CDMA - Технология

Множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) - это своего рода мультиплексирование, которое позволяет различным сигналам занимать один канал передачи. Он оптимизирует использование доступной полосы пропускания. Эта технология обычно используется в сотовых телефонных системах сверхвысоких частот (UHF) в диапазоне от 800 МГц до 1,9 ГГц.

Обзор CDMA

Система множественного доступа с кодовым разделением каналов сильно отличается от временного и частотного мультиплексирования. В этой системе пользователь имеет доступ ко всей полосе пропускания на все время. Основной принцип состоит в том, что для различения разных пользователей используются разные коды CDMA.

Обычно используются следующие методы: модуляция с расширенным спектром прямой последовательности (DS-CDMA), скачкообразная перестройка частоты или обнаружение смешанного CDMA (JDCDMA). Здесь генерируется сигнал, который распространяется по широкой полосе пропускания. Код под названиемspreading codeиспользуется для выполнения этого действия. Используя группу кодов, которые ортогональны друг другу, можно выбрать сигнал с заданным кодом при наличии множества других сигналов с разными ортогональными кодами.

Как работает CDMA?

CDMA позволяет до 61 одновременного пользователя в канале 1,2288 МГц, обрабатывая каждый голосовой пакет двумя кодами PN. Доступно 64 кода Уолша для различения вызовов и теоретических ограничений. Эксплуатационные ограничения и проблемы с качеством уменьшат максимальное количество вызовов несколько ниже этого значения.

Фактически, множество различных «сигналов» в основной полосе частот с разными кодами расширения могут быть модулированы на одной и той же несущей, чтобы обеспечить поддержку множеству разных пользователей. При использовании разных ортогональных кодов взаимные помехи между сигналами минимальны. И наоборот, когда сигналы принимаются от нескольких мобильных станций, базовая станция способна изолировать каждую, поскольку они имеют разные ортогональные коды расширения.

На следующем рисунке показаны технические характеристики системы CDMA. Во время распространения мы смешивали сигналы всех пользователей, но при этом вы используете тот же код, что и код, который использовался во время отправки принимающей стороны. Вы можете вынуть только сигнал каждого пользователя.

Емкость CDMA

Факторы, определяющие емкость CDMA:

Прирост обработки
Отношение сигнал шум
Фактор голосовой активности
Эффективность повторного использования частоты

Пропускная способность CDMA невелика, в CDMA есть все пользователи на каждой частоте, и пользователи разделены кодом. Это означает, что CDMA работает при наличии шума и помех.

Кроме того, соседние соты используют одни и те же частоты, что означает отсутствие повторного использования. Таким образом, расчет емкости CDMA должен быть очень простым. Отсутствие кодового канала в ячейке, умноженное на отсутствие ячейки. Но не все так просто. Хотя недоступными кодовыми каналами являются 64, использование одного времени может оказаться невозможным, поскольку частота CDMA такая же.

Централизованные методы

Полоса частот, используемая в CDMA, составляет от 824 МГц до 894 МГц (разнос 50 МГц + 20 МГц).
Частотный канал разделен на кодовые каналы.
Канал FDMA 1,25 МГц разделен на 64 кодовых канала.

Прирост обработки

CDMA - это метод с расширенным спектром. Каждый бит данных расширяется кодовой последовательностью. Это означает, что энергия на бит также увеличивается. Значит, мы получаем от этого выгоду.

P (усиление) = 10log (W / R)

W - скорость распространения

R - скорость передачи данных

Для CDMA P (усиление) = 10 log (1228800/9600) = 21 дБ

Это коэффициент усиления и фактическая скорость распространения данных. В среднем, типичные условия передачи требуют отношения сигнала к шуму 7 дБ для адекватного качества голоса.

В переводе на коэффициент сигнал должен быть в пять раз сильнее шума.

Фактическое усиление обработки = P (усиление) - SNR

= 21-7 = 14 дБ

CDMA использует кодер с переменной скоростью

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

Следовательно, CDMA имеет 100% повторное использование частоты. Использование той же частоты в окружающих ячейках вызывает дополнительные помехи.

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

Преимущества CDMA

CDMA имеет мягкую емкость. Чем больше кодов, тем больше пользователей. Он имеет следующие преимущества -

CDMA требует жесткого контроля мощности, так как он страдает от эффекта "ближний-дальний". Другими словами, пользователь рядом с базовой станцией, передающей с той же мощностью, заглушит сигнал последней. Все сигналы должны иметь более или менее одинаковую мощность на приемнике.
Приемники грабли могут использоваться для улучшения приема сигнала. Отсроченные версии времени (элементарный или более поздний) сигнала (многолучевые сигналы) могут быть собраны и использованы для принятия решений на битовом уровне.
Может использоваться гибкий перевод. Мобильные базовые станции могут переключаться без смены оператора. Две базовые станции принимают сигнал мобильной связи, а мобильная станция принимает сигналы от двух базовых станций.
Transmission Burst - уменьшает помехи.

Недостатки CDMA

Недостатки использования CDMA следующие:

Длина кода должна быть тщательно подобрана. Большая длина кода может вызвать задержку или вызвать помехи.
Требуется синхронизация времени.
Постепенная передача увеличивает использование радиоресурсов и может снизить пропускную способность.
Поскольку сумма мощности, полученной и переданной от базовой станции, требует постоянного жесткого контроля мощности. Это может привести к нескольким передачам обслуживания.