CDMA - Tecnologia

Code Division Multiple Access (CDMA) è una sorta di multiplexing che consente a vari segnali di occupare un singolo canale di trasmissione. Ottimizza l'uso della larghezza di banda disponibile. La tecnologia è comunemente utilizzata nei sistemi di telefonia cellulare ad altissima frequenza (UHF), bande comprese tra 800 MHz e 1,9 GHz.

Panoramica CDMA

Il sistema di accesso multiplo a divisione di codice è molto diverso dal multiplexing di tempo e frequenza. In questo sistema, un utente ha accesso all'intera larghezza di banda per l'intera durata. Il principio di base è che vengono utilizzati codici CDMA diversi per distinguere tra i diversi utenti.

Le tecniche generalmente utilizzate sono la modulazione di spettro a sequenza diretta (DS-CDMA), il salto di frequenza o il rilevamento CDMA misto (JDCDMA). Qui viene generato un segnale che si estende su un'ampia larghezza di banda. Un codice chiamatospreading codeviene utilizzato per eseguire questa azione. Utilizzando un gruppo di codici, tra loro ortogonali, è possibile selezionare un segnale con un dato codice in presenza di molti altri segnali con differenti codici ortogonali.

Come funziona CDMA?

CDMA consente fino a 61 utenti simultanei in un canale a 1.2288 MHz elaborando ciascun pacchetto vocale con due codici PN. Sono disponibili 64 codici Walsh per distinguere tra chiamate e limiti teorici. Limiti operativi e problemi di qualità ridurranno il numero massimo di chiamate leggermente inferiore a questo valore.

Infatti, molte diverse "segnali" in banda base con differenti codici di diffusione possono essere modulate sulla stessa portante per consentire il supporto di molti utenti differenti. Utilizzando diversi codici ortogonali, l'interferenza tra i segnali è minima. Al contrario, quando i segnali vengono ricevuti da diverse stazioni mobili, la stazione base è in grado di isolare ciascuna in quanto hanno codici di diffusione ortogonali differenti.

La figura seguente mostra la tecnicità del sistema CDMA. Durante la propagazione, abbiamo mescolato i segnali di tutti gli utenti, ma in questo modo si utilizza lo stesso codice del codice utilizzato al momento dell'invio dal lato ricevente. Puoi togliere solo il segnale di ogni utente.

Capacità CDMA

I fattori che determinano la capacità del CDMA sono:

  • Guadagno di elaborazione
  • Rapporto segnale-rumore
  • Fattore di attività vocale
  • Efficienza di riutilizzo della frequenza

La capacità in CDMA è morbida, CDMA ha tutti gli utenti su ciascuna frequenza e gli utenti sono separati da codice. Ciò significa che CDMA opera in presenza di rumore e interferenza.

Inoltre, le celle adiacenti utilizzano le stesse frequenze, il che significa nessun riutilizzo. Quindi, i calcoli della capacità CDMA dovrebbero essere molto semplici. Nessun canale di codice in una cella, moltiplicato per nessuna cella. Ma non è così semplice. Sebbene i canali di codice non disponibili siano 64, potrebbe non essere possibile utilizzarli una sola volta, poiché la frequenza CDMA è la stessa.

Metodi centralizzati

  • La banda utilizzata in CDMA è compresa tra 824 MHz e 894 MHz (separazione di 50 MHz + 20 MHz).
  • Il canale di frequenza è diviso in canali di codice.
  • 1,25 MHz del canale FDMA è diviso in 64 canali di codice.

Guadagno di elaborazione

CDMA è una tecnica a spettro diffuso. Ogni bit di dati viene distribuito da una sequenza di codice. Ciò significa che anche l'energia per bit viene aumentata. Ciò significa che ne trarremo vantaggio.

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

W è il tasso di diffusione

R è la velocità dei dati

Per CDMA P (guadagno) = 10 log (1228800/9600) = 21dB

Questo è un fattore di guadagno e l'effettiva velocità di propagazione dei dati. In media, una condizione di trasmissione tipica richiede un rapporto segnale / rumore di 7 dB per un'adeguata qualità della voce.

Tradotto in un rapporto, il segnale deve essere cinque volte più forte del rumore.

Guadagno di elaborazione effettivo = P (guadagno) - SNR

= 21-7 = 14dB

CDMA utilizza un codificatore a tasso variabile

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

Quindi, CDMA ha il 100% di riutilizzo della frequenza. L'uso della stessa frequenza nelle celle circostanti causa alcune interferenze aggiuntive.

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

Vantaggi di CDMA

CDMA ha una capacità morbida. Maggiore è il numero di codici, maggiore è il numero di utenti. Presenta i seguenti vantaggi:

  • Il CDMA richiede uno stretto controllo della potenza, poiché soffre di un effetto quasi lontano. In altre parole, un utente vicino alla stazione base che trasmette con la stessa potenza annegherà quest'ultimo segnale. Tutti i segnali devono avere più o meno uguale potenza al ricevitore

  • I ricevitori Rake possono essere utilizzati per migliorare la ricezione del segnale. È possibile raccogliere versioni ritardate del tempo (un chip o versioni successive) del segnale (segnali multipath) e utilizzarle per prendere decisioni a livello di bit.

  • È possibile utilizzare il trasferimento flessibile. Le stazioni base mobili possono cambiare senza cambiare operatore. Due stazioni base ricevono il segnale mobile e il cellulare riceve segnali dalle due stazioni base.

  • Burst di trasmissione: riduce le interferenze.

Svantaggi di CDMA

Gli svantaggi dell'utilizzo di CDMA sono i seguenti:

  • La lunghezza del codice deve essere selezionata con cura. Una lunghezza del codice elevata può provocare ritardi o causare interferenze.

  • È necessaria la sincronizzazione dell'ora.

  • Il trasferimento graduale aumenta l'uso delle risorse radio e può ridurre la capacità.

  • Poiché la somma della potenza ricevuta e trasmessa da una stazione base richiede un controllo costante della potenza. Ciò può comportare diversi passaggi di consegne.