تکنولوژی دسترسی چندگانه کد (CDMA) مسیر ارتباطات تلفن همراه را برای دهه ها شکل داده است، که از یک مفهوم پراکنده نظامی مشتق شده به یک ستون بنیادی شبکه های 3G تکامل یافته و در حال حاضر به یک عنصر میراث از 5G درک سفر CDMA از توسعه اولیه به ادغام آن با سیستم های نسل پنجم نشان می دهد تلاش های مهندسی مداوم برای افزایش ظرفیت، و امنیت در اصول بی سیم از این مقاله توضیح می دهد.

توسعه اولیه CDMA

ریشه های دروغ CDMA در تکنولوژی گسترش-spectrum که در ابتدا برای ارتباطات نظامی در طول جنگ جهانی دوم برای مقاومت در برابر لبه های متحرک و رهنبار توسعه یافته بود.در دهه ۱۹۸۰، محققان در Qualcomm و دیگر موسسات شروع به تطبیق این تکنیک ها برای شبکه های سلولی غیر نظامی کردند.پیشرفت کلیدی این بود که با اختصاص دادن هر کاربر یک کد نام مستعار منحصر به فرد، کاربران متعدد می توانند به طور همزمان با یک فرکانس (تغییر سریع از یک گروه) انتقال دهند.

اصول گسترش-Spectrum

CDMA طیف پخش مستقیم (DSSS) را به کار می گیرد، که سیگنال داده های هر کاربر توسط یک کد انتشار با نرخ بالا قبل از انتقال ضرب می شود، این سیگنال را در سراسر پهنای باند گسترده گسترش می دهد، و آن را در برابر دخالت باند محدود و ارائه امنیت طیف ذاتی در گیرنده مقاوم می کند، همان کد برای حذف سیگنال استفاده می شود، بازیابی داده های اصلی در حالی که سایر کدهای صوتی به نظر می رسد به طور چشمگیری این روند افزایش فرکانس کانال.

نوآوری های فنی کلیدی

سیستم های CDMA اولیه با چالش های قابل توجهی مواجه شدند: کنترل قدرت (مشکل نزدیک به دور)، هماهنگ سازی کد و پیچیدگی سخت افزار. مهندسان Qualcomm مشکل نزدیک به دور را با اجرای سریع، کنترل برق حلقه بسته که قدرت فرستنده را صدها بار در ثانیه تنظیم کرد، آنها همچنین تولید کد کارآمد و الگوریتم های خرید نهایی را توسعه دادند.

تصویب و گسترش: ظهور CDMA2000

در اواخر دهه ۱۹۹۰ و اوایل ۲۰۰۰، تکنولوژی CDMA توسط شرکت های بزرگ مانند Verizon و Sprint در ایالات متحده و همچنین اپراتورهای کره جنوبی، ژاپن و سایر بازارها مورد استقبال قرار گرفت.

از IS-95 تا CDMA2000 1x و EV-DO

تکامل با خانواده استاندارد CDMA2000 ادامه یافت، که شامل CDMA2000 1x (1xRTT) برای صدا و داده های سرعت پایین، و بعدا CDMA2000 1xEV-DO (Evolution-Data Optimized) برای خدمات داده های سریع بالا و سرعت بالا، CDMA 1x ارائه شده تا 153 بیتس داده، در حالی که EV-DO Rev A از طریق تجزیه و تحلیل مجدد این پروتکل های امنیتی، اولین بار، گسترش یافته است.

CDMA2000 در مقابل WCDMA

مهم است که بین CDMA2000 (مسیر CDMA آمریکای شمالی و آسیایی) و WCDMA (Wideband CDMA، مورد استفاده در UMTS) تمایز قائل شوید، در حالی که هر دو CDMA مبتنی بر CDMA هستند، WCDMA از یک کانال گسترده 5 مگاهرتز استفاده می کند و توسط خانواده GSM به عنوان مسیر تکامل 3G شکل گرفته است. WCDMA استاندارد جهانی 3G غالب شد، در حالی که CDMA2000 در آمریکا قوی باقی مانده و بخش های LTE تقسیم شده است.

انتقال به 4G و LTE

حرکت از شبکه های CDMA 3G به 4G LTE نشان دهنده یک تغییر اساسی در فن آوری رابط هوا است. LTE از دسترسی چندگانه فرکانسی آرگونال (OFDMA) برای پایین لینک و تک تک-کاربر FDMA (SC-FDMA) برای uplink استفاده می کند، به جای CDMA، این تغییر با نیاز به نرخ داده های بالاتر، بهره وری پهنای باند بهتر در طول شب، و برنامه ریزی انعطاف پذیر تر هدایت شد.

قابلیت های برگشت و دستگاه های دوگانه-Mode

در طول انتقال، حامل هایی که به شدت در CDMA2000 (به عنوان مثال، Verizon، Sprint) سرمایه گذاری کرده بودند LTE را در کنار شبکه های CDMA موجود برای صدا و داده های میراث قرار دادند. دستگاه ها با رادیوهای دوگانه (دو حالت) طراحی شده بودند، که اجازه می داد تا دست یکپارچه بین LTE برای داده ها و CDMA 12000x برای صدا (یک تکنیک شناخته شده به نام CSFB - سوئیچ سقوط) این رویکرد به تأخیر انداختن زمان و ارتقاء شبکه و LTE (خرید شده است.

بنیادهای CDMA در استاندارد 3GPP

علاوه بر این، اصول اساسی CDMA - چندگانه سازی کد، دستکاری نرم و کنترل قدرت - بر طراحی کانال های کنترل LTE و برخی از روش های لایه فیزیکی خاص تأثیر می گذارد.برای مثال، PRACH LTE (کانال دسترسی تصادفی فیزیکی) از نوعی گسترش طیف گسترده برای کنترل دسترسی مبتنی بر محتوا استفاده می کند.

ادغام با تکنولوژی 5G

رادیو جدید 5G (NR) یک جهش نسل دیگر را نشان می دهد، اما همچنین نشان دهنده وابستگی مداوم به تکنیک های الهام بخش CDMA است، در حالی که رابط هوایی 5G عمدتا بر اساس OFDM و MIMO عظیم است، نیاز به ارتباطات قوی، امن و کارآمد در سناریوهای مختلف منجر به گنجاندن عناصر CDMA-like شده است.

اشتراک گذاری طیف و میراث CDMA

یک منطقه که در آن اصول CDMA در استفاده از اشتراک گذاری محدوده پویا 5G (DSS) مشهود است، DSS اجازه می دهد تا 4G LTE و 5G NR برای همزیستی در همان گروه فرکانس، تخصیص منابع پویا، این به لحاظ مفهومی شبیه به توانایی CDMA برای اضافه کردن کاربران متعدد در همان فرکانس است - هر چند با استفاده از مکانیسم های مختلف برنامه ریزی، کد 5G، کنترل چند منظوره (UCI) به طور مستقیم برای کنترل سیگنال های اطلاعاتی مانند کانال های مرجع مانند کانال های مرجع مانند کنترل اطلاعات متنوع مانند پیام های مرجع مانند کنترل و کنترل اطلاعات.

بازگشت به توافق و مهاجرت شبکه

بسیاری از استقرار های 5G، به ویژه در آمریکای شمالی، با حالت غیر مستقل (NSA) شروع می شود که به یک شبکه 4G LTE موجود (و در برخی موارد، 3G CDMA) برای سیگنال دهی کنترل، حاملان CDMA مانند Verizon، شبکه های CDMA2000 را برای میراث و دستگاه های IoT تا به تازگی تضمین شده است.

5G از موارد استفاده می کند که از اصول CDMA بهره مند می شوند

ارتباطات گسترده دستگاه (mMTC) در 5G، که دستگاه های IoT را با نرخ داده های پایین و محدودیت های قدرت هدف قرار می دهد، می تواند از تکنیک های دسترسی چندگانه کد-domain (به عنوان مثال، SCMA - دسترسی چندگانه کد محدود) استفاده کند، در حالی که بدون CDMA، SCMA از کتاب های کد نویسی برای اجازه دسترسی چندگانه غیر یا دسترسی، یک نسل مستقیم از کد های CDMA-C، به طور همزمان قابلیت انتقال محدود (به طور مشابه) را برای انتقال بدون سرعت انتقال اتصال 5G به اشتراک گذاری می دهد.

آینده آینده و تاثیر مداوم CDMA

از آنجایی که 5G به سمت 6G تکامل می یابد، جامعه مهندسی همچنان به بررسی مفاهیم CDMA ادامه می دهد.شبکه های آینده ممکن است OFDM را با دسترسی چندگانه غیر Orthogonal (NOMA) و لغو مداخله پیشرفته، که همه آنها بر اساس بینش های گسترش یافته و حساس که به تولد به CDMA، نیاز به امن، کم قابلیت بهره وری ارتباطات - زیرساخت های ارتباطی گسترش یافته - و حیاتی برای دفاع از برنامه های حیاتی، و همچنان حیاتی است.

CDMA در شبکه های ماهواره ای و غیر ماهواره ای

سیستم های ارتباطی ماهواره ای، از جمله سیستم های اتصال ماهواره ای 5G (NTN)، اغلب CDMA را برای مقابله با تاخیر های طولانی مدت و تغییرات پیشرفته Doppler استفاده می کنند. فن آوری هایی مانند شبکه های تلفن ماهواره ای مبتنی بر CDMA Qualcomm (به عنوان مثال، Globalstar) ثابت کرده اند که قابلیت گسترش طیف در لینک های مبتنی بر فضا را دارند.

درس هایی برای استانداردهای آینده

داستان CDMA درس های مهمی را می آموزد: ارزش سرمایه گذاری در نوآوری لایه فیزیکی، ضرورت سازگاری معکوس در طول انتقال نسلی، و ابزار پایدار اصول اساسی مانند Orthogonal و غیر فنی دسترسی چندگانه مهندسان طراحی 6G در حال حاضر مطالعه الگوریتم های کنترل برق CDMA و استراتژی های تخصیص کد برای بهبود بهره وری انرژی و ظرفیت شبکه است.

به طور خلاصه، تکامل CDMA از توسعه اولیه از طریق تسلط 3G به ادغام با 5G نشان می دهد ماهیت تحریک کننده فن آوری بی سیم است.هر نسل به ارث می برد و بهترین ایده های پیشینیان خود را سازگار می کند. اصول گسترش طیف گسترده CDMA، یک بار انقلابی، در حال حاضر یک رشته در پارچه غنی از شبکه های تلفن همراه مدرن است. آینده بدون شک این تکنیک های اثبات شده با کاربران اتصال همه جانبه جدید را ارائه می دهد.