CDMA - Guia Rápido

O que é CDMA?

Ctributo Division Multiple Access (CDMA) é uma tecnologia celular digital usada para comunicação móvel. O CDMA é a base sobre a qual os métodos de acesso como cdmaOne, CDMA2000 e WCDMA são construídos. Os sistemas celulares CDMA são considerados superiores ao FDMA e TDMA, e é por isso que o CDMA desempenha um papel crítico na construção de sistemas de comunicação de rádio eficientes, robustos e seguros.

Uma Analogia Simples

Vamos fazer uma analogia simples para entender o conceito de CDMA. Suponha que temos alguns alunos reunidos em uma sala de aula que gostariam de falar uns com os outros simultaneamente. Nada seria audível se todos começassem a falar ao mesmo tempo. Eles devem se revezar para falar ou usar idiomas diferentes para se comunicar.

A segunda opção é bastante semelhante ao CDMA - alunos que falam a mesma língua podem se entender, enquanto outras línguas são percebidas como ruído e rejeitadas. Da mesma forma, no rádio CDMA, cada grupo de usuários recebe um código compartilhado. Muitos códigos ocupam o mesmo canal, mas apenas os usuários associados a um determinado código podem se comunicar.

Características importantes do CDMA

CDMA, que se baseia na técnica de espalhamento espectral, tem as seguintes características salientes -

• Em CDMA, cada canal usa todo o espectro disponível.

• As conversas individuais são codificadas com uma sequência digital pseudo-aleatória e, em seguida, transmitidas usando uma ampla faixa de frequência.

• O CDMA fornece consistentemente melhor capacidade para comunicações de voz e dados, permitindo que mais assinantes se conectem a qualquer momento.

• CDMA é a plataforma comum na qual as tecnologias 3G são construídas. Para 3G, o CDMA usa 1x EV-DO e EV-DV.

Padrões de terceira geração

O CDMA2000 usa o modo Frequency Division Duplexing-Multicarrier (FDD-MC). Aqui, multicarrier implica canais N × 1,25 MHz sobrepostos em N portadoras IS-95 existentes ou implantados em espectro não ocupado. CDMA2000 inclui -

• 1x - usa uma taxa de difusão de 1,2288 Mcps.

• 3x - usa uma taxa de difusão de 3 × 1,2288 Mcps ou 3,6864 Mcps.

• 1xEV-DO (1x Evolution - Data Optimized) - usa uma taxa de difusão de 1,2288 Mcps, otimizada para os dados.

• WCDMA / FDD-DS - Modo CDMA de banda larga (WCDMA) Frequency Division Duplexing-Direct Sequence spreading (FDD-DS). Este possui um único canal de 5 MHz. O WCDMA usa uma única portadora por canal e emprega uma taxa de difusão de 3,84 Mcps.

Grupo de Desenvolvimento CDMA (CDG)

O CDMA Development Group (CDG), fundado em dezembro de 1993, é um consórcio internacional de empresas. Ele trabalha em conjunto para liderar o crescimento e a evolução dos sistemas avançados de telecomunicações sem fio.

O CDG é composto por provedores de serviços, fabricantes de infraestrutura, fornecedores de dispositivos, fornecedores de equipamentos de teste, desenvolvedores de aplicativos e provedores de conteúdo. Seus membros definem em conjunto os requisitos técnicos para o desenvolvimento dos sistemas complementares CDMA2000 e 4G. Além disso, a interoperabilidade com outras tecnologias sem fio emergentes tem o objetivo de aumentar a disponibilidade de produtos e serviços sem fio para consumidores e empresas em todo o mundo.

Sistema IMT-2000

Os canais CDMA podem ser amplamente categorizados como canal direto e canal reverso. Este capítulo explica as funcionalidades desses canais.

Canal de Avanço

O canal de encaminhamento é a direção da comunicação ou do caminho de downlink móvel-a-célula. Inclui os seguintes canais -

• Pilot Channel- O canal piloto é um canal de referência. Ele usa a estação móvel para adquirir o tempo e como uma referência de fase para demodulação coerente. Ele é transmitido continuamente por cada estação base em cada freqüência CDMA ativa. E, cada estação móvel rastreia este sinal continuamente.

• Sync Channel- O canal de sincronização carrega uma mensagem única e repetitiva, que fornece a informação de horário e configuração do sistema para a estação móvel. Da mesma forma, a estação móvel pode ter a hora exata do sistema por meio de sincronização com o código curto.

• Paging Channel- O principal objetivo do Canal de Paging é enviar páginas, ou seja, notificações de chamadas recebidas, para as estações móveis. A estação base usa essas páginas para transmitir informações gerais do sistema e mensagens específicas da estação móvel.

• Forward Traffic Channel- Canais de tráfego direto são canais de código. É usado para atribuir chamadas, geralmente de voz e tráfego de sinalização para usuários individuais.

Canal reverso

O canal reverso é a direção de comunicação móvel para célula ou o caminho de uplink. Consiste nos seguintes canais -

• Access Channel- O canal de acesso é usado por estações móveis para estabelecer uma comunicação com a estação base ou para responder a mensagens do Canal de Paging. O canal de acesso é usado para trocas de mensagens curtas de sinalização, como chamadas, respostas a páginas e registros.

• Reverse Traffic Channel - Canal reverso de tráfego é usado pelos usuários individuais em suas chamadas reais para transmitir tráfego de uma única estação móvel para uma ou mais estações base.

A possibilidade de operar em modo FDD ou TDD é permitida para o uso eficiente do espectro disponível de acordo com a alocação de frequência em diferentes regiões.

Duplex de Divisão de Freqüência

Um método duplex em que as transmissões de Uplink e Downlink usam duas bandas de frequência separadas -

• Uplink - 1920 MHz a 1980 MHz

• Downlink - 2110 MHz a 2170 MHz

• Bandwidth - Cada portadora está localizada no centro de uma banda larga de 5 MHz

Separação de Canal

Valor nominal de 5 MHz que pode ser ajustado.

Raster de canal

200 kHz (a frequência central deve ser um múltiplo de 200 kHz).

Separação de frequência Tx-Rx

Valor nominal de 190 MHz. Este valor pode ser fixo ou variável (mínimo de 134,8 e máximo de 245,2 MHz).

Número do canal

A frequência da portadora é designada pelo UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number (UARFCN). Este número é enviado pela rede (para o uplink e downlink) no canal lógico BCCH e é definido por Nu = 5 * (freqüência uplink MHz) e ND = 5 * (freqüência downlink MHz).

Duplex de Divisão de Tempo

O duplex de divisão de tempo é uma técnica pela qual as transmissões de Uplink e Downlink são transportadas na mesma frequência usando intervalos de tempo sincronizados. A operadora usa uma banda de 5 MHz, embora haja uma solução de baixa taxa de chip em estudo pelo 3GPP (1,28 Mcps). As bandas de frequência disponíveis para TDD serão 1900–1920 MHz e 2010 - 2025 MHz.

Métodos Duplex de Links de Rádio

No caso do Duplex por Divisão de Tempo, a frequência do link direto é igual à frequência do link reverso. Em cada link, os sinais são transmitidos continuamente em turnos - como em um jogo de pingue-pongue.

Exemplo de sistema TDD

O TDD usa uma única banda de frequência para transmitir e receber. Além disso, ele compartilha a banda atribuindo intervalos de tempo alternativos para operações de transmissão e recepção. As informações a serem transmitidas podem ser voz, vídeo ou dados de computador em formato bit-serial. Cada intervalo de tempo pode ter 1 byte de comprimento ou pode ser uma parte de vários bytes.

O TDD alterna os dados da estação de transmissão e recepção ao longo do tempo. Os timeslots podem ter comprimento variável. Devido à natureza dos dados de alta velocidade, as partes em comunicação não podem significar que as transmissões sejam intermitentes. As transmissões que parecem simultâneas estão, na verdade, competindo entre si. Convertido digitalmente em voz analógica, ninguém pode dizer que não é um full duplex.

Em alguns sistemas TDD, intervalos de tempo alternativos têm a mesma duração ou têm DL e UL; entretanto, o sistema não precisa ser simétrico 50/50. O sistema pode ser assimétrico conforme necessário.

Por exemplo, ao acessar a Internet, a velocidade de download geralmente é maior do que a velocidade de upload. A maioria dos equipamentos trabalha em modo assíncrono onde a velocidade de download é superior à velocidade de upload. Quando a velocidade de download é maior do que a velocidade de upload, menos intervalos de tempo são necessários para o upload. Alguns formatos TDD oferecem alocação dinâmica de largura de banda quando o número de intervalos de tempo ou durações é alterado em tempo real conforme necessário.

A real vantagem do TDD é que ele é apenas um único canal do espectro de frequência e não requer guardas de banda ou separações de canal, pois os intervalos ocorrem usando timeslots. A desvantagem é que a implementação bem-sucedida do TDD requer um sistema de temporização. O tempo preciso para o transmissor e o receptor é necessário para garantir que os intervalos de tempo não se sobreponham ou interfiram uns com os outros.

O tempo é freqüentemente sincronizado com o derivado específico dos padrões de relógio atômico GPS. O tempo de guarda também é necessário entre os intervalos de tempo para evitar duplicação. Este tempo é geralmente igual ao tempo de processamento de transmissão-recepção (tempo de comutação de transmissão-recepção) e aos atrasos de transmissão (latência) no canal de comunicação.

Duplex de Divisão de Freqüência

No Duplex de Divisão de Freqüência (FDD), a freqüência do link direto não é igual à freqüência do link reverso. Em cada link, os sinais são transmitidos continuamente em paralelo.

Exemplo de sistema FDD

O FDD requer dois segmentos simétricos de espectro para os canais de uplink e downlink.

Em um telefone celular com transmissor e receptor, operando simultaneamente em uma proximidade tão próxima, o receptor precisa filtrar o máximo possível do sinal do transmissor. Mais separação do espectro, os filtros mais eficazes.

O FDD usa muito espectro de frequência, geralmente o dobro do espectro TDD necessário. Além disso, deve haver separação de espectro adequada entre a transmissão e a recepção dos canais. Essas bandas ficam dizendo - não pode ser usado, são desnecessários. Dada a escassez e o custo do espectro, eles são desvantagens reais.

Uso de FDD

O FDD é amplamente utilizado em diferentes sistemas de telefonia celular. Em alguns sistemas, a banda 869-894 MHz é usada como o espectro de downlink (DL) da torre do local da célula para o dispositivo. E a banda 824-849 MHz é usada como o espectro de uplink (UL) do aparelho no local da célula.

O FDD também funciona em um cabo em que os canais de transmissão e recepção recebem diferentes partes do espectro do cabo, como nos sistemas de TV a cabo. E, os filtros são usados ​​para manter os canais separados.

Desvantagem do FDD

A desvantagem do FDD é que ele não permite técnicas especiais como múltiplas antenas, múltiplas entradas-saídas (MIMO) e formação de feixes. Essas tecnologias são um elemento essencial das novas estratégias do celular Long Term Evolution (LTE) 4G para aumentar a taxa de dados. É difícil fazer uma largura de banda ampla o suficiente para cobrir os dois conjuntos do espectro da antena. É necessário um ajuste dinâmico complexo do circuito.

Métodos de acesso múltiplo

O canal de rádio é um meio de comunicação compartilhado por vários usuários em uma área geográfica. As estações móveis estão competindo entre si pelo recurso de frequência para transmitir seu fluxo de informações. Sem outras medidas para controlar o acesso simultâneo de vários usuários, podem ocorrer colisões. Uma vez que as colisões são indesejáveis ​​para comunicação orientada para conexão, como telefones celulares, estações de assinantes pessoais / móveis precisam ser alocadas nos canais dedicados mediante solicitação.

A comunicação móvel, compartilhando recursos sem fio em todos os usuários, deve ser comunicada para identificar o usuário. Enquanto identifica o usuário, é referido como "acesso múltiplo" (Acesso múltiplo) que está recebendo uma onda de rádio de uma série de estações transmissoras em uma estação receptora (como mostrado na imagem a seguir).

O Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência (FDMA) é um dos métodos de acesso múltiplo analógico mais comum. A banda de frequência é dividida em canais de largura de banda igual, de forma que cada conversa seja conduzida em uma frequência diferente ( conforme mostrado na figura abaixo ).

Visão geral do FDMA

No método FDMA, bandas de guarda são usadas entre os espectros de sinal adjacentes para minimizar a diafonia entre os canais. Uma banda de frequência específica é dada a uma pessoa e será recebida identificando cada uma das frequências na extremidade receptora. É freqüentemente usado na primeira geração de telefones celulares analógicos.

Vantagens do FDMA

Como os sistemas FDMA usam taxas de bits baixas (tempo de símbolo grande) em comparação com a propagação de atraso médio, oferece as seguintes vantagens -

• Reduz a informação da taxa de bits e o uso de códigos numéricos eficientes aumenta a capacidade.

• Reduz o custo e diminui a interferência entre símbolos (ISI)

• A equalização não é necessária.

• Um sistema FDMA pode ser facilmente implementado. Um sistema pode ser configurado de forma que as melhorias em termos de codificador de voz e redução da taxa de bits possam ser facilmente incorporadas.

• Visto que a transmissão é contínua, menos bits são necessários para sincronização e enquadramento.

Desvantagens do FDMA

Embora o FDMA ofereça várias vantagens, também tem algumas desvantagens, que estão listadas abaixo -

• Não difere significativamente dos sistemas analógicos; melhorar a capacidade depende da redução sinal-para-interferência ou de uma relação sinal-ruído (SNR).

• A vazão máxima por canal é fixa e pequena.

• As bandas de proteção causam perda de capacidade.

• Hardware implica em filtros de banda estreita, que não podem ser realizados em VLSI e, portanto, aumenta o custo.

O Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA) é uma tecnologia de comunicação de telefone celular digital. Facilita que muitos usuários compartilhem a mesma frequência sem interferência. Sua tecnologia divide um sinal em diferentes intervalos de tempo e aumenta a capacidade de transporte de dados.

Visão geral do TDMA

O Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA) é uma tecnologia complexa, porque requer uma sincronização precisa entre o transmissor e o receptor. O TDMA é usado em sistemas de rádio móvel digital. As estações móveis individuais atribuem ciclicamente uma frequência para uso exclusivo de um intervalo de tempo.

Na maioria dos casos, toda a largura de banda do sistema por um intervalo de tempo não é atribuída a uma estação. No entanto, a frequência do sistema é dividida em sub-bandas, e o TDMA é usado para o acesso múltiplo em cada sub-banda. Sub-bandas são conhecidas comocarrier frequencies. O sistema móvel que usa essa técnica é conhecido comomulti-carrier systems.

No exemplo a seguir, a banda de frequência foi compartilhada por três usuários. Cada usuário é atribuído de forma definitivatimeslotspara enviar e receber dados. Neste exemplo, o usuário‘B’ envia após o usuário ‘A,’ e usuário ‘C’envia posteriormente. Desta forma, o pico de potência torna-se um problema e maior devido ao burst de comunicação.

FDMA e TDMA

Este é um sistema TDMA de múltiplas portadoras. Uma faixa de frequência de 25 MHz contém 124 cadeias simples (frequências portadoras de 200) de largura de banda de cada kHz; cada um desses canais de frequência contém 8 canais de conversação TDMA. Assim, a sequência de timeslots e frequências atribuídas a uma estação móvel são os canais físicos de um sistema TDMA. Em cada timeslot, a estação móvel transmite um pacote de dados.

O período de tempo atribuído a um timeslot para uma estação móvel também determina o número de canais TDMA em uma frequência portadora. O período de timeslots são combinados em um quadro denominado TDMA. O sinal TDMA transmitido em uma frequência portadora geralmente requer mais largura de banda do que o sinal FDMA. Devido ao uso de várias vezes, a taxa de dados bruta deve ser ainda maior.

Vantagens do TDMA

Aqui está uma lista de algumas vantagens notáveis ​​do TDMA -

• Permite taxas flexíveis (ou seja, vários slots podem ser atribuídos a um usuário, por exemplo, cada intervalo de tempo traduz 32Kbps, um usuário recebe dois slots de 64 Kbps por quadro).

• Pode suportar tráfego de rajadas ou com taxa de bits variável. O número de slots alocados para um usuário pode ser alterado quadro a quadro (por exemplo, dois slots no quadro 1, três slots no quadro 2, um slot no quadro 3, quadro 0 dos entalhes 4, etc.).

• Não é necessária banda de proteção para o sistema de banda larga.

• Nenhum filtro de banda estreita é necessário para o sistema de banda larga.

Desvantagens do TDMA

As desvantagens do TDMA são as seguintes -

• Altas taxas de dados de sistemas de banda larga requerem equalização complexa.

• Devido ao modo burst, um grande número de bits adicionais é necessário para sincronização e supervisão.

• O tempo da chamada é necessário em cada slot para acomodar o tempo até as imprecisões (devido à instabilidade do relógio).

• Eletrônicos operando em altas taxas de bits aumentam o consumo de energia.

• O processamento de sinal complexo é necessário para sincronizar dentro de slots curtos.

O Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA) é um tipo de multiplexação que facilita que vários sinais ocupem um único canal de transmissão. Ele otimiza o uso da largura de banda disponível. A tecnologia é comumente usada em sistemas de telefonia celular de ultra-alta frequência (UHF), bandas que variam entre 800 MHz e 1,9 GHz.

Visão geral de CDMA

O sistema de acesso múltiplo por divisão de código é muito diferente da multiplexação por tempo e frequência. Neste sistema, um usuário tem acesso a toda a largura de banda durante toda a duração. O princípio básico é que diferentes códigos CDMA são usados ​​para distinguir entre os diferentes usuários.

As técnicas geralmente utilizadas são a modulação de espectro de difusão de sequência direta (DS-CDMA), salto de frequência ou detecção de CDMA misto (JDCDMA). Aqui, é gerado um sinal que se estende por uma ampla largura de banda. Um código chamadospreading codeé usado para executar esta ação. Usando um grupo de códigos ortogonais entre si, é possível selecionar um sinal com um determinado código na presença de muitos outros sinais com diferentes códigos ortogonais.

Como funciona o CDMA?

O CDMA permite até 61 usuários simultâneos em um canal de 1.2288 MHz, processando cada pacote de voz com dois códigos PN. Existem 64 códigos Walsh disponíveis para diferenciar entre chamadas e limites teóricos. Limites operacionais e problemas de qualidade reduzirão o número máximo de chamadas um pouco abaixo desse valor.

Na verdade, muitas bandas básicas de "sinais" diferentes com diferentes códigos de propagação podem ser moduladas na mesma portadora para permitir que muitos usuários diferentes sejam suportados. Usando códigos ortogonais diferentes, a interferência entre os sinais é mínima. Por outro lado, quando os sinais são recebidos de várias estações móveis, a estação base é capaz de isolar cada uma, pois têm diferentes códigos de propagação ortogonal.

A figura a seguir mostra a tecnicidade do sistema CDMA. Durante a propagação, misturamos os sinais de todos os usuários, mas por isso você usa o mesmo código que o código que foi usado na hora de enviar para o lado receptor. Você pode tirar apenas o sinal de cada usuário.

Capacidade CDMA

Os fatores que decidem a capacidade CDMA são -

• Ganho de processamento
• A relação sinal-ruído
• Fator de atividade de voz
• Eficiência de reutilização de frequência

A capacidade em CDMA é suave, CDMA tem todos os usuários em cada frequência e os usuários são separados por código. Isso significa que o CDMA opera na presença de ruído e interferência.

Além disso, as células vizinhas usam as mesmas frequências, o que significa que não são reutilizadas. Portanto, os cálculos de capacidade CDMA devem ser muito simples. Nenhum canal de código em uma célula, multiplicado por nenhuma célula. Mas não é tão simples. Embora os canais de código não disponíveis sejam 64, pode não ser possível usar uma única vez, pois a frequência CDMA é a mesma.

Métodos Centralizados

• A banda usada em CDMA é de 824 MHz a 894 MHz (separação de 50 MHz + 20 MHz).
• O canal de frequência é dividido em canais de código.
• 1,25 MHz de canal FDMA é dividido em 64 canais de código.

Ganho de processamento

CDMA é uma técnica de espalhamento espectral. Cada bit de dados é espalhado por uma sequência de código. Isso significa que a energia por bit também é aumentada. Isso significa que temos um ganho com isso.

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

W é a taxa de propagação

R é a taxa de dados

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

Este é um fator de ganho e a taxa real de propagação de dados. Em média, uma condição de transmissão típica requer um sinal para a relação de ruído de 7 dB para a qualidade de voz adequada.

Traduzido em uma proporção, o sinal deve ser cinco vezes mais forte que o ruído.

Ganho de processamento real = P (ganho) - SNR

= 21 - 7 = 14dB

CDMA usa codificador de taxa variável

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

Conseqüentemente, o CDMA tem 100% de reutilização de frequência. O uso da mesma frequência em células vizinhas causa alguma interferência adicional.

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

Vantagens do CDMA

CDMA tem uma capacidade soft. Quanto maior o número de códigos, maior o número de usuários. Tem as seguintes vantagens -

• O CDMA requer um controle de energia rígido, pois sofre o efeito de perto-longe. Em outras palavras, um usuário próximo à estação base transmitindo com a mesma potência irá abafar o último sinal. Todos os sinais devem ter potência mais ou menos igual no receptor

• Receptores de rake podem ser usados ​​para melhorar a recepção do sinal. Versões atrasadas de tempo (um chip ou posterior) do sinal (sinais de caminhos múltiplos) podem ser coletadas e usadas para tomar decisões no nível de bit.

• A transferência flexível pode ser usada. As estações base móveis podem mudar sem mudar de operadora. Duas estações base recebem sinal móvel e a móvel recebe sinais das duas estações base.

• Transmissão Burst - reduz a interferência.

Desvantagens do CDMA

As desvantagens de usar CDMA são as seguintes -

• O comprimento do código deve ser cuidadosamente selecionado. Um código grande pode induzir atraso ou causar interferência.

• A sincronização de tempo é necessária.

• A transferência gradual aumenta o uso de recursos de rádio e pode reduzir a capacidade.

• Como a soma da potência recebida e transmitida de uma estação base precisa de um controle de potência constante e rígido. Isso pode resultar em várias transferências.

Rede CDMA é o sistema destinado a regular a tecnologia CDMA. Inclui todos os aspectos e funcionalidades, começando da estação base, antena transmissora, antena receptora e centros de comutação móveis.

Visão geral da rede CDMA

Uma estação base é um elemento essencial da rede CDMA. Uma estação base cobre uma pequena área geográfica chamada decell. Uma célula pode ser omnidirecional ou setorial. Cada estação base possui uma antena de transmissão e duas antenas de recepção para cada célula. Duas antenas receptoras são usadas por célula com a finalidade despatial diversity. Em muitas aplicações, é um BSC (Base Station Controller), que controla várias estações base.

Como a taxa de dados do telefone móvel é de 13 kbps ou 8 kbps, o que não é ISDN, mas os switches que são o centro de comutação móvel (MSC) são geralmente comutados para 64 kbps. Portanto, antes de ser comutado, é necessário converter essas taxas de dados móveis para 64 kbps. Isso é realizado por um membro, que é otranscoder. O transcodificador pode ser um elemento separado ou pode ser colocado em cada estação base ou MSC.

Todas as estações base estão conectadas ao MSC, que é o mobile sbruxaria centrar. A MSC é a entidade que gere o estabelecimento, ligação, manutenção e eliminação de chamadas dentro da rede e também com o exterior.

A MSC também tem um banco de dados chamado HLR / AC, que é um centro de autenticação / registro de localização residencial. HLR é o banco de dados que mantém o banco de dados de todos os assinantes da rede. AC Authentication Center é a parte da segurança do HLR, que inclui alguns algoritmos para examinar telefones celulares.

O MSC está conectado ao mundo externo, ou seja, à rede fixa. O MSC também pode ser conectado a vários outros MSCs.

Identidades CDMA

Identidades de rede -

• SID (Identidade do Sistema)
• NID (identidade de rede)

Identidades de estação móvel -

• ESN (número de série eletrônico)
• ESN permutado
• IMSI (International Mobile Station Identity)
• IMSI_S
• IMSI_11_12
• Marca de classe de estação

Identidade do sistema e da rede

Uma estação base é membro de um sistema celular e de uma rede. Uma rede é um subconjunto de um sistema. Os sistemas são instalados com uma identificação chamadaIdentification System(CIS). As redes com um sistema de recepção éNetwork identification(NID). É um par de rede identificado exclusivamente de (SID, NID). A estação móvel tem uma lista de um ou mais pares domésticos (não roaming) (SID, NID).

SID

Um indicador de identificação de sistema de 15 bits (SID) é armazenado em uma estação móvel. Ele é usado para determinar o sistema host das estações móveis. A alocação de bits do indicador de identificação do sistema é mostrada abaixo.

A distribuição de códigos internacionais (INTL) (bits 14 e 13) também é mostrada na tabela. Os bits 12-0 são atribuídos a cada sistema dos EUA pela FCC para países fora dos EUA. A alocação de bits será feita pelas autoridades regulatórias locais.

NID

O NID tem um intervalo de 0-65535 valores reservados. O valor de 65535 em um SID significa que o par NID indica que a estação móvel considera todo o SID como casa.

Sistemas e Redes

Uma estação móvel tem uma lista de um ou mais pares domésticos (não roaming) (SID, NID). Uma estação móvel está em roaming quando o par de difusão da estação base (SID, NID) não corresponde a um dos pares de estações móveis sem roaming (SID, NID).

Uma estação móvel é um roamer estrangeiro NID -

• se a estação móvel estiver em roaming e houver algum par (SID, NID) na lista de estações móveis (SID, NID) que corresponda ao SID.

• se a estação móvel estiver em roaming e houver algum par (SID, NID) na lista de estações móveis (SID, NID) para os quais nenhum SID correspondente está disponível (significa que uma estação móvel tem SID estrangeiro de cliente em roaming).

Número de série eletrônico (ESN)

ESN é um número binário de 32 bits que identifica exclusivamente a estação móvel em um sistema celular CDMA. Deve ser definido na fábrica e não pode ser facilmente alterado no campo. A troca do ESN exigirá equipamento especial, normalmente não disponível para assinantes. A alocação de bits de ESN é mostrada abaixo -

O circuito que fornece o ESN deve ser isolado para que ninguém possa entrar em contato e adulterar. As tentativas de alterar o circuito ESN devem tornar a estação móvel inoperante. No momento da emissão da aceitação inicial, o fabricante deve receber um código de fabricantes (MFR) nos oito bits mais significativos (bits 31-24 bits) número de série de 32 bits. Os bits 23-18 são reservados (inicialmente zero). E, cada fabricante aloca apenas 17 bits para 0. Quando um fabricante usa quase todas as combinações possíveis de números de série nos bits 17-0, o fabricante pode enviar uma notificação à FCC. O FCC atribuirá o próximo número binário sequencial no bloco de reserva (bits 23 a).

ESN permutado

O CDMA é uma técnica de espalhamento espectral em que vários usuários acessam o sistema no mesmo exemplo em uma célula e, claro, na mesma frequência. Portanto, ele discrimina os usuários no link reverso (ou seja, informações da MS para a estação base). Ele espalha informações usando códigos exclusivos da estação móvel em todos os sistemas celulares CDMA. Este código tem um elemento que é o ESN, mas não usa o ESN no mesmo formato, ele usa um ESN trocado.

Se houver dois celulares em uma célula da mesma marca e tiver números de série consecutivos e para o receptor da estação base, será difícil conectá-los. Portanto, para evitar uma forte correlação entre os códigos longos correspondentes a ESNs sucessivos, usamos ESNs permutados.

Identidade de estação móvel internacional (IMSI)

As estações móveis são identificadas pela identidade da Identidade de estação móvel internacional (IMSI). O IMSI consiste em até 10 a 15 dígitos numéricos. Os primeiros três dígitos do IMSI são o código do país do celular (MCC), os dígitos restantes são a identidade da estação móvel NMSI Nacional. O NMSI consiste no código de rede móvel (MNC) e no número de identificação da estação móvel (SIDS).

MCC	MSN	MSIN
	NMSI
IMSI ≤15 dígitos

• MCC: Código do país para celular
• MNC: Código de rede móvel
• MSIN: Identificação de estação móvel
• NMSI: National Mobile Station Identity

Um IMSI com 15 dígitos de comprimento é chamado de classe 0 IMSI (NMSI tem 12 dígitos de comprimento). O IMSI, que tem menos de 15 dígitos de comprimento, é chamado de IMSI de classe 1 (NMSI o comprimento é inferior a 12 contagens). Para operação CDMA, o mesmo IMSI pode ser registrado em várias estações móveis. Os sistemas individuais podem ou não permitir esses recursos. O gerenciamento dessas funções é função da estação base e do operador do sistema.

Rake Receiver

Devido à reflexão sobre os desafios de uma banda larga, o canal de rádio pode consistir em muitas cópias (multipath), sinais originalmente transmitidos com diferentes amplitudes, fases e atrasos. Se os componentes do sinal chegarem ao longo de um período de chip um do outro, um receptor de rake pode ser usado para ajustar e combinar. O receptor Rake usa um princípio de diversidade por meio de vários caminhos. A figura abaixo mostra o esquema do receptor Rake.

O receptor Rake processa vários componentes de sinais de caminhos múltiplos. As saídas do correlacionador são combinadas para obter melhor confiabilidade e desempenho de comunicação. A decisão de bit com base em uma única correlação pode produzir uma grande taxa de erro de bit como componente de multicaminho processado pelo fato de que o correlacionador pode ser danificado pela descoloração. Se a saída de um correlacionador for corrompida por desvanecimento, a outra não pode ser, e o sinal corrompido pode ser reduzido pelo processo de ponderação.

Código Walsh

Os códigos de Walsh são mais comumente usados ​​nos códigos ortogonais de aplicativos CDMA. Esses códigos correspondem a linhas de uma matriz quadrada especial chamada matriz de Hadamard. Para um conjunto de códigos de Walsh de comprimento N, ele consiste em n linhas para formar uma matriz quadrada de n × n código de Walsh.

O sistema IS-95 usa 64 Walsh function matrix 64. A primeira linha desta matriz contém uma string de todos os zeros com cada uma das seguintes linhas contendo diferentes combinações de bit 0 e 1. Cada linha é ortogonal e igual representação para bits binários. Quando implementado com o sistema CDMA, cada usuário móvel usa uma das 64 sequências de linhas na matriz como um código de propagação. E fornece correlação cruzada zero entre todos os outros usuários. Esta matriz é definida recursivamente da seguinte forma -

Onde n é uma potência de 2 e indica as diferentes dimensões da matriz W. Além disso, n representa a operação lógica NÃO em todos os bits nesta matriz. As três matrizes W _2, W ₄ e W _8, respectivamente _, mostram a função Walsh para a dimensão 2, 4 e 8.

Cada linha da matriz Walsh 64 64 corresponde a um número de canal. O número do canal 0 é mapeado para a primeira linha da matriz Walsh, que é o código de todos os zeros. Este canal também é conhecido como canal piloto e é usado para formar e estimar a resposta ao impulso de um canal de rádio móvel.

Para calcular a correlação cruzada entre as sequências, precisaremos converter os bits na matriz para formar a antítese dos valores de ± 1. No entanto, todos os usuários no mesmo canal CDMA podem ser sincronizados com uma precisão de intervalo de um chip usando uma sequência PN longa comum. Ele também funciona como um misturador de dados.

• Código de Walsh é um grupo de códigos de propagação com boas propriedades de autocorrelação e fracas propriedades de correlação cruzada. Os códigos Walsh são a espinha dorsal dos sistemas CDMA e são usados ​​para desenvolver os canais individuais em CDMA.

• Para IS-95, existem 64 códigos disponíveis.

  • O código `0 'é usado como piloto e o código` 32' é usado para sincronização.

  • Os códigos de 1 a 7 são usados ​​para canais de controle e os códigos restantes estão disponíveis para canais de tráfego. Os códigos 2 a 7 também estão disponíveis para canais de tráfego, se não forem necessários.

• Para cdma2000, existe uma infinidade de códigos Walsh, que variam em comprimento para acomodar as diferentes taxas de dados e fatores de propagação das diferentes configurações de rádio.

• Um dos 64 padrões de bits ortogonais a uma taxa de 1,2288 Mcps.

• Os códigos de Walsh são usados ​​para identificar os dados de cada transmissão individual. No link direto, eles definem canais de código direto dentro de uma frequência CDMA.

• No link reverso, todos os 64 códigos são usados ​​por cada canal reverso para transportar informações.

Dê uma olhada na ilustração a seguir. Mostra como a multiplexação é realizada usando o código de Walsh.

Todas as técnicas de modulação e demodulação buscam maior potência e / ou eficiência de largura de banda em um canal de ruído estacionário aditivo Gaussiano branco. Como a largura de banda é um recurso limitado, um dos principais objetivos do projeto de todos os esquemas de modulação é minimizar a largura de banda necessária para a transmissão. Por outro lado, as técnicas de espalhamento espectral usam uma largura de banda de transmissão que é da ordem da magnitude maior do que a largura de banda necessária para o sinal mínimo.

A vantagem da técnica de espalhamento espectral é que - muitos usuários podem usar simultaneamente a mesma largura de banda sem interferir uns com os outros. Portanto, espalhar espectro não é econômico quando o número de usuários é menor.

• Espalhamento é uma forma de comunicação sem fio na qual a frequência do sinal transmitido é deliberadamente variada, resultando em uma largura de banda maior.

• O espectro de dispersão é aparente no teorema da capacidade do canal de Shannon e Hartley -

  C = B × log ₂ (1 + S / N)

• Na equação dada, 'C' é a capacidade do canal em bits por segundo (bps), que é a taxa de dados máxima para uma taxa de erro de bit teórica ( BER ). 'B' é a largura de banda do canal necessária em Hz, e S / N é a relação de potência sinal-ruído.

• O espectro de dispersão usa sinais de banda larga semelhantes a ruído que são difíceis de detectar, interceptar ou demodular. Além disso, os sinais de espalhamento espectral são mais difíceis de interferir (interferir) do que os sinais de banda estreita.

• Como os sinais de espalhamento espectral são tão amplos, eles transmitem em uma densidade de potência espectral muito menor, medida em watts por hertz, do que os transmissores de banda estreita. Os sinais de espectro espalhado e de banda estreita podem ocupar a mesma banda, com pouca ou nenhuma interferência. Essa capacidade é a principal atração para todo o interesse em espalhar espectro hoje.

Points to Remember -

• A largura de banda do sinal transmitido é maior do que a largura de banda mínima da informação, necessária para transmitir o sinal com sucesso.

• Alguma função diferente da própria informação é normalmente empregada para determinar a largura de banda transmitida resultante.

A seguir estão os dois tipos de técnicas de espalhamento espectral -

• Sequência direta e
• Salto de frequência.

A sequência direta é adotada pelo CDMA.

Sequência direta (DS)

O Acesso Múltiplo por Divisão de Código de Sequência Direta (DS-CDMA) é uma técnica para multiplexar usuários por códigos diferentes. Nesta técnica, a mesma largura de banda é usada por usuários diferentes. Cada usuário recebe um código de distribuição próprio. Esses conjuntos de códigos são divididos em duas classes -

• Códigos Ortogonais e
• Códigos Não Ortogonais

As sequências de Walsh entram na primeira categoria, que são os códigos ortogonais, enquanto outras sequências, por exemplo, PN, Gold e Kasami, são sequências de registro de deslocamento.

Os códigos ortogonais são atribuídos aos usuários, a saída do correlacionador no receptor será zero, exceto a sequência desejada. Na sequência direta síncrona, o receptor recebe a mesma sequência de código que foi transmitida para que não haja deslocamento de tempo entre os usuários.

Demodulando Sinais DS - 1

Para demodular sinais DS, você precisa saber o código que foi usado no momento da transmissão. Neste exemplo, multiplicando o código usado na transmissão para o sinal de recepção, podemos obter o sinal transmitido.

Neste exemplo, vários códigos foram usados ​​no momento da transmissão (10,110,100) para o sinal recebido. Aqui, calculamos usando a lei de dois aditivos (Módulo 2 Adição). Ele é ainda demodulado multiplicando o código que foi usado no momento dessa transmissão, chamado dereverse diffusion(propagação). No diagrama abaixo, pode-se ver que durante a transmissão dos dados para o espectro de banda estreita (Banda Estreita), o espectro do sinal é difundido.

Demodulando sinais DS - 2

Por outro lado, se você não souber o código que foi utilizado no momento da transmissão, não poderá demodular. Aqui, você está tentando demodulação no código de diferentes (10101010) e o tempo de transmissão, mas falhou.

Mesmo olhando para o espectro, ele está se espalhando durante o tempo de transmissão. Quando passa por um filtro passa-banda (Band Path Filter), apenas este pequeno sinal permanece e estes não são demodulados.

Características do Spread Spectrum

Conforme mostrado na figura a seguir, a densidade de potência dos sinais Spread Spectrum pode ser menor do que a densidade de ruído. Este é um recurso maravilhoso que pode manter os sinais protegidos e manter a privacidade.

Ao espalhar o espectro do sinal transmitido, pode-se reduzir sua densidade de potência de modo que se torne menor que a densidade de potência do ruído. Desta forma, é possível ocultar o sinal no ruído. Ele pode ser demodulado se você souber o código que foi usado para enviar o sinal. Caso o código não seja conhecido, o sinal recebido permanecerá oculto no ruído mesmo após a demodulação.

DS-CDMA

O código DS é usado em CDMA. Até agora, foi explicada a parte básica da comunicação de espalhamento espectral. A partir daqui, explicaremos como funciona o Acesso Múltiplo por Divisão de Código de Sequência Direta (DS-CDMA).

O sinal, que é espalhado por espectro, só pode ser demodulado por um código usado para transmissão. Ao usar isso, o sinal de transmissão de cada usuário pode ser identificado por um código separado ao receber o sinal. No exemplo dado, o sinal difundido do usuário A no código A e o sinal difuso do usuário B no código B. Cada um dos sinais quando recebe são misturados. Porém, pelo difusor inverso (Despreadder), ele identifica o sinal de cada usuário.

DS-CDMA System - Forward Link

DS-CDMA System - Reverse Link

Código de propagação

Cross-Correlation

Correlação é um método de medição de quão precisamente um determinado sinal corresponde a um código desejado. Na tecnologia CDMA, cada usuário recebe um código diferente, o código que está sendo atribuído ou escolhido pelo usuário é muito importante para modular o sinal, pois está relacionado ao desempenho do sistema CDMA.

Obter-se-á o melhor desempenho quando houver uma separação clara entre o sinal dos usuários desejados e os sinais dos outros usuários. Esta separação é feita correlacionando o código de sinal desejado que foi gerado localmente e outros sinais recebidos. Se o sinal corresponder ao código do usuário, a função de correlação será alta e o sistema poderá extrair esse sinal. Se o código desejado pelo usuário não tem nada em comum com o sinal, a correlação deve ser o mais próxima possível de zero (eliminando assim o sinal); também conhecido como correlação cruzada. Então, há umself-correlation (Autocorrelação) e cross-correlation (Correlação cruzada).

As propriedades de autocorrelação e código são mostradas no diagrama abaixo, onde a correlação entre o código de espalhamento 'A' e o código de espalhamento 'B' é mostrada. Neste exemplo, a correlação calculada do código de espalhamento 'A (1010110001101001) e do código de espalhamento' B '(1010100111001001) é fornecida, ao realizar os cálculos no exemplo abaixo, o resultado chegou a 6/16

Preferable Codes

O código preferível é usado em CDMA. Existem diferentes códigos que podem ser usados ​​dependendo do tipo de sistema de CDMA. Existem dois tipos de sistema -

• Sistema Síncrono (Síncrono) e
• Sistema assíncrono (assíncrono).

Em um sistema síncrono, códigos ortogonais (código ortogonal) podem ser usados. Em sistema assíncrono para isso, como código pseudo-aleatório (Ruído Pseudo-aleatório) ou código Gold é usado.

A fim de minimizar a interferência mútua no DS-CDMA, os códigos de espalhamento com menos correlação cruzada devem ser escolhidos.

Synchronous DS-CDMA

• Os códigos ortogonais são apropriados. (Código Walsh etc.)

Asynchronous DS-CDMA

• Códigos de ruído pseudoaleatório (PN) / sequência máxima
• Códigos Ouro

Synchronous DS-CDMA

Os sistemas CDMA síncronos são realizados em sistemas ponto a multiponto. Por exemplo, Encaminhar link (estação base para estação móvel) no telefone móvel.

O sistema de sincronização é usado em sistemas um-para-muitos (ponto a multiponto). Por exemplo, em um determinado momento, em um sistema de comunicação móvel, uma única estação base (BTS) pode se comunicar com vários telefones celulares (link direto / downlink).

Neste sistema, um sinal de transmissão para todos os usuários pode se comunicar em sincronização. Significa que, "Sincronização" neste ponto é um sentido que pode ser enviado para alinhar a parte superior de cada sinal do usuário. Neste sistema, é possível usar códigos ortogonais e também é possível reduzir a interferência mútua. E códigos ortogonais, é o sinal, como correlação cruzada, ou seja, 0.

Asynchronous DS-CDMA

No sistema CDMA assíncrono, os códigos ortogonais têm correlação cruzada ruim.

Ao contrário do sinal da estação base, o sinal da estação móvel para a estação base torna-se o sistema assíncrono.

Em um sistema assíncrono, a interferência mútua aumenta, mas usa os outros códigos, como código PN ou código Gold.

Vantagens do Spread Spectrum

Como o sinal é espalhado por uma ampla banda de frequência, a densidade espectral de potência torna-se muito baixa, de modo que outros sistemas de comunicação não sofrem com esse tipo de comunicação. No entanto, o ruído gaussiano aumenta. Dada a seguir está uma lista de algumas das principais vantagens do Spread Spectrum -

• O multipath pode ser combinado, pois um grande número de códigos pode ser gerado, permitindo um grande número de usuários.

• Em espalhamento espectral, não há limite de usuários, enquanto há limitações de usuários na tecnologia FDMA.

• Segurança - sem conhecer o código de propagação, dificilmente é possível recuperar os dados transmitidos.

• Rejeição descendente - quando grande largura de banda é usada, o sistema; é menos suscetível à deformação.

Sequência PN

O sistema DS-CDMA usa dois tipos de sequências de propagação, ou seja, PN sequences e orthogonal codes. Conforme mencionado acima, a sequência PN é gerada pelo gerador de ruído pseudo-aleatório. É simplesmente um registro de deslocamento de feedback linear binário, consistindo em portas XOR e um registro de deslocamento. Este gerador PN tem a capacidade de criar uma sequência idêntica para o transmissor e o receptor,and retaining the desirable properties of the noise randomness bit sequence.

Uma sequência PN tem muitos recursos, como ter um número quase igual de zeros e uns, correlação muito baixa entre versões alteradas da sequência e correlação cruzada muito baixa com outros sinais, como interferência e ruído. No entanto, é capaz de se correlacionar bem consigo mesmo e com seu inverso. Outro aspecto importante é a autocorrelação da sequência, pois determina a capacidade de sincronizar e travar o código de espalhamento para o sinal recebido. Esta luta afeta efetivamente a interferência múltipla e melhora o SNR. Sequências M, códigos Gold e sequências de Kasami são os exemplos dessa classe de sequências.

• Uma sequência de ruído pseudo-aleatório (PN) é uma sequência de números binários, por exemplo, ± 1, que parece ser aleatório; mas é, na verdade, perfeitamente determinista.

• As sequências PN são usadas para dois tipos de técnicas de espectro de propagação PN -

  • Espectro de propagação de sinal direto (DS-SS) e

  • Espectro de propagação de salto de frequência (FH-SS).

• Se 'u' usa PSK para modular a sequência PN, isso resulta em DS-SS.

• Se 'u' usa FSK para modular a sequência PN, resulta em FH-SS.

Tecnologia de salto de frequência

O salto de frequência é um espectro de propagação no qual a propagação ocorre por meio do salto de frequência em uma banda larga. A ordem exata em que a quebra ocorre é determinada por uma tabela de salto gerada usando uma sequência de código pseudo-aleatória.

A taxa de salto é uma função das informações de velocidade. A ordem das frequências é selecionada pelo receptor e é ditada pela sequência de ruído pseudo-aleatório. Embora a transmissão de um espectro de sinal de salto de frequência seja bastante diferente daquela de um sinal de sequência direta, é suficiente notar que os dados distribuídos por uma banda de sinal é maior do que o necessário para transportar. Em ambos os casos, o sinal resultante aparecerá como ruído e o receptor usa uma técnica semelhante, que é usada na transmissão para recuperar o sinal original.

Nas comunicações sem fio, o desvanecimento é o desvio da atenuação do sinal que afeta um determinado meio de propagação. A descoloração pode variar com o tempo, a posição geográfica ou a frequência do rádio, que muitas vezes é modelada como um processo aleatório. Um canal de desvanecimento é um canal de comunicação que está enfraquecendo.

Multipath Fading

Em sistemas sem fio, o desbotamento pode ser devido a multipercurso, chamado de multipath fading ou devido a shadowing de obstáculos que afetam a propagação das ondas, conhecidos como shadow fading. Aqui neste capítulo, discutiremos como o enfraquecimento de caminhos múltiplos afeta a recepção de sinais em CDMA.

Desvanecimento no sistema CDMA

Os sistemas CDMA usam uma taxa de chip rápido de sinal para espalhar o espectro. Possui alta resolução de tempo, devido ao qual recebe um sinal diferente de cada caminho separadamente. O receptor RAKE evita a degradação do sinal somando todos os sinais.

Como o CDMA tem alta resolução de tempo, diferentes caminhos atrasam os sinais CDMA, que podem ser discriminados. Portanto, a energia de todos os caminhos pode ser somada ajustando suas fases e atrasos no caminho. Este é um princípio do receptor RAKE. Usando um receptor RAKE, é possível melhorar a perda do sinal recebido devido ao desvanecimento. Pode garantir um ambiente de comunicação estável.

Em sistemas CDMA, a propagação de múltiplos caminhos melhora a qualidade do sinal usando o receptor RAKE.

O problema de quase distância é um dos principais problemas que prejudica gravemente as comunicações móveis. Em um sistema CDMA, a interferência mútua determinará a maior parte da proporção SN de cada usuário.

Como o problema da proximidade afeta a comunicação?

A ilustração a seguir mostra como o problema de perto-longe afeta a comunicação.

Conforme mostrado na ilustração, o usuário A está longe do receptor e o usuário B está perto do receptor, haverá uma grande diferença entre a potência do sinal desejada e a potência do sinal interferido. A potência do sinal desejada será muito maior do que a potência do sinal interferido e, portanto, a relação SN do usuário A será menor e a qualidade da comunicação do usuário A será gravemente degradada.

Em CDMA, como todos os celulares transmitem na mesma frequência, a interferência interna da rede desempenha um papel crítico na determinação da capacidade da rede. Além disso, cada potência de transmissor móvel deve ser controlada para limitar a interferência.

O controle de energia é essencialmente necessário para resolver o problema próximo-distante. A ideia principal para reduzir o problema do próximo-longe é atingir o mesmo nível de potência recebido por todos os celulares na estação base. Cada potência recebida deve ser pelo menos nivelada, de forma que permita que o link atenda aos requisitos do sistema como Eb / N0. Para receber o mesmo nível de potência na estação base, os celulares que estão mais próximos da estação base devem transmitir menos energia do que os celulares que estão longe da estação base móvel.

Na figura abaixo, há duas células móveis A e B. A está mais perto da estação base e B está longe da estação base. Pr é o nível de sinal mínimo para o desempenho do sistema necessário. Portanto, o B móvel deve transmitir mais potência para atingir o mesmo Pr para a estação base (PB> PA). Se não houver controle de potência, ou seja, a potência de transmissão é a mesma de ambas as células móveis, o sinal recebido de A é muito mais forte do que os sinais recebidos da célula móvel B.

Quando todas as estações móveis transmitem os sinais na mesma potência (MS), os níveis recebidos na estação base são diferentes uns dos outros, o que depende das distâncias entre BS e MSs.

O nível recebido flutua rapidamente devido ao desbotamento. Para manter o nível recebido em BS, uma técnica de controle de potência adequada deve ser empregada em sistemas CDMA.

Precisamos controlar a potência de transmissão de cada usuário. Este controle é chamado detransmission power control(Força de controle). Existem duas maneiras de controlar a potência de transmissão. O primeiro é oopen-loop (Open Loop) controle e o segundo é closed-loop (Loop fechado) controle.

Controle de potência do link reverso

Além do efeito perto-longe descrito acima, o problema imediato é determinar a potência de transmissão do celular quando ele estabelece uma conexão pela primeira vez. Até que a unidade móvel não entre em contato com a estação base, ela não tem ideia da quantidade de interferência no sistema. Se tentar transmitir alta potência para garantir o contato, pode haver muita interferência. Por outro lado, se a unidade móvel transmitir menos energia (para não perturbar outras conexões móveis), a energia não poderá atender a E _b / N ₀ conforme necessário.

Conforme especificado nos padrões IS-95, o celular atua quando quer entrar no sistema, envia um sinal chamado access.

No CDMA, a potência de transmissão de cada usuário é alocada pela potência de controle para atingir a mesma potência (Pr) que é recebida pela estação base / BTS com sonda de acesso com baixa potência. A unidade móvel envia sua primeira sonda de acesso e, em seguida, aguarda uma resposta da estação base. Se não receber resposta, a segunda sonda de acesso é enviada com potência superior.

O processo é repetido até que a estação base responda. Se o sinal respondido pela estação base for alto, a unidade móvel será conectada à estação base que está mais próxima da célula móvel com baixa potência de transmissão. Da mesma forma, se o sinal for fraco, a unidade móvel sabe que a perda de caminho é maior e transmite alta potência.

O processo descrito acima é chamado open loop power controluma vez que é controlado apenas pelo próprio celular. O controle de energia de loop aberto começa quando a primeira unidade móvel tenta se comunicar com a estação base.

Este controle de potência é usado para compensar os efeitos de sombreamento das variáveis ​​lentas. No entanto, como os links posterior e direto estão em frequências diferentes, a estimativa de potência de transmissão não fornece uma solução precisa para o controle de potência devido à perda de caminho para a frente da estação base. Este controle de energia falha ou é muito lento para canais com desvanecimento Rayleigh rápido.

O poder do controle de malha fechada é usado para compensar a rápida descoloração de Rayleigh. Desta vez, a potência de transmissão móvel é controlada pela estação base. Para isso, a estação base monitora continuamente a qualidade do sinal de link reverso. Se a qualidade da conexão for baixa, ele informa ao celular para aumentar sua potência; e se a qualidade da conexão for muito alta, o controlador da estação base móvel reduz sua potência.

Controle de energia do link direto

Similarmente, para o controle de potência do link reverso, o controle de potência do link direto também é necessário para manter a qualidade do link direto em um nível especificado. Desta vez, a unidade móvel monitora a qualidade do link direto e indica à estação base para ligar ou desligar. Este controle de energia não tem efeito sobre o problema próximo-distante. Todos os sinais são borrados juntos no mesmo nível de potência quando chegam ao celular. Resumindo, não há nenhum problema próximo-distante no link direto.

Efeito do controle de energia

Pelo controle de potência de transmissão, o usuário pode obter um ambiente de comunicação constante, independentemente da localização. O usuário que está longe da estação base envia uma potência de transmissão mais alta do que o usuário que está mais perto da estação base. Além disso, por meio desse controle de potência de transmissão, você pode reduzir os efeitos do desbotamento. Isso significa que a variação da potência recebida devido ao desvanecimento pode ser suprimida pelo controle da potência de transmissão.

• O controle de potência é capaz de compensar a flutuação de desbotamento.
• A energia recebida de todos os MS é controlada para ser igual.
• O problema Near-Far é atenuado pelo controle de energia.

A principal vantagem de capacidade do CDMA é que ele reutiliza a mesma frequência alocada em todos os setores de todas as células. No IS-136 e em sistemas celulares analógicos, há um fator de repetição de sete células, com três setores. Isso significa que apenas um em cada 21 canais está disponível para cada setor. O CDAM é projetado para compartilhar a mesma frequência em cada setor de cada célula. Para cada usuário que usa a codificação cdma2000 em vez do IS-95, o sistema é mais eficiente.

Em FDMA ou TDMA, o recurso de rádio é alocado para não interferir entre as células vizinhas -

• As células vizinhas não podem usar a mesma banda de frequência (ou timeslot) (idêntica).
• A figura à esquerda mostra a alocação de células simples com sete bandas de frequência.

Na situação real, por causa da propagação de rádio complicada e alocação irregular de células, não é fácil alocar a frequência (ou timeslot) de forma adequada.

Em um sistema CDMA contra isso, uma vez que todos os usuários compartilham a mesma frequência, o arranjo da frequência não é um problema. Esta é a maior vantagem da tecnologia CDMA.

No CDMA, recursos de rádio idênticos podem ser usados ​​entre todas as células, porque os canais CDMA usam a mesma frequência simultaneamente.

• A alocação de frequência em CDMA não é necessária.
• Nesse sentido, o sistema celular CDMA é fácil de projetar.

Sempre que um assinante de celular passa de uma estação base para outra, a rede muda automaticamente para a outra estação base respectiva e mantém a responsabilidade pela cobertura. Este comportamento é denominado "hand-off" (Handoff) ou "hand-over" (Handover).

Já nos sistemas FDMA e TDMA, ele usa uma frequência diferente para se comunicar com a estação base daquela área. Ou seja, haverá uma troca de frequência de uma frequência para outra, e durante a comutação, haverá um pequeno corte na comunicação, que é chamado de"hard handoff" (Hard Handoff) ou "hard handover" (Entrega difícil).

Hard Handoff

No sistema celular FDMA ou TDMA, uma nova comunicação pode ser estabelecida após a quebra da comunicação atual no momento do handoff. A comunicação entre MS e BS é interrompida no momento da comutação da frequência ou timeslot.

Soft Handoff

Os sistemas celulares rastreiam as estações móveis para manter seus links de comunicação. Quando a estação móvel vai para uma célula vizinha, o link de comunicação muda da célula atual para a célula vizinha.

Quando uma unidade móvel entra em uma nova área (da estação base para outra estação base), a unidade móvel é o segundo piloto com potência suficiente, enviando a mensagem para a força do driver para a primeira estação base. A estação base notifica o MTSO e, em seguida, o MTSO solicita novosWalsh code assignment da segunda estação base.

• A primeira estação base controla com a nova transferência progressiva de atribuição de Walsh MTSO e então envia o link terrestre para a segunda estação base. O celular é alimentado por duas estações base e a MTSO seleciona o melhor status de qualidade a cada 20 ms.

• A energia cai na estação móvel pelo primeiro BS e o móvel envia uma mensagem de intensidade do piloto, então a primeira transmissão do BS para e libera o canal. E o canal de tráfego continua na segunda estação base.

• No sistema celular CDMA, a comunicação não é interrompida no momento em que ocorre o handoff, pois a frequência de comutação ou timeslot não são necessários.

Note- Uma sequência Walsh é uma parte dos códigos ortogonais, enquanto outras sequências, como PN, Gold e Kasami são sequências de registro de deslocamento. No caso de códigos ortogonais serem atribuídos aos usuários, a saída do correlacionador no receptor será zero, exceto a sequência desejada, enquanto o receptor de sequência direta síncrona recebe a mesma sequência de código que foi transmitida, portanto, não há deslocamento de tempo entre os usuários.

Um sinal CDMA apresenta sinais de alta interferência que não os usuários de CDMA. Isso assume duas formas de interferência - interferência de outros usuários na mesma minicélula e interferência de células adjacentes. A interferência total também inclui o ruído de fundo e outros sinais espúrios.

O CDMA é baseado no uso de uma forma de modulação de espalhamento espectral para codificar um sinal para sua transmissão e recuperação.

Fontes de ruído

Na tecnologia de espalhamento espectral, os sinais de rádio são distribuídos em uma única banda de frequência de 1,23 MHz de largura. Cada assinante possui códigos PN atribuídos. Os sinais correspondentes aos códigos PN são decodificados e processados. Os sinais que não contêm as correspondências de código são tratados como ruído e ignorados.

Processamento de Sinal: Receber

O CDMA começa com um sinal de banda estreita codificado; isso se espalha com o uso dos códigos PN para uma largura de banda de 1,23 MHz.

Quando o sinal é recebido, ele é filtrado e processado para recuperar o sinal desejado. Um correlacionador elimina fontes de interferência porque não estão correlacionadas com o tratamento de sinal desejado. Usando este método, o número de chamadas CDMA pode ocupar o mesmo espectro de frequência simultaneamente.

Taxa de erro de quadro

O número de erros de transmissão, medido em termos de taxa de erro de quadro (FER). Aumenta com o número de chamadas. Para superar esse problema, o minicell e o site para celular podem aumentar a potência até que o celular ou o minicell podem aumentar ainda mais para reduzir o FER a uma quantidade aceitável. Este evento fornece um limite flexível de chamadas de uma minicélula específica e depende de -

• O piso de ruído que ocorre naturalmente e as interferências feitas pelo homem.
• Interferência de chamadas neste minicell.
• Interferência de chamadas em outras células.

Potência por Código Walsh

O bit de controle de potência é usado durante o processamento de chamadas para manter a potência relativa de cada canal de tráfego ativo individual e aumenta ou diminui para manter medições FER aceitáveis ​​pela unidade móvel no canal. Este poder é expresso em termos de unidades de ganho digital.

As seguintes ações podem ser vistas no caminho de transmissão -

• O pacote de voz digital de baixa taxa de bits do PSU2 (unidade de switch de pacote 2 no switch 5ESS) é distribuído por um código Walsh na minicélula.

• A frequência portadora de transmissão de RF é modulada pelo sinal de propagação.

• O sinal de espectro de dispersão de sequência direta é transmitido.

As seguintes ações podem ser vistas no caminho de recebimento -

• O sinal de espectro de dispersão de sequência direta é recebido.

• O sinal é demodulado usando a frequência portadora de recepção de RF.

• O sinal se desfaz ao usar o mesmo código Walsh.

• Um detector de bits restaura o sinal decodificado a uma representação razoável do padrão de fala original.