CDMA-퀵 가이드

CDMA 란 무엇입니까?

C송시 D아이 비전 M얼티 플 Access (CDMA)는 이동 통신에 사용되는 디지털 셀룰러 기술입니다. CDMA는 cdmaOne, CDMA2000 및 WCDMA와 같은 액세스 방법이 구축되는 기반입니다. CDMA 셀룰러 시스템은 FDMA 및 TDMA보다 우수한 것으로 간주되므로 CDMA는 효율적이고 견고하며 안전한 무선 통신 시스템을 구축하는 데 중요한 역할을합니다.

간단한 비유

CDMA의 개념을 이해하기 위해 간단한 비유를 들어 보겠습니다. 동시에 대화하고 싶어하는 몇 명의 학생이 교실에 모였다 고 가정합니다. 모든 사람이 동시에 말하기 시작하면 아무것도들을 수 없습니다. 그들은 교대로 말하거나 다른 언어를 사용하여 의사 소통해야합니다.

두 번째 옵션은 CDMA와 매우 유사합니다. 동일한 언어를 사용하는 학생들은 서로를 이해할 수있는 반면 다른 언어는 소음으로 인식되어 거부됩니다. 마찬가지로 무선 CDMA에서는 각 사용자 그룹에 공유 코드가 제공됩니다. 많은 코드가 동일한 채널을 차지하지만 특정 코드와 관련된 사용자 만 통신 할 수 있습니다.

CDMA의 두드러진 특징

확산 스펙트럼 기술에 기반한 CDMA는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

CDMA에서 모든 채널은 사용 가능한 전체 스펙트럼을 사용합니다.
개별 대화는 의사 랜덤 디지털 시퀀스로 인코딩 된 다음 넓은 주파수 범위를 사용하여 전송됩니다.
CDMA는 지속적으로 더 나은 음성 및 데이터 통신 용량을 제공하므로 더 많은 가입자가 언제든지 연결할 수 있습니다.
CDMA는 3G 기술이 구축되는 공통 플랫폼입니다. 3G의 경우 CDMA는 1x EV-DO 및 EV-DV를 사용합니다.

3 세대 표준

CDMA2000은 FDD-MC (Frequency Division Duplexing-Multicarrier) 모드를 사용합니다. 여기서 멀티 캐리어는 N 개의 기존 IS-95 캐리어에 중첩되거나 점유되지 않은 스펙트럼에 배치 된 N × 1.25MHz 채널을 의미합니다. CDMA2000에는 다음이 포함됩니다.

1x — 1.2288 Mcps의 확산 속도를 사용합니다.
3x — 3 × 1.2288 Mcps 또는 3.6864 Mcps의 확산 속도를 사용합니다.
1xEV-DO (1x Evolution – 데이터 최적화) — 데이터에 최적화 된 1.2288 Mcps의 확산 속도를 사용합니다.
WCDMA / FDD-DS — 광대역 CDMA (WCDMA) 주파수 분할 이중화-직접 시퀀스 확산 (FDD-DS) 모드. 여기에는 단일 5MHz 채널이 있습니다. WCDMA는 채널당 단일 반송파를 사용하며 3.84 Mcps의 확산 속도를 사용합니다.

CDMA 개발 그룹 (CDG)

1993 년 12 월에 설립 된 CDMA 개발 그룹 (CDG)은 국제 기업 컨소시엄입니다. 함께 작동하여 고급 무선 통신 시스템의 성장과 발전을 주도합니다.

CDG는 서비스 제공 업체, 인프라 제조업체, 장치 공급 업체, 테스트 장비 공급 업체, 애플리케이션 개발자 및 콘텐츠 제공 업체로 구성됩니다. 회원사는 보완 시스템 CDMA2000 및 4G 개발을위한 기술 요구 사항을 공동으로 정의합니다. 또한, 다른 신흥 무선 기술과의 상호 운용성은 전 세계 소비자와 기업에 무선 제품 및 서비스의 가용성을 높이기위한 것입니다.

IMT-2000 시스템

CDMA 채널은 크게 순방향 채널과 역방향 채널로 분류 할 수 있습니다. 이 장에서는 이러한 채널의 기능에 대해 설명합니다.

순방향 채널

순방향 채널은 통신 또는 모바일-셀 다운 링크 경로의 방향입니다. 그것은 다음 채널을 포함합니다-

Pilot Channel− 파일럿 채널은 기준 채널입니다. 이는 이동국을 사용하여 시간을 획득하고 일관된 복조를위한 위상 기준으로 사용합니다. 각 활성 CDMA 주파수에서 각 기지국에 의해 지속적으로 전송됩니다. 그리고 각 이동국은이 신호를 지속적으로 추적합니다.
Sync Channel− 동기화 채널은 시간 및 시스템 구성에 대한 정보를 이동국에 제공하는 단일 반복 메시지를 전달합니다. 마찬가지로, 이동국은 단축 코드에 동기화함으로써 정확한 시스템 시간을 가질 수 있습니다.
Paging Channel− 페이징 채널의 주요 목적은 페이지, 즉 수신 전화 알림을 모바일 스테이션으로 보내는 것입니다. 기지국은 이러한 페이지를 사용하여 시스템 오버 헤드 정보 및 이동국 특정 메시지를 전송합니다.
Forward Traffic Channel− 순방향 트래픽 채널은 코드 채널입니다. 통화, 일반적으로 음성 및 신호 트래픽을 개별 사용자에게 할당하는 데 사용됩니다.

역방향 채널

역방향 채널은 모바일에서 셀로의 통신 방향 또는 업 링크 경로입니다. 다음 채널로 구성됩니다.

Access Channel− 액세스 채널은 이동국이 기지국과 통신을 설정하거나 페이징 채널 메시지에 응답하는 데 사용됩니다. 액세스 채널은 호출, 페이지에 대한 응답 및 등록과 같은 짧은 신호 메시지 교환에 사용됩니다.
Reverse Traffic Channel − 역방향 트래픽 채널은 개별 사용자가 실제 통화에서 단일 이동국에서 하나 이상의 기지국으로 트래픽을 전송하는 데 사용됩니다.

FDD 또는 TDD 모드에서 작동 할 수있는 가능성은 다른 지역의 주파수 할당에 따라 사용 가능한 스펙트럼을 효율적으로 사용할 수 있습니다.

주파수 분할 이중

Uplink와 Downlink 전송이 두 개의 분리 된 주파수 대역을 사용하는 이중 방식-

Uplink − 1920MHz ~ 1980MHz
Downlink − 2110MHz ~ 2170MHz
Bandwidth − 각 반송파는 5MHz 광대역 중앙에 위치합니다.

채널 분리

조정 가능한 5MHz의 공칭 값입니다.

채널 래스터

200kHz (중심 주파수는 200kHz의 배수 여야 함).

Tx-Rx 주파수 분리

190MHz의 공칭 값. 이 값은 고정 또는 가변 (최소 134.8 및 최대 245.2MHz) 일 수 있습니다.

채널 번호

반송파 주파수는 UARFCN (UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number)으로 지정됩니다. 이 번호는 BCCH 논리 채널의 네트워크 (업 링크 및 다운 링크 용)에 의해 전송되며 Nu = 5 * (Frequency uplink MHz) 및 ND = 5 * (Frequency downlink MHz)로 정의됩니다.

시분할 듀플렉스

시분할 듀플렉스는 동기화 된 시간 간격을 사용하여 업 링크 및 다운 링크 전송이 동일한 주파수로 전달되는 기술입니다. 3GPP (1.28 Mcps)에서 연구중인 낮은 칩 속도 솔루션이 있지만 캐리어는 5MHz 대역을 사용합니다. TDD에 사용할 수있는 주파수 대역은 1900 ~ 1920MHz 및 2010 ~ 2025MHz입니다.

무선 링크의 이중 방식

Time Division Duplex의 경우 순방향 링크 주파수는 역방향 링크 주파수와 동일합니다. 각 링크에서 신호는 탁구 게임처럼 교대로 연속적으로 전송됩니다.

TDD 시스템의 예

TDD는 전송과 수신 모두에 단일 주파수 대역을 사용합니다. 또한 전송 및 수신 작업을위한 대체 타임 슬롯을 할당하여 대역을 공유합니다. 전송할 정보는 음성, 비디오 또는 비트 직렬 형식의 컴퓨터 데이터 일 수 있습니다. 각 시간 간격은 1 바이트 길이이거나 여러 바이트의 일부일 수 있습니다.

TDD는 시간이 지남에 따라 송신 및 수신 스테이션 데이터를 교대로 사용합니다. 타임 슬롯은 가변 길이 일 수 있습니다. 고속 데이터의 특성으로 인해 통신 당사자는 전송이 간헐적임을 의미 할 수 없습니다. 동시에 나타나는 전송은 실제로 서로 경쟁합니다. 디지털 방식으로 아날로그 음성으로 변환되었으므로 아무도 전이중이 아니라고 말할 수 없습니다.

일부 TDD 시스템에서 대체 시간 간격은 동일한 기간이거나 DL과 UL을 모두 포함합니다. 그러나 시스템이 대칭 50/50 일 필요는 없습니다. 시스템은 필요에 따라 비대칭 일 수 있습니다.

예를 들어 인터넷에 액세스하는 동안 다운로드 속도는 일반적으로 업로드 속도보다 빠릅니다. 대부분의 장비는 다운로드 속도가 업로드 속도보다 빠른 비동기 모드에서 작동합니다. 다운로드 속도가 업로드 속도보다 빠르면 업로드에 필요한 시간 슬롯이 줄어 듭니다. 일부 TDD 형식은 시간 간격 또는 기간 수가 필요에 따라 즉시 변경 될 때 동적 대역폭 할당을 제공합니다.

TDD의 진정한 장점은 주파수 스펙트럼의 단일 채널 일 뿐이며 시간 슬롯을 사용하여 간격이 발생하기 때문에 대역 보호 또는 채널 분리가 필요하지 않다는 것입니다. 단점은 TDD를 성공적으로 구현하려면 타이밍 시스템이 필요하다는 것입니다. 시간 간격이 서로 겹치거나 간섭하지 않도록 송신기와 수신기 모두에 대한 정확한 타이밍이 필요합니다.

타이밍은 종종 GPS 원자 시계 표준 특정 파생물과 동기화됩니다. 중복을 방지하기 위해 타임 슬롯 사이에 보호 시간도 필요합니다. 이 시간은 일반적으로 통신 채널의 전송-수신 처리 시간 (송수신 전환 시간) 및 전송 지연 (대기 시간)과 동일합니다.

주파수 분할 이중

FDD (Frequency Division Duplex)에서 순방향 링크 주파수는 역방향 링크 주파수와 동일하지 않습니다. 각 링크에서 신호는 연속적으로 병렬로 전송됩니다.

FDD 시스템의 예

FDD는 업 링크 및 다운 링크 채널에 대해 2 개의 대칭 스펙트럼 세그먼트가 필요합니다.

송신기와 수신기가있는 휴대폰에서 매우 근접하여 동시에 작동하는 경우 수신기는 송신기에서 나오는 신호를 가능한 한 많이 필터링해야합니다. 스펙트럼의 더 많은 분리, 가장 효과적인 필터.

FDD는 일반적으로 필요한 TDD 스펙트럼의 두 배인 많은 주파수 스펙트럼을 사용합니다. 또한 채널의 송수신 사이에 적절한 스펙트럼 분리가 있어야합니다. 이 밴드는 계속해서 말합니다-사용할 수없고 불필요합니다. 스펙트럼의 희소성과 비용을 감안할 때 실제 단점입니다.

FDD 사용

FDD는 다양한 휴대 전화 시스템에서 널리 사용됩니다. 일부 시스템에서는 869-894MHz 대역이 셀 사이트 타워에서 장치로의 다운 링크 (DL) 스펙트럼으로 사용됩니다. 그리고 824-849MHz 대역은 셀 사이트에서 핸드셋의 업 링크 (UL) 스펙트럼으로 사용됩니다.

FDD는 케이블 TV 시스템에서와 같이 전송 및 수신 채널에 케이블 스펙트럼의 다른 부분이 제공되는 케이블에서도 작동합니다. 그리고 필터는 채널을 분리하는 데 사용됩니다.

FDD의 단점

FDD의 단점은 다중 안테나, 다중 입력-출력 (MIMO) 및 빔 포밍과 같은 특수 기술을 허용하지 않는다는 것입니다. 이러한 기술은 데이터 전송률을 높이기위한 새로운 전략 LTE (Long Term Evolution) 4G 휴대폰의 필수 요소입니다. 두 안테나 스펙트럼 세트를 모두 포괄 할 수있을만큼 충분한 대역폭을 만드는 것은 어렵습니다. 회로 복잡한 동적 조정이 필요합니다.

다중 액세스 방법

라디오 채널은 지리적 영역에서 여러 사용자가 공유하는 통신 매체입니다. 이동국은 주파수 자원이 정보 흐름을 전송하기 위해 서로 경쟁하고 있습니다. 여러 사용자의 동시 액세스를 제어하는 다른 조치가 없으면 충돌이 발생할 수 있습니다. 충돌은 휴대폰과 같은 연결 지향 통신에 바람직하지 않기 때문에 개인 / 이동 가입자 스테이션은 요청에 따라 전용 채널을 할당해야합니다.

모든 사용자에게 무선 자원을 공유하는 이동 통신은 사용자를 식별하기 위해 통신해야합니다. 사용자를 식별하는 동안 수신 스테이션에서 여러 송신 스테이션의 전파를 수신하는 것을 "다중 액세스"(Multiple Access)라고합니다 (다음 이미지 참조).

FDMA (Frequency Division Multiple Access)는 가장 일반적인 아날로그 다중 액세스 방법 중 하나입니다. 주파수 대역은 동일한 대역폭의 채널로 분할되어 각 대화가 다른 주파수로 전달됩니다 ( 아래 그림 참조 ).

FDMA 개요

FDMA 방식에서는 채널 간 누화를 최소화하기 위해 인접한 신호 스펙트럼 사이에 보호 대역을 사용합니다. 특정 주파수 대역은 한 사람에게 주어지며 수신단의 각 주파수를 식별하여 수신합니다. 1 세대 아날로그 휴대 전화에 자주 사용됩니다.

FDMA의 장점

FDMA 시스템은 평균 지연 확산에 비해 낮은 비트 전송률 (큰 심볼 시간)을 사용하기 때문에 다음과 같은 이점을 제공합니다.

비트 전송률 정보를 줄이고 효율적인 숫자 코드를 사용하면 용량이 증가합니다.
비용을 줄이고 ISI (Inter symbol Interference)를 낮 춥니 다.
이퀄라이제이션은 필요하지 않습니다.
FDMA 시스템은 쉽게 구현할 수 있습니다. 음성 인코더 및 비트 레이트 감소 측면에서 개선 된 사항을 쉽게 통합 할 수 있도록 시스템을 구성 할 수 있습니다.
전송이 연속적이기 때문에 동기화 및 프레이밍에 필요한 비트 수가 적습니다.

FDMA의 단점

FDMA는 여러 가지 장점을 제공하지만 아래에 나열된 몇 가지 단점도 있습니다.

아날로그 시스템과 크게 다르지 않습니다. 용량 개선은 신호 대 간섭 감소 또는 신호 대 잡음비 (SNR)에 따라 달라집니다.
채널당 최대 유량은 고정되어 있고 작습니다.
가드 밴드는 용량 낭비로 이어집니다.
하드웨어는 VLSI에서 실현할 수없는 협 대역 필터를 의미하므로 비용이 증가합니다.

TDMA (Time Division Multiple Access)는 디지털 셀룰러 전화 통신 기술입니다. 많은 사용자가 간섭없이 동일한 주파수를 공유 할 수 있습니다. 이 기술은 신호를 여러 시간 슬롯으로 나누고 데이터 전송 용량을 증가시킵니다.

TDMA 개요

TDMA (Time Division Multiple Access)는 송신기와 수신기 간의 정확한 동기화가 필요하기 때문에 복잡한 기술입니다. TDMA는 디지털 모바일 무선 시스템에 사용됩니다. 개별 이동국은 주기적으로 시간 간격을 사용하기위한 주파수를 할당합니다.

대부분의 경우 일정 시간 동안 전체 시스템 대역폭이 스테이션에 할당되지 않습니다. 그러나 시스템의 주파수는 서브 밴드로 나뉘며, 각 서브 밴드에서 다중 접속을 위해 TDMA를 사용한다. 하위 대역은 다음과 같이 알려져 있습니다.carrier frequencies. 이 기술을 사용하는 모바일 시스템을multi-carrier systems.

다음 예에서는 세 명의 사용자가 주파수 대역을 공유했습니다. 각 사용자에게 명확한 할당timeslots데이터를 보내고받습니다. 이 예에서 사용자‘B’ 사용자 후 전송 ‘A,’ 및 사용자 ‘C’그 후에 보냅니다. 이런 식으로 버스트 통신에 의해 피크 전력이 문제가되고 더 커집니다.

FDMA 및 TDMA

이것은 다중 반송파 TDMA 시스템입니다. 25MHz 주파수 범위는 각 kHz의 124 개의 단일 체인 (반송파 주파수 200) 대역폭을 보유합니다. 이러한 각 주파수 채널은 8 개의 TDMA 대화 채널을 포함합니다. 따라서 이동국에 할당 된 타임 슬롯 및 주파수의 시퀀스는 TDMA 시스템의 물리적 채널입니다. 각 타임 슬롯에서 이동국은 데이터 패킷을 전송합니다.

이동국에 대한 타임 슬롯에 할당 된 시간은 반송파 주파수에서 TDMA 채널의 수를 결정합니다. 타임 슬롯의 기간은 소위 TDMA 프레임으로 결합됩니다. 반송파 주파수로 전송되는 TDMA 신호는 일반적으로 FDMA 신호보다 더 많은 대역폭을 필요로합니다. 여러 번 사용하기 때문에 총 데이터 속도는 더 높아야합니다.

TDMA의 장점

다음은 TDMA의 몇 가지 주목할만한 장점 목록입니다.

유연한 속도를 허용합니다 (즉, 여러 슬롯을 사용자에게 할당 할 수 있습니다. 예를 들어 각 시간 간격은 32Kbps로 변환되고 사용자에게는 프레임 당 두 개의 64Kbps 슬롯이 할당 됨).
거칠거나 가변적 인 비트 전송률 트래픽을 견딜 수 있습니다. 사용자에게 할당 된 슬롯 수는 프레임별로 변경할 수 있습니다 (예 : 프레임 1의 슬롯 2 개, 프레임 2의 슬롯 3 개, 프레임 3의 슬롯 1 개, 노치 4의 프레임 0 등).
광대역 시스템에는 가드 밴드가 필요하지 않습니다.
광대역 시스템에는 협 대역 필터가 필요하지 않습니다.

TDMA의 단점

TDMA의 단점은 다음과 같습니다-

광대역 시스템의 높은 데이터 속도에는 복잡한 이퀄라이제이션이 필요합니다.
버스트 모드로 인해 동기화 및 감시를 위해 많은 수의 추가 비트가 필요합니다.
부정확 한 시간을 수용하기 위해 각 슬롯에 통화 시간이 필요합니다 (시계 불안정으로 인한).
높은 비트 전송률로 작동하는 전자 장치는 에너지 소비를 증가시킵니다.
짧은 슬롯 내에서 동기화하려면 복잡한 신호 처리가 필요합니다.

CDMA (Code Division Multiple Access)는 다양한 신호가 단일 전송 채널을 점유 할 수 있도록하는 일종의 다중화입니다. 사용 가능한 대역폭의 사용을 최적화합니다. 이 기술은 800MHz에서 1.9GHz 사이의 대역 인 초고주파 (UHF) 휴대폰 시스템에서 일반적으로 사용됩니다.

CDMA 개요

코드 분할 다중 접속 시스템은 시간 및 주파수 다중화와는 매우 다릅니다. 이 시스템에서 사용자는 전체 기간 동안 전체 대역폭에 액세스 할 수 있습니다. 기본 원칙은 서로 다른 CDMA 코드를 사용하여 서로 다른 사용자를 구별하는 것입니다.

일반적으로 사용되는 기술은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 변조 (DS-CDMA), 주파수 호핑 또는 혼합 CDMA 감지 (JDCDMA)입니다. 여기에서 넓은 대역폭에 걸쳐 확장되는 신호가 생성됩니다. 라는 코드spreading code이 작업을 수행하는 데 사용됩니다. 서로 직교하는 코드 그룹을 사용하면 서로 다른 직교 코드를 가진 다른 많은 신호가있는 상태에서 주어진 코드를 가진 신호를 선택할 수 있습니다.

CDMA는 어떻게 작동합니까?

CDMA는 2 개의 PN 코드로 각 음성 패킷을 처리하여 1.2288MHz 채널에서 최대 61 명의 동시 사용자를 허용합니다. 통화와 이론적 제한을 구분하기 위해 64 개의 Walsh 코드를 사용할 수 있습니다. 운영 제한 및 품질 문제로 인해이 값보다 다소 낮은 최대 호출 수가 감소합니다.

사실, 확산 코드가 다른 여러 "신호"베이스 밴드는 동일한 반송파에서 변조되어 여러 사용자를 지원할 수 있습니다. 다른 직교 코드를 사용하면 신호 간의 간섭이 최소화됩니다. 반대로, 여러 이동국으로부터 신호가 수신 될 때 기지국은 서로 다른 직교 확산 코드를 가지므로 각각을 분리 할 수 있습니다.

다음 그림은 CDMA 시스템의 기술을 보여줍니다. 전파하는 동안 모든 사용자의 신호를 혼합했지만 수신 측을 보낼 때 사용 된 코드와 동일한 코드를 사용합니다. 각 사용자의 신호 만 꺼낼 수 있습니다.

CDMA 용량

CDMA 용량을 결정하는 요소는 다음과 같습니다.

가공 이득
신호 대 잡음비
음성 활동 요인
주파수 재사용 효율성

CDMA의 용량은 부드럽고 CDMA는 각 주파수의 모든 사용자를 가지며 사용자는 코드로 구분됩니다. 즉, CDMA는 잡음과 간섭이있는 상태에서 작동합니다.

또한 인접 셀은 동일한 주파수를 사용하므로 재사용이 불가능합니다. 따라서 CDMA 용량 계산은 매우 간단해야합니다. 셀에 코드 채널이 없으며 셀이 없습니다. 하지만 그렇게 간단하지 않습니다. 사용할 수없는 코드 채널은 64 개이지만 CDMA 주파수가 동일하기 때문에 단일 시간을 사용하지 못할 수 있습니다.

중앙 집중식 방법

CDMA에서 사용되는 대역은 824MHz ~ 894MHz (50MHz + 20MHz 분리)입니다.
주파수 채널은 코드 채널로 나뉩니다.
1.25MHz의 FDMA 채널은 64 개의 코드 채널로 나뉩니다.

가공 이득

CDMA는 확산 스펙트럼 기술입니다. 각 데이터 비트는 코드 시퀀스에 의해 분산됩니다. 즉, 비트 당 에너지도 증가합니다. 이것은 우리가 이것을 얻는다는 것을 의미합니다.

P (이득) = 10log (W / R)

W는 스프레드 비율입니다.

R은 데이터 속도입니다.

CDMA P (게인) = 10 log (1228800/9600) = 21dB의 경우

이것은 이득 인자와 실제 데이터 전파 속도입니다. 평균적으로 일반적인 전송 조건에서는 적절한 음성 품질을 위해 7dB의 잡음 비율에 대한 신호가 필요합니다.

비율로 변환하면 신호는 잡음보다 5 배 더 강해야합니다.

실제 처리 이득 = P (이득)-SNR

= 21 – 7 = 14dB

CDMA는 가변 속도 코더를 사용합니다.

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

따라서 CDMA는 100 % 주파수 재사용이 가능합니다. 주변 셀에서 동일한 주파수를 사용하면 추가 간섭이 발생합니다.

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

CDMA의 장점

CDMA에는 소프트 용량이 있습니다. 코드 수가 많을수록 사용자 수가 많아집니다. 그것은 다음과 같은 장점이 있습니다-

CDMA는 근거리 효과가 있기 때문에 엄격한 전력 제어가 필요합니다. 즉, 동일한 전력으로 전송하는 기지국 근처의 사용자는 후자의 신호를 익사시킵니다. 모든 신호는 수신기에서 어느 정도 동일한 전력을 가져야합니다.
레이크 수신기를 사용하여 신호 수신을 개선 할 수 있습니다. 신호 (다중 경로 신호)의 지연된 버전 (칩 이상)을 수집하여 비트 수준에서 결정을 내리는 데 사용할 수 있습니다.
유연한 전송을 사용할 수 있습니다. 모바일 기지국은 운영자를 변경하지 않고도 전환 할 수 있습니다. 두 개의 기지국은 모바일 신호를 수신하고 모바일은 두 개의 기지국으로부터 신호를 수신합니다.
전송 버스트-간섭을 줄입니다.

CDMA의 단점

CDMA 사용의 단점은 다음과 같습니다.

코드 길이는 신중하게 선택해야합니다. 코드 길이가 길면 지연이 발생하거나 간섭이 발생할 수 있습니다.
시간 동기화가 필요합니다.
점진적 전송은 무선 자원 사용을 증가시키고 용량을 감소시킬 수 있습니다.
기지국으로부터 수신 및 전송 된 전력의 합은 지속적이고 엄격한 전력 제어가 필요합니다. 이로 인해 여러 번의 핸드 오버가 발생할 수 있습니다.

CDMA 네트워크는 CDMA 기술을 규제하기위한 시스템입니다. 여기에는 기지국, 송신 안테나, 수신 안테나에서 모바일 스위칭 센터에 이르는 모든 측면과 기능이 포함됩니다.

CDMA 네트워크 개요

기지국은 CDMA 네트워크의 필수 요소입니다. 기지국은 a라는 작은 지리적 영역을 다룹니다.cell. 셀은 전 방향 또는 섹터 형일 수 있습니다. 각 기지국에는 각 셀에 대해 송신 안테나와 두 개의 수신 안테나가 있습니다. 셀당 두 개의 수신 안테나가 사용됩니다.spatial diversity. 많은 애플리케이션에서 여러 기지국을 제어하는 BSC (Base Station Controller)입니다.

휴대 전화 데이터의 속도는 비 ISDN 인 13kbps 또는 8kbps이지만 MSC (Mobile Switching Center) 인 스위치는 일반적으로 64kbps로 전환됩니다. 따라서 전환하기 전에이 모바일 데이터 속도를 64kbps로 변환해야합니다. 이것은 회원에 의해 수행됩니다.transcoder. 트랜스 코더는 별도의 요소이거나 각 기지국 또는 MSC에 배치 될 수 있습니다.

모든 기지국은 MSC에 연결됩니다. m복종하다 s매혹적인 c시작하다. MSC는 네트워크 내에서 그리고 외부 세계와의 통화 설정, 연결, 유지 관리 및 처리를 관리하는 주체입니다.

MSC에는 홈 위치 등록 / 인증 센터 인 HLR / AC라는 데이터베이스도 있습니다. HLR은 모든 네트워크 가입자의 데이터베이스를 유지하는 데이터베이스입니다. AC 인증 센터는 일부 알고리즘이 휴대폰을 검사하는 HLR 보안의 일부입니다.

MSC는 외부 세계, 즉 유선 네트워크와 연결되어 있습니다. MSC는 다른 여러 MSC에도 연결할 수 있습니다.

CDMA ID

네트워크 식별-

SID (시스템 ID)
NID (네트워크 ID)

모바일 스테이션 ID −

ESN (전자 일련 번호)
치환 된 ESN
IMSI (International Mobile Station Identity)
IMSI_S
IMSI_11_12
역 등급 마크

시스템 및 네트워크 ID

기지국은 셀룰러 시스템과 네트워크의 구성원입니다. 네트워크는 시스템의 하위 집합입니다. 시스템은 다음과 같은 ID로 설치됩니다.Identification System(CIS). 수신 시스템이있는 네트워크는Network identification(NID). (SID, NID)의 고유하게 식별 된 네트워크 쌍입니다. 이동국은 하나 이상의 홈 (비 로밍) 쌍 (SID, NID) 목록을 가지고 있습니다.

SID

시스템 식별 표시 자 15 비트 (SID)가 이동국에 저장됩니다. 이동국의 호스트 시스템을 결정하는 데 사용됩니다. 시스템 식별 표시기의 비트 할당은 다음과 같습니다.

국제 코드 (INTL) 분포 (비트 14 및 13)도 표에 나와 있습니다. 비트 12-0은 미국 이외 국가의 FCC에서 각 미국 시스템에 할당합니다. 비트 할당은 현지 규제 당국에 의해 이루어집니다.

NID

NID의 범위는 0-65535 예약 된 값입니다. SID에서 65535의 값은 NID 쌍이 이동국이 전체 SID를 홈으로 간주 함을 나타냅니다.

시스템 및 네트워크

이동국에는 하나 이상의 홈 (비 로밍) 쌍 (SID, NID) 목록이 있습니다. 기지국 브로드 캐스트 (SID, NID) 쌍이 비 로밍 이동국 (SID, NID) 쌍 중 하나와 일치하지 않을 때 이동국은 로밍 중입니다.

이동국은 외국 NID 로머입니다-

이동국이 로밍 중이고 이동국 (SID, NID) 목록에 SID에 해당하는 일부 (SID, NID) 쌍이있는 경우.
이동국이 로밍 중이고 일치하는 SID를 사용할 수없는 이동국 (SID, NID) 목록에 일부 (SID, NID) 쌍이있는 경우 (이동국에 로밍 고객 외부 SID가 있음을 의미).

전자 일련 번호 (ESN)

ESN은 CDMA 셀룰러 시스템에서 이동국을 고유하게 식별하는 32 비트 이진수입니다. 공장에서 설정해야하며 현장에서 쉽게 변경할 수 없습니다. ESN을 변경하려면 일반적으로 가입자가 사용할 수없는 특수 장비가 필요합니다. ESN의 비트 할당은 다음과 같습니다.

ESN을 제공하는 회로는 아무도 접촉하거나 조작 할 수 없도록 절연되어야합니다. ESN 회로를 변경하려는 시도는 이동국이 작동하지 않게해야합니다. 최초 승인을 발행 할 때 제조업체는 8 개의 최상위 비트 (31-24 비트) 32 비트 일련 번호의 코드 제조업체 (MFR)를 할당 받아야합니다. 비트 23-18은 예약되어 있습니다 (처음에는 0). 그리고 모든 제조업체는 17 비트 만 0에 할당합니다. 제조업체가 비트 17-0에서 가능한 거의 모든 일련 번호 조합을 사용한 경우 제조업체는 FCC에 알림을 제출할 수 있습니다. FCC는 예비 블록 (비트 23 ~)에 다음 순차 이진수를 할당합니다.

치환 된 ESN

CDMA는 여러 사용자가 한 셀의 동일한 예제에서 동일한 주파수에서 시스템에 액세스하는 확산 스펙트럼 기술입니다. 따라서 역방향 링크에서 사용자를 구별합니다 (즉, MS에서 기지국으로의 정보). 모든 CDMA 셀룰러 시스템에서 이동국에 고유 한 코드를 사용하여 정보를 확산합니다. 이 코드에는 ESN 요소가 있지만 동일한 형식의 ESN을 사용하지 않고 교체 된 ESN을 사용합니다.

동일한 브랜드의 셀에 두 개의 휴대폰이 있고 연속적인 일련 번호가 있고 기지국의 수신기에 대해 연결이 어려워집니다. 따라서 연속적인 ESN에 해당하는 긴 코드 간의 강한 상관 관계를 피하기 위해 순열 ESN을 사용합니다.

IMSI (International Mobile Station Identity)

이동국은 국제 이동국 ID (IMSI)의 ID로 식별됩니다. IMSI는 최대 10 ~ 15 자리 숫자로 구성됩니다. IMSI의 처음 세 자리는 모바일 (MCC)의 국가 코드이고 나머지 자리는 National NMSI 모바일 스테이션 ID입니다. NMSI는 모바일 네트워크 코드 (MNC)와 모바일 스테이션 식별 번호 (SIDS)로 구성됩니다.

IMSI ≤15 digits
MCC	MSN	MSIN
	NMSI

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 W_2, W_4, and W_8, 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 −

다수의 코드를 생성 할 수있어 다수의 사용자를 허용하므로 다중 경로에 동의 할 수 있습니다.
확산 스펙트럼에서는 사용자 제한이 없지만 FDMA 기술에는 사용자 제한이 있습니다.
보안-확산 코드를 모르면 전송 된 데이터를 복구하는 것이 거의 불가능합니다.
내림차순 거부-시스템이 큰 대역폭을 사용하므로; 변형에 덜 민감합니다.

PN 시퀀스

DS-CDMA 시스템은 두 가지 유형의 확산 시퀀스를 사용합니다. PN sequences 과 orthogonal codes. 위에서 언급했듯이 PN 시퀀스는 의사 랜덤 노이즈 생성기에 의해 생성됩니다. XOR 게이트와 시프트 레지스터로 구성된 단순한 이진 선형 피드백 시프트 레지스터입니다. 이 PN 생성기는 송신기와 수신기 모두에 대해 동일한 시퀀스를 생성 할 수 있습니다.and retaining the desirable properties of the noise randomness bit sequence.

PN 시퀀스에는 거의 동일한 수의 0과 1, 시퀀스의 이동 된 버전 간의 매우 낮은 상관 관계, 간섭 및 노이즈와 같은 다른 신호와의 매우 낮은 상호 상관과 같은 많은 기능이 있습니다. 그러나 그것은 그 자체와 그 반대와 잘 연관 될 수 있습니다. 또 다른 중요한 측면은 수신 된 신호에 대한 확산 코드를 동기화하고 잠그는 기능을 결정하므로 시퀀스의 자기 상관입니다. 이 싸움은 다중 간섭에 효과적으로 영향을 미치고 SNR을 향상시킵니다. M- 시퀀스, 골드 코드 및 Kasami 시퀀스는 이러한 종류의 시퀀스의 예입니다.

PN (Pseudo-random Noise) 시퀀스는 이진 숫자의 시퀀스입니다. 예를 들어 ± 1은 무작위로 나타납니다. 하지만 사실 완벽하게 결정적입니다.
PN 시퀀스는 두 가지 유형의 PN 확산 스펙트럼 기술에 사용됩니다.
- DS-SS (Direct Signal Spread Spectrum) 및
- 주파수 홉 확산 스펙트럼 (FH-SS).
'u'가 PN 시퀀스를 변조하는 데 PSK를 사용하면 DS-SS가됩니다.
'u'가 PN 시퀀스를 변조하기 위해 FSK를 사용하면 FH-SS가됩니다.

주파수 도약 기술

주파수 호핑 (Frequency hopping)은 광대역에서 주파수를 호핑하여 전파가 발생하는 확산 스펙트럼입니다. 중단이 발생하는 정확한 순서는 의사 랜덤 코드 시퀀스를 사용하여 생성 된 호핑 테이블에 의해 결정됩니다.

도약 률은 속도 정보의 함수입니다. 주파수의 순서는 수신기에 의해 선택되며 의사 랜덤 노이즈 시퀀스에 의해 결정됩니다. 주파수 호핑 신호 스펙트럼의 전송은 직접 시퀀스 신호의 전송과 상당히 다르지만 데이터가 신호 대역에 분산되어 전송하는 데 필요한 것보다 크다는 점에 유의하면 충분합니다. 두 경우 모두 결과 신호는 잡음으로 나타나고 수신기는 전송에서 원래 신호를 복구하는 데 사용되는 유사한 기술을 사용합니다.

무선 통신에서 페이딩은 특정 전파 매체에 영향을 미치는 신호 감쇠 편차입니다. 변색은 시간, 지리적 위치 또는 라디오의 주파수에 따라 달라질 수 있으며, 종종 무작위 프로세스로 모델링됩니다. 페이딩 채널은 페이딩을 경험하는 커뮤니케이션 채널입니다.

다중 경로 페이딩

무선 시스템에서 페이딩은 다음과 같이 다중 경로로 인해 발생할 수 있습니다. multipath fading 또는 shadowing 전파 전파에 영향을 미치는 장애물에서 shadow fading. 이 장에서는 다중 경로 페이딩이 CDMA에서 신호 수신에 어떤 영향을 미치는지 설명합니다.

CDMA 시스템의 페이딩

CDMA 시스템은 스펙트럼 확산을 위해 신호 고속 칩 속도를 사용합니다. 시간 해상도가 높기 때문에 각 경로에서 개별적으로 다른 신호를 수신합니다. RAKE 수신기는 모든 신호를 합산하여 신호 저하를 방지합니다.

CDMA는 시간 분해능이 높기 때문에 다른 경로가 CDMA 신호를 지연시켜 구별 할 수 있습니다. 따라서 모든 경로의 에너지는 위상과 경로 지연을 조정하여 합산 할 수 있습니다. 이것이 RAKE 수신기의 원리입니다. RAKE 수신기를 사용하면 페이딩으로 인한 수신 신호 손실을 개선 할 수 있습니다. 안정적인 통신 환경을 보장 할 수 있습니다.

CDMA 시스템에서 다중 경로 전파는 RAKE 수신기를 사용하여 신호 품질을 향상시킵니다.

근거리 문제는 이동 통신을 심하게 손상시키는 주요 문제 중 하나입니다. CDMA 시스템에서 상호 간섭은 각 사용자의 SN 비율의 대부분을 결정합니다.

근거리 문제가 통신에 미치는 영향

다음 그림은 근거리 문제가 통신에 미치는 영향을 보여줍니다.

그림과 같이 사용자 A는 수신기에서 멀리 떨어져 있고 사용자 B는 수신기에 가까우므로 원하는 신호 전력과 간섭 신호 전력간에 큰 차이가 있습니다. 원하는 신호 전력이 간섭 신호 전력보다 훨씬 높기 때문에 사용자 A의 SN 비율이 작아지고 사용자 A의 통신 품질이 심각하게 저하됩니다.

CDMA에서는 모든 모바일이 동일한 주파수로 전송하기 때문에 네트워크의 내부 간섭이 네트워크 용량을 결정하는 데 중요한 역할을합니다. 또한 각 모바일 송신기 전력을 제어하여 간섭을 제한해야합니다.

근거리 문제를 해결하려면 기본적으로 전력 제어가 필요합니다. 근거리 문제를 줄이기위한 주요 아이디어는 모든 모바일 장치가 기지국으로 수신하는 동일한 전력 수준을 달성하는 것입니다. 각 수신 전력은 링크가 Eb / N0와 같은 시스템의 요구 사항을 충족 할 수 있도록 최소한 레벨이어야합니다. 기지국에서 동일한 전력 레벨을 수신하려면, 기지국에 더 가까운 이동 통신기는 이동 기지국에서 멀리 떨어진 이동 통신보다 적은 전력을 전송해야합니다.

아래 그림에서 두 개의 모바일 셀 A와 B가 있습니다. A는 기지국에 더 가깝고 B는 기지국에서 멀리 떨어져 있습니다. Pr은 필요한 시스템의 성능을위한 최소 신호 레벨입니다. 따라서, 모바일 B는 동일한 Pr을 달성하기 위해 더 많은 전력을 기지국으로 전송해야한다 (PB> PA). 전력 제어가없는 경우, 즉 전송 전력이 두 모바일 셀 모두에서 동일하면 A에서 수신 된 신호가 모바일 셀 B에서 수신 된 신호보다 훨씬 강합니다.

모든 이동국이 동일한 전력 (MS)으로 신호를 전송할 때 기지국에서 수신되는 레벨은 서로 다르며 이는 BS와 MS 간의 거리에 따라 달라집니다.

수신 된 레벨은 페이딩으로 인해 빠르게 변동합니다. BS에서 수신 레벨을 유지하려면 CDMA 시스템에서 적절한 전력 제어 기술을 사용해야합니다.

각 사용자의 전송 전력을 제어해야합니다. 이 컨트롤을transmission power control(통제력). 전송 전력을 제어하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 첫 번째는open-loop (개방 루프) 제어 및 두 번째는 closed-loop (폐쇄 루프) 제어.

역방향 링크 전력 제어

위에서 설명한 근거리 효과 이외에도, 즉각적인 문제는 모바일이 처음 연결을 설정할 때 모바일의 전송 전력을 결정하는 것입니다. 모바일이 기지국과 접촉하지 않을 때까지 시스템의 간섭 정도를 알 수 없습니다. 접촉을 보장하기 위해 높은 전력을 전송하려고하면 너무 많은 간섭이 발생할 수 있습니다. 반면에 모바일이 더 적은 전력을 전송하면 (다른 모바일 연결을 방해하지 않기 위해) 전력이 필요에 따라 E _b / N ₀ 을 충족 할 수 없습니다 .

IS-95 표준에 지정된대로 모바일은 시스템에 들어가고 싶을 때 작동하며 다음과 같은 신호를 보냅니다. access.

CDMA에서 각 사용자의 전송 전력은 저전력 액세스 프로브를 사용하여 기지국 / BTS가 수신하는 동일한 전력 (Pr)을 얻기 위해 제어 전력에 의해 할당됩니다. 모바일은 첫 번째 액세스 프로브를 보낸 다음 기지국의 응답을 기다립니다. 응답이 없으면 두 번째 액세스 프로브가 더 높은 전력으로 전송됩니다.

이 과정은 기지국이 응답 할 때까지 반복됩니다. 기지국이 응답 한 신호가 높으면 모바일은 전송 전력이 낮은 모바일 셀에 더 가까운 기지국과 연결됩니다. 마찬가지로 신호가 약하면 모바일은 경로 손실이 더 크다는 것을 알고 높은 전력을 전송합니다.

위에서 설명한 프로세스는 open loop power control모바일 자체에 의해서만 제어되기 때문입니다. 개방 루프 전력 제어는 첫 번째 모바일이 기지국과 통신을 시도 할 때 시작됩니다.

이 전력 제어는 느린 변수 음영 효과를 보상하는 데 사용됩니다. 그러나 후방 및 순방향 링크가 서로 다른 주파수에 있기 때문에 추정 전송 전력은 기지국 전방에 대한 경로 손실로 인해 전력 제어에 대한 정확한 솔루션을 제공하지 않습니다. 이 전력 제어는 실패하거나 빠른 Rayleigh 페이딩 채널에 대해 너무 느립니다.

폐쇄 루프 제어의 힘은 빠른 Rayleigh 변색을 보상하는 데 사용됩니다. 이번에는 모바일 전송 전력이 기지국에 의해 제어됩니다. 이를 위해 기지국은 역방향 링크 신호 품질을 지속적으로 모니터링합니다. 연결 품질이 낮 으면 모바일에 전력을 높이라고 알려줍니다. 연결 품질이 매우 높으면 모바일 기지국 컨트롤러가 전력을 줄입니다.

순방향 링크 전력 제어

마찬가지로 역방향 링크 전력 제어와 마찬가지로 순방향 링크 품질을 지정된 수준으로 유지하려면 순방향 링크 전력 제어도 필요합니다. 이번에는 모바일이 순방향 링크 품질을 모니터링하고 켜거나 끌 것을 기지국에 알립니다. 이 전력 제어는 근거리 문제에 영향을 미치지 않습니다. 모든 신호는 모바일에 도달 할 때 동일한 수준의 전력으로 함께 흐려집니다. 요컨대 순방향 링크에는 원거리 문제가 없습니다.

전력 제어의 효과

전송 전력 제어를 통해 사용자는 위치에 관계없이 일정한 통신 환경을 얻을 수 있습니다. 기지국에서 멀리 떨어진 사용자는 기지국에 더 가까운 사용자보다 더 높은 전송 전력을 보냅니다. 또한이 전송 전력 제어로 페이딩 효과를 줄일 수 있습니다. 이는 페이딩으로 인한 수신 전력의 변동이 전송 전력 제어에 의해 억제 될 수 있음을 의미합니다.

전력 제어는 페이딩 변동을 보상 할 수 있습니다.
모든 MS로부터 수신 된 전력은 동일하게 제어됩니다.
근거리 문제는 전력 제어에 의해 완화됩니다.

CDMA의 주요 용량 이점은 모든 셀의 모든 섹터에서 동일한 할당 주파수를 재사용한다는 것입니다. IS-136 및 아날로그 셀룰러 시스템에는 세 개의 섹터가있는 7 개의 셀 반복 계수가 있습니다. 이는 21 개 채널 중 하나만 각 섹터에서 사용할 수 있음을 의미합니다. CDAM은 각 셀의 각 섹터에서 동일한 주파수를 공유하도록 설계되었습니다. IS-95가 아닌 cdma2000 코딩을 사용하는 각 사용자에게는 시스템이 더 효율적입니다.

FDMA 또는 TDMA에서는 인접 셀간에 간섭하지 않도록 무선 자원을 할당합니다.

인접 셀은 동일한 (동일한) 주파수 대역 (또는 타임 슬롯)을 사용할 수 없습니다.
왼쪽 그림은 7 개의 주파수 대역을 사용한 단순 셀 할당을 보여줍니다.

실제 상황에서는 복잡한 무선 전파와 불규칙한 셀 할당으로 인해 적절한 주파수 (또는 타임 슬롯) 할당이 쉽지 않습니다.

이에 대한 CDMA 시스템에서는 모든 사용자가 동일한 주파수를 공유하기 때문에 주파수 배열은 문제가되지 않습니다. 이것이 CDMA 기술의 가장 큰 장점입니다.

CDMA에서는 CDMA 채널이 동시에 동일한 주파수를 사용하기 때문에 모든 셀에서 동일한 무선 자원을 사용할 수 있습니다.

CDMA의 주파수 할당은 필요하지 않습니다.
이러한 의미에서 CDMA 셀룰러 시스템은 설계하기 쉽습니다.

셀룰러 가입자가 한 기지국을 통해 다른 기지국으로 이동할 때마다 네트워크는 자동으로 다른 각 기지국으로 전환하고 커버리지 책임을 유지합니다. 이 동작을 "hand-off"(Handoff) 또는 "hand-over"(Handover)라고합니다.

FDMA 및 TDMA 시스템에서는 다른 주파수를 사용하여 해당 지역의 기지국과 통신합니다. 즉, 한 주파수에서 다른 주파수로 주파수가 전환되고 전환하는 동안 약간의 통신 끊김이 발생합니다."hard handoff" (하드 핸드 오프) 또는 "hard handover" (하드 핸드 오버).

하드 핸드 오프

FDMA 또는 TDMA 셀룰러 시스템에서는 핸드 오프 시점에 현재 통신을 중단 한 후 새로운 통신을 설정할 수 있습니다. 주파수 또는 타임 슬롯 전환시 MS와 BS 간의 통신이 끊어집니다.

소프트 핸드 오프

셀룰러 시스템은 통신 링크를 유지하기 위해 이동국을 추적합니다. 이동국이 인접 셀로 이동하면 통신 링크는 현재 셀에서 인접 셀로 전환됩니다.

모바일이 새로운 지역 (기지국에서 다른 기지국으로)에 들어갈 때, 모바일은 드라이버의 강도에 대한 메시지를 제 1 기지국으로 전송함으로써 충분한 전력의 두 번째 파일럿이된다. 기지국은 MTSO에 알리고 MTSO는 새로운Walsh code assignment 두 번째 기지국의.

첫 번째 기지국은 새로운 프로그레시브 전송으로 제어합니다. Walsh 할당 MTSO는 랜드 링크를 두 번째 기지국으로 보냅니다. 모바일은 2 개의 기지국으로 구동되며 MTSO는 매 20ms마다 최상의 품질 상태를 선택합니다.
전력은 제 1 BS에 의해 이동국에서 낮아지고 이동국은 파일럿 강도 메시지를 전송 한 다음 제 1 BS 전송이 정지하고 채널을 해제한다. 그리고 트래픽 채널은 두 번째 기지국에서 계속됩니다.
CDMA 셀룰러 시스템에서는 스위칭 주파수 나 타임 슬롯이 필요하지 않기 때문에 핸드 오프를하는 순간에도 통신이 끊기지 않습니다.

Note− Walsh 시퀀스는 직교 코드의 일부인 반면 PN, Gold 및 Kasami와 같은 다른 시퀀스는 시프트 레지스터 시퀀스입니다. 직교 코드가 사용자에게 할당 된 경우 수신기에서 상관기의 출력은 원하는 시퀀스를 제외하고 0이되는 반면 동기식 직접 시퀀스 수신기는 전송 된 동일한 코드 시퀀스를 수신하므로 사용자 간의 시간 이동이 없습니다.

CDMA 신호는 CDMA 사용자 이외의 높은 간섭 신호를 경험합니다. 이는 동일한 미니셀에있는 다른 사용자의 간섭과 인접 셀의 간섭이라는 두 가지 형태의 간섭을받습니다. 전체 간섭에는 배경 잡음 및 기타 스퓨리어스 신호도 포함됩니다.

CDMA는 전송 및 검색을 위해 신호를 인코딩하기 위해 확산 스펙트럼 형태의 변조를 사용하는 것을 기반으로합니다.

소음원

확산 스펙트럼 기술에서 무선 신호는 단일 1.23MHz 넓은 주파수 대역에 분산됩니다. 각 가입자에게는 PN 코드가 할당되어 있습니다. PN 코드에 해당하는 신호가 디코딩되고 처리됩니다. 코드 일치를 포함하지 않는 신호는 노이즈로 처리되고 무시됩니다.

신호 처리 : 수신

CDMA는 인코딩 된 협 대역 신호로 시작합니다. 이것은 PN 코드를 사용하여 1.23MHz의 대역폭으로 확산됩니다.

신호가 수신되면 원하는 신호를 복구하기 위해 필터링 및 처리됩니다. 상관 기는 원하는 신호 처리와 관련이 없기 때문에 간섭 소스를 제거합니다. 이 방법을 사용하면 CDMA 호출 수가 동일한 주파수 스펙트럼을 동시에 점유 할 수 있습니다.

프레임 오류율

프레임 오류율 (FER)로 측정 된 전송 오류 수입니다. 통화 횟수에 따라 증가합니다. 이 문제를 극복하기 위해, 미니셀 및 모바일 사이트는 모바일 또는 미니셀 사이트가 더 많은 전력을 공급하여 FER을 허용 가능한 양으로 줄일 수있을 때까지 전력을 증가시킬 수 있습니다. 이 이벤트는 특정 미니셀에서 소프트 제한 호출을 제공하며 다음에 따라 달라집니다.