます。

  • スペクトラム拡散では、ユーザーの制限はありませんが、FDMAテクノロジーではユーザーの制限があります。

  • セキュリティ-拡散コードを知らなければ、送信されたデータを回復することはほとんど不可能です。

  • 降順拒否-広い帯域幅がシステムで使用されているため。変形しにくいです。

PNシーケンス

DS-CDMAシステムは、2種類の拡散シーケンスを使用します。 PN sequences そして orthogonal codes。上記のように、PNシーケンスは疑似ランダムノイズジェネレータによって生成されます。これは、XORゲートとシフトレジスタで構成される単純なバイナリ線形フィードバックシフトレジスタです。このPNジェネレーターには、送信機と受信機の両方で同一のシーケンスを作成する機能があります。and retaining the desirable properties of the noise randomness bit sequence

PNシーケンスには、ゼロと1の数がほぼ等しい、シーケンスのシフトされたバージョン間の相関が非常に低い、干渉やノイズなどの他の信号との相互相関が非常に低いなど、多くの機能があります。ただし、それ自体およびその逆とうまく相関させることができます。もう1つの重要な側面は、受信信号の拡散コードを同期およびロックする機能を決定するシーケンスの自己相関です。この戦いは効果的に多重干渉に影響を与え、SNRを改善します。M系列、ゴールドコード、およびカサミ系列は、このクラスのシーケンスの例です。

  • 疑似ランダムノイズ(PN)シーケンスは、ランダムに見える±1などの2進数のシーケンスです。しかし実際には、それは完全に決定論的です。

  • PNシーケンスは、2種類のPNスペクトラム拡散技術に使用されます。

    • 直接信号スペクトラム拡散(DS-SS)および

    • 周波数ホップスペクトラム拡散(FH-SS)。

  • 'u'がPNシーケンスの変調にPSKを使用する場合、DS-SSになります。

  • 'u'がPNシーケンスの変調にFSKを使用する場合、FH-SSになります。

周波数ホッピングテクノロジー

周波数ホッピングは、広帯域にわたって周波数をホッピングすることによって伝搬が行われるスペクトラム拡散です。ブレークが発生する正確な順序は、疑似ランダムコードシーケンスを使用して生成されたホッピングテーブルによって決定されます。

ホッピング速度は速度情報の関数です。周波数の順序は受信機によって選択され、疑似ランダムノイズシーケンスによって決定されます。周波数ホッピング信号スペクトルの送信は、直接シーケンス信号の送信とはかなり異なりますが、データが伝送に必要な信号帯域よりも大きい信号帯域に分散されていることに注意してください。どちらの場合も、結果の信号はノイズとして表示され、受信機は元の信号を復元するために送信で使用される同様の手法を使用します。

無線通信では、フェージングは​​特定の伝搬メディアに影響を与える信号減衰の偏差です。変色は、時間、ラジオの地理的位置、または周波数によって変化する可能性があり、ランダムなプロセスとしてモデル化されることがよくあります。フェージングチャネルは、フェージングが発生している通信チャネルです。

マルチパスフェージング

ワイヤレスシステムでは、フェージングは​​マルチパスが原因である可能性があります。 multipath fading または shadowing 波の伝播に影響を与える障害物から shadow fading。この章では、マルチパスフェージングがCDMAでの信号の受信にどのように影響するかについて説明します。

CDMAシステムでのフェージング

CDMAシステムは、スペクトルを拡散するために信号高速チップレートを使用します。時間分解能が高いため、各パスから個別に異なる信号を受信します。RAKE受信機は、すべての信号を合計することにより、信号の劣化を防ぎます。

CDMAは時間分解能が高いため、パスが異なればCDMA信号が遅延し、識別できます。したがって、すべてのパスからのエネルギーは、それらの位相とパス遅延を調整することによって合計できます。これがRAKE受信機の原理です。RAKE受信機を使用することにより、フェージングによる受信信号の損失を改善することができます。安定した通信環境を確保できます。

CDMAシステムでは、マルチパス伝搬によりRAKE受信機を使用して信号品質が向上します。

近距離問題は、モバイル通信をひどく傷つける主要な問題の1つです。CDMAシステムでは、相互干渉によって各ユーザーのSN比の大部分が決まります。

遠い問題はコミュニケーションにどのように影響しますか?

次の図は、近距離の問題が通信にどのように影響するかを示しています。

図に示すように、ユーザーAは受信機から遠く離れており、ユーザーBは受信機に近いため、目的の信号電力と干渉信号電力には大きな違いがあります。所望の信号電力は干渉信号電力よりもはるかに高いため、ユーザーAのSN比は小さくなり、ユーザーAの通信品質は大幅に低下します。

CDMAでは、すべての携帯電話が同じ周波数で送信するため、ネットワークの内部干渉がネットワーク容量の決定に重要な役割を果たします。さらに、干渉を制限するために、各モバイル送信機の電力を制御する必要があります。

近距離の問題を解決するには、基本的に電力制御が必要です。近距離の問題を軽減するための主なアイデアは、基地局へのすべての携帯電話が受信する同じ電力レベルを達成することです。リンクがEb / N0などのシステムの要件を満たすことができるように、各受信電力は少なくともレベルである必要があります。基地局で同じ電力レベルを受信するには、基地局に近いモバイルは、モバイル基地局から遠いモバイルよりも少ない電力を送信する必要があります。

下の図では、2つのモバイルセルAとBがあります。Aは基地局に近く、Bは基地局から遠いです。Prは、必要なシステムのパフォーマンスの最小信号レベルです。したがって、モバイルBは、同じPrを達成するためにより多くの電力を基地局に送信する必要があります(PB> PA)。電力制御がない場合、言い換えると、両方のモバイルセルからの送信電力が同じである場合、Aから受信した信号はモバイルセルBから受信した信号よりもはるかに強力です。

すべての移動局が同じ電力(MS)で信号を送信する場合、基地局での受信レベルは互いに異なり、BSとMSの間の距離によって異なります。

受信レベルは、フェージングにより急激に変動します。BSで受信レベルを維持するために、適切な電力制御技術をCDMAシステムで採用する必要があります。

各ユーザーの送信電力を制御する必要があります。このコントロールは、transmission power control(制御電源)。送信電力を制御する方法は2つあります。最初はopen-loop (開ループ)制御と2番目は closed-loop (閉ループ)制御。

リバースリンクパワーコントロール

上記の近距離効果に加えて、当面の問題は、モバイルが最初に接続を確立するときにモバイルの送信電力を決定することです。モバイルが基地局と接触しない限り、システム内の干渉の量はわかりません。接触を確保するために高電力を送信しようとすると、干渉が多すぎる可能性があります。一方、(サイレント他のモバイル接続に)モバイル送信電力が少ない場合には、電力が満たすことができないEのB / N 0を、必要に応じ。

IS-95規格で指定されているように、モバイルはシステムに侵入したいときに動作し、次のような信号を送信します。 access

CDMAでは、各ユーザの送信電力は、低電力のアクセスプローブを備えた基地局/ BTSによって受信される同じ電力(Pr)を達成するために、制御電力によって割り当てられる。モバイルは最初のアクセスプローブを送信し、基地局からの応答を待ちます。応答がない場合は、2番目のアクセスプローブがより高い電力で送信されます。

このプロセスは、基地局が応答するまで繰り返されます。基地局によって応答される信号が高い場合、モバイルは、送信電力が低いモバイルセルに近い基地局に接続されます。同様に、信号が弱い場合、モバイルはパス損失が大きいことを認識し、高電力を送信します。

上記のプロセスはと呼ばれます open loop power controlそれはモバイル自体によってのみ制御されるためです。開ループ電力制御は、最初のモバイルが基地局との通信を試みたときに開始されます。

この電力制御は、遅い変数のシェーディング効果を補正するために使用されます。ただし、リアリンクとフォワードリンクの周波数が異なるため、基地局のフロントへのパスが失われるため、推定送信電力では電力制御の正確なソリューションが得られません。この電力制御は失敗するか、高速レイリーフェージングチャネルには遅すぎます。

閉ループ制御の能力は、急速なレイリー変色を補償するために使用されます。今回、モバイル送信電力は基地局によって制御されます。この目的のために、基地局は逆方向リンク信号の品質を継続的に監視します。接続の品質が低い場合は、モバイルに電力を増やすように指示します。接続の品質が非常に高い場合、モバイル基地局コントローラはその電力を削減します。

フォワードリンク電力制御

同様に、リバースリンク電力制御には、フォワードリンク品質を指定されたレベルに維持するためのフォワードリンク電力制御も必要です。今回、モバイルは転送リンクの品質を監視し、基地局にオンまたはオフを指示します。この電力制御は、近距離の問題には影響しません。すべての信号は、モバイルに到達したときに同じレベルの電力で一緒にぼやけます。つまり、フォワードリンクに遠方の問題はありません。

電力制御の効果

送信電力制御により、場所を問わず一定の通信環境を得ることができます。基地局から遠いユーザーは、基地局に近いユーザーよりも高い送信電力を送信します。また、この送信電力制御により、フェージングの影響を低減できます。これは、送信電力制御により、フェージングによる受信電力の変動を抑えることができることを意味します。

  • 電力制御は、フェージング変動を補正することができます。
  • すべてのMSからの受信電力は等しくなるように制御されます。
  • 近遠の問題は、電力制御によって軽減されます。

CDMAの主な容量の利点は、すべてのセルのすべてのセクターで同じ割り当て周波数を再利用することです。IS-136およびアナログセルラーシステムには、3つのセクターを持つ7つのセルリピートファクターがあります。これは、21チャネルごとに1つだけが各セクターで利用できることを意味します。CDAMは、各セルの各セクターで同じ周波数を共有するように設計されています。IS-95ではなくcdma2000コーディングを使用する各ユーザーにとって、システムはより効率的です。

FDMAまたはTDMAでは、無線リソースは隣接セル間で干渉しないように割り当てられます-

  • 隣接セルは、同じ(同一の)周波数帯域(またはタイムスロット)を使用できません。
  • 左の図は、7つの周波数帯域での単純なセル割り当てを示しています。

実際の状況では、複雑な無線伝搬と不規則なセル割り当てのために、周波数(またはタイムスロット)を適切に割り当てることは容易ではありません。

これに対するCDMAシステムでは、すべてのユーザーが同じ周波数を共有するため、周波数の配置は問題になりません。これがCDMA技術の最大の利点です。

CDMAでは、CDMAチャネルが同時に同じ周波数を使用するため、すべてのセル間で同一の無線リソースを使用することができる。

  • CDMAでの周波数割り当ては必要ありません。
  • この意味で、CDMAセルラーシステムは設計が容易です。

セルラー加入者がある基地局から別の基地局に通過するときはいつでも、ネットワークは自動的に他のそれぞれの基地局に切り替わり、カバレッジの責任を維持します。この動作は、「ハンドオフ」(ハンドオフ)または「ハンドオーバー」(ハンドオーバー)と呼ばれます。

一方、FDMAおよびTDMAシステムでは、異なる周波数を使用してそのエリアの基地局と通信します。つまり、ある周波数から別の周波数への周波数切り替えがあり、切り替え中にわずかに通信が切断されます。これは、"hard handoff" (ハードハンドオフ)または "hard handover" (ハードハンドオーバー)。

ハードハンドオフ

FDMAまたはTDMAセルラーシステムでは、ハンドオフの瞬間に現在の通信を切断した後、新しい通信を確立できます。周波数またはタイムスロットを切り替えると、MSとBS間の通信が切断されます。

ソフトハンドオフ

セルラーシステムは、通信リンクを維持するために移動局を追跡します。移動局が隣接セルに移動すると、通信リンクは現在のセルから隣接セルに切り替わります。

モバイルが新しいエリア(基地局から別の基地局へ)に入ると、モバイルは、ドライバーの力にメッセージを最初の基地局に送信することによって、十分な電力の2番目のパイロットになります。基地局はMTSOに通知し、MTSOは新しい要求をしますWalsh code assignment 2番目の基地局の。

  • 次に、最初の基地局が新しいプログレッシブ転送ウォルシュ割り当てMTSOで制御し、ランドリンクを2番目の基地局に送信します。モバイルは2つの基地局から電力を供給され、MTSOは20ミリ秒ごとに最高の品質ステータスを選択します。

  • 最初のBSによって移動局の電力が低下し、モバイルはパイロット強度メッセージを送信し、次に最初のBS送信が停止してチャネルを解放します。そして、トラフィックチャネルは2番目の基地局で継続します。

  • CDMAセルラーシステムでは、スイッチング周波数やタイムスロットが必要ないため、ハンドオフを行っている瞬間でも通信が途切れることはありません。

Note− Walshシーケンスは直交コードの一部ですが、PN、Gold、Kasamiなどの他のシーケンスはシフトレジスタシーケンスです。直交コードがユーザーに割り当てられている場合、受信機の相関器の出力は目的のシーケンスを除いてゼロになりますが、同期直接シーケンス受信機は送信された同じコードシーケンスを受信するため、ユーザー間のタイムシフトはありません。

CDMA信号は、CDMAユーザー以外の高干渉信号を経験します。これには、同じミニセル内の他のユーザーからの干渉と隣接するセルからの干渉の2つの形式の干渉があります。総干渉には、バックグラウンドノイズやその他のスプリアス信号も含まれます。

CDMAは、その送信および検索のために信号を符号化するためのスペクトラム拡散形式の変調の使用に基づいている。

ノイズ源

スペクトラム拡散技術では、無線信号は単一の1.23MHzの広い周波数帯域で配信されます。各加入者はPNコードを割り当てています。PNコードに対応する信号がデコードされて処理されます。コードの一致を含まない信号はノイズとして扱われ、無視されます。

信号処理:受信

CDMAはエンコードされた狭帯域信号で始まります。これは、PNコードを使用して1.23MHzの帯域幅に広がります。

信号を受信すると、フィルタリングおよび処理されて、目的の信号が復元されます。相関器は、目的の信号処理と相関がないため、干渉源を排除します。この方法を使用すると、CDMAコールの数が同時に同じ周波数スペクトルを占めることができます。

フレームエラー率

フレームエラーレート(FER)で測定された伝送エラーの数。呼び出し回数とともに増加します。この問題を克服するために、ミニセルおよびモバイルサイトは、モバイルサイトまたはミニセルサイトのいずれかがさらにパワーアップしてFERを許容可能な量に減らすまで、パワーを増やすことができます。このイベントは、特定のミニセルからのソフト制限呼び出しを提供し、-に依存します。

  • 自然に発生するノイズフロアと人為的な干渉。
  • このミニセルの呼び出しからの干渉。
  • 他のセルへの呼び出しからの干渉。

ウォルシュコードあたりの電力

電力制御ビットは、コール処理中に使用され、個々のアクティブなトラフィックチャネルの相対的な電力を維持し、電源を入れたり切ったりして、チャネル上のモバイルによる許容可能なFER測定値を維持します。このパワーは、デジタルゲイン単位で表されます。

送信パスでは、次のアクションが見られます。

  • PSU2(5ESSスイッチのパケットスイッチユニット2)からの低ビットレートのデジタル音声パケットは、ミニセルのウォルシュコードによって拡散されます。

  • RF送信キャリア周波数は、拡散信号によって変調されます。

  • 直接シーケンススペクトラム拡散信号が送信されます。

次のアクションは、受信パスで確認できます-

  • 直接シーケンススペクトラム拡散信号が受信されます。

  • 信号は、RF受信キャリア周波数を使用して復調されます。

  • 信号は、同じウォルシュコードを使用して拡散します。

  • ビット検出器は、デコードされた信号を元の音声パターンの妥当な表現に復元します。