הבנה של טכנולוגיית Code Division Multiple Access (CDMA)

ליגת הקוד מספר גישה (CDMA) מייצגת שינוי מהותי במספר המשתמשים חולקים את אותו ספקטרום תדר רדיו.במקום לחלק את רוחב הפס הזמין לערוצים נפרדים על ידי תדירות (כמו ב FDMA) או חריצים זמן (כמו ב TDMA), CDMA מאפשר לכל המשתמשים להעביר בו זמנית על פני כל תדר.

טכניקה זו של ספקטרום פותחה במקור עבור יישומים צבאיים במהלך מלחמת העולם השנייה, שבו ההתנגדות שלה לזיכיון וירוט הפך אותו בעל ערך רב. Qualcomm מסחרי CDMA עבור רשתות סלולריות בשנות ה-90, המוביל לסטנדרט IS-95 (נקרא לעתים קרובות cdmaone) ולאחר מכן מתפתח ל- CDMA ו- WCDMA (Wide CDMA) עבור 3G.

כיצד CDMA משפר את יכולת הרשת

יכולת רשת במערכת סלולרית מתייחסת למספר המשתמשים בו-זמנית או מפגשים פעילים אתר סלולרי יכולה לתמוך ללא איכות של שירות.מערכות הפעלה בתדר מסורתי להקצות פרוסה קבועה של ספקטרום למשתמש, אשר מכסה את המספר המקסימלי של משתמשים במקביל. CDMA שובר את החסימה הזו על ידי מינוף של הישגים מרוביםxing סטטיסטית מאז שיחות קוליות ומפגשי נתונים הם מפורצים (לא פעיל), המערכת יכולה להקצות את היכולת של הביקוש.

תחת CDMA, כל משתמש פועל על כל ערוץ 1.25 MHz (ב IS-95) או 5 MHz ערוץ (ב- WCDMA) קיבולת נקבעת על ידי יחס אות-להתערבות (SIR) שכל משתמש דורש איכות מקובלת. כי משתמשים מופרדים על ידי קודים ולא על ידי תדירות או זמן, המערכת מטפלת בתנאי עומס יתר - מושג ידוע כקיבולת רכותית זה יכול להיות יותר תמיכה תא תחת תנאי לחץ בהדרגה.

מהנדס מודל CDMA באמצעות הנוסחה: FLT:0 Capacity = (Processing Gain) / (Eb / No) * (Eb / No) * (FLT:1:1 רווחי עיבוד אופייניים של 21 dB (עבור IS-95 ב 9.6 kbps מעל 1.25 MHz) בשילוב עם גורם קולי של 0.4 (מרמקולים הם בערך 60% מהזמן) ל- 5 פעמים על ידי שימוש בספקטרום של רשתות קולי של מערכות CMA מאשר 10 פעמים מאשר 10DMA) מאשר ספקטרום של פעילות קודמוגדילה של יותר מאשר ספקטרום של יותר מ- 10 פעמים.

Soft Handoff ויתרונותיו

היכולת של CDMA לבצע עצירות רכות - שבו מכשיר נייד מתקשר בו זמנית עם שתי תחנות בסיס או יותר - משפר ישירות את היכולת וקורא איכות. במהלך הידוף רך, הרשת משלבת אותות מתחומים מרובים או תאים, צמצום אובדן הנתיב האפקטיבי והורדת כוח שידור נדרש.

יעילות ב CDMA Networks

יעילות Spectrum מודדת כמה ביטים לשנייה עבור הרץ המערכת יכולה לספק.עבור רשתות סלולריות, יעילות באה לידי ביטוי לעתים קרובות ביטים / השני / השני / תא, חשבונאות עבור גורם התדירות reuse. CDMA משיג גורם חוזר תדירות של 1 - כלומר כל תא משתמש באותו תדירות נושאת - בעוד מערכות ישנות דורשות גורם שימוש חוזר של 7 או 4 כדי לשלוט בהפרעה משותפת.

רווח העיבוד הטבוע ב- CDMA מתורגם ישירות לדחיית ההפרעה.סימן פרו-ספקטרום התופס 1.25 MHz נושא זרם מידע צר של 9.6 kbps (לקול) היחס של רוחב פס להתפשט לקצב הנתונים מניב רווח עיבוד של כ-21 dB. זה אומר המקלט יכול לחלץ את האות הרצוי גם כאשר התערבות היא 21B חזקה יותר מאשר ההפרעה עצמה.

מערכות CDMA משלבות גם את השליטה בכוח כמנגנון קריטי לשמירה על יעילות הספקטרום.ללא בקרת חשמל מדויקת, מכשיר נייד קרוב לתחנת הבסיס (הבעיה "המרחק") יכול להציף את האותות ממכשירים מרוחקים.רשתות CDMA ליישם הן פתוחות והן את בקרת הכוח סגורה, התאמה של העברת כוח עד 800 פעמים לשנייה ב WCDMA (3G) כדי לשמור על האות המינימלי הנדרש בניצול זה של מספר דינמי, שיפור ישיר של משתמשים לא פחות מצמצם באופן ישיר ומעניין.

יעילות השוואתית

כאשר השוואת יעילות ספקטרום לאורך דורות, רשתות 3G מבוססות CDMA (כגון EV-DO Rev. A ו-HSPA+) השיגו יעילות ספקטרלית של 1.5 עד 2.5 Bps/GHz/cell.זה היה שיפור משמעותי על פני 2G GSM (כ- 0.3 Bps/cell) ו- AMPS (approxily 0.12 / הרץ / תא).

יתרונות תפעוליים של CDMA

נתונים גבוהים יותר באמצעותput למשתמש

על ידי למקסם את השימוש של ספקטרום זמין, CDMA אפשרה שיעורי העברת נתונים גבוהים יותר למשתמש בהשוואה לטכנולוגיות דיגיטליות קודמות.גם בעידן 2.5G (IS-95B), CDMA תמכו בשיעורי נתונים עד 115 kbps על ידי aggregating מספר ערוצי קוד.עם כניסתם של CDMA 2000 1xEV (Evolution-Data Optimized), שיעור הנתונים השתפר ל-2.4 mblink למטה, לאחר מכן ניתן ל-Mbps מוקדם יותר, לאחר מכן באמצעות שירותי דואר אלקטרוני.

שיפור איכות הקול ו Call Reliability

האופי המפוזר של CDMA מספק התנגדות טובה יותר להפרעות מרובותפתים ופס צר. כתוצאה מכך, קול CDMA קורא להציג פחות טיפות סטטיות בהשוואה TDMA או מערכות אנלוגיות.היכולת של הידוף רך עוד יותר מקטין את שיחות טיפות בגבולות התא כי הקשר הוא לא אבוד בקצרה במהלך כף יד (כמו במערכות יד קשות).

שיפור הכחשת המשתמש באתר Cell

היכולת של CDMA לתמוך במספר גדול יותר של משתמשים במקביל לאתר התא העניקה למפעילים יתרון כלכלי משמעותי. אתרי תאים קטנים יותר נדרשו לכסות שטח גיאוגרפי נתון או לתמוך בבסיס המנויים מסוים.ההוצאה מופחתת זו (CAPEX) עבור מגדלים, תשתית אחורית, וחכירות אתר (OPEX) גם ירד בגלל פחות אתרים שנועדו צריכת חשמל נמוכה, תחזוקה, ועלויות פשוטות של ציוד CDMA (הבסיס הכולל של עלויות ה-CO) עבור עלויות גבוהות יותר מבסיס תפעולי CDMA (CMA) היה לעתים קרובות יותר מאשר עלויות תפעולי CDMA (CEDCED) של עלויות הכוללות גבוהה יותר מאשר עלויות תפעולי (OPEX) של עלויות תפעולי CDMA) של עלויות תפעולי CDMA (CO) של עלויות הכוללות גבוהה יותר מאשר עלויות תפעולי תיבות של עלויות תפעולי תיבות של עלויות הכוללות גבוהה יותר מאשר עלויות תפעולי CDMA) של עלויות תפעולי (OPEX) של עלויות תפעולי (CO (CO) עבור עלויות תפעולית (OPEX) עבור עלויות תפעולי (CO (OPEX) של עלויות תפעוליות נמוכה יותר מאשר עלויות תפעולי תיבות של עלויות תפעולי תיבות של עלויות תפעוליות נמוכה יותר של עלויות תפעוליות של עלויות תפעוליות של עלויות תפעוליות (CO-CO-CO

אתגרים ומגבלות של CDMA

למרות היתרונות שלה, CDMA הציג כמה אתגרים טכניים ותפעוליים.נושא אחד גדול הוא FLT:0power control דיוקsFLT:1 [אם בקרת כוח אינה נשמרת בתוך גבולות הדוקים (בדרך כלל ±1 dB), הבעיה הקרובה הרבה פחות מפחיתה באופן דרמטי את היכולת. Power Control לולאות חייב לתפקד כראוי על פני כל המשתמשים והתנאים הסביבתיים, הוספת מורכבות למכשיר הנייד ולתחנת הבסיס.

אתגר נוסף הוא (FLT:0) תכנון וניהול ניהול 1:1 בעוד CDMA אינו דורש תכנון תדירות במובן המסורתי, זה דורש הקצאה זהירה של קודים וולש (לערוץ) ו פסאודו-נוז (PN) לא דורש תכנון תדירות (לזיהוי תאים) על פני רשת גדולה עם מאות תאים הוא לא טריוויאלי ודורש כלים תכנון רשת מתוחכמת.

(FLT:0 Transition and back compatibility תאימות לאחור: 1) גם הוכיח קשה.כאשר תעשיית התקשורת עברה מ 2G ל 3G, שני סטנדרטים המבוססים על CDMA מתחרים הופיעו: CDMA2000 (בשיתוף תואם עם IS-95) ו WCDMA/UMTS (החליפה של ספקטרום חדש וחומרה) זה יצר בעיות בין-יציבות, יכולות נודדות, ולהגדיל את הידיים הרחבות של השוק ה-הבסיסו של אירופה.

עלויות ה-FLT:0) לרישום ורכוש רוחני של נכסים 1FLT:1 היו גם מחסום. Qualcomm החזיקו פטנטים נרחבים על טכנולוגיית CDMA, וכתוצאה מכך עמלות מלכותיות גבוהות יותר עבור יצרנים ומפעילים בהשוואה ל-GS.מבנה הרישוי הזה הפך את CDMA יקר יותר לפרוס על בסיס למשתמש בשווקים מסוימים.

המורשת של CDMA ב 4G LTE ו 5G NR

השפעתה של CDMA משתרעת גם מעבר לפריסות הישירות שלה. LTE הדור הרביעי (Long-Term Evolution) זנח CDMA כממשק אוויר לטובת DMA (Othogonal Frequency Division Multiple Access), אשר משתמש אוטגוני תת-קרקעית כדי לחסל את ה-L LTE-MAC היה מאומץ כמה עקרונות עיצוב מרכזיים ישירות מ- CDMA החשוב ביותר הוא הרעיון של תת-Fal: 0Factual יעילות מלאה של ה- LTE-T.

בנוסף, טכניקות ניהול הפרעות שפותחו עבור CDMA, כגון שימוש בתדירות שברירית ותיאום התערבות בין תאית (IC), הותאמו ל LTE ולאחר מכן השתפרו עבור 5G NR (רדיו חדש) TheFLT:0 Softlepeva מושג sFLT:1 התפתח למול קישוריות מרובה ו-Commission aggregation ב 4G/5G, שבו מכשירים מתקשרים עם תאים מרובים או תדירות כדי לשפר את האמינות ואמינות ומיומנות.

CDMA גם הניח את היסודות למודרני FLT:0 ספקטרום מספר רב של גישה FIRLT:1 תוכניות המשמשות בתקשורת לווינית, Wi-Fi, ואפילו GPS. המסגרת המתמטית של קודים אורטוקונים ואת היישום שלהם בסביבות מרובות משתמשים נשאר אבן הפינה של מחקר תקשורת אלחוטית.

תחזית: CDMA ב-5G ומעבר לעידן

כמו רשתות סלולריות להשלים את המעבר ל-5G, רשתות 3G מבוססות CDMA נמצאות בשלב ברחבי העולם.ארה"ב ראתה ספקים מרכזיים כמו Verizon ו-T-Mobile שקיעו את רשתות ה- CDMA שלהם עד 2022, משחררות את 850 MHz ו- 1900 Mספקטרום ל- LTE ו- 5G פריסות. ספקטרום זה מאפשר למפעילים מחדש ספקטרום יקר יותר עבור שירותים מהירים יותר ושימוש בכיסוי טכנולוגיות מתקדמות, אשר משפר יעילות CDMA.

יעילות הספקטרום עולה מ- CDMA ל LTE הם משמעותיים: LTE עם MIMO ו- נושאת Aggregation משיג יעילות ספקטרלית של 4-7 bps / הרץ / תא, ו 5G NR יכול לעלות על 10 bps / תא בתנאים אידיאליים. עם זאת, שיפורים אלה מסתמכים על שיעורים יסודי CDMA לימד על התאמה מודוליבי, בקרת חשמל מהיר, משאבים יעילים.

בהמשך, מחקר 6G חוקר גישה לא-אוטוקונים (NOMA) ותכניות גישה ללא מענק המשתף את העיקרון של CDMA המאפשר למשתמשים מרובים לשתף משאבים זמן בו זמנית. השימוש של CDMA של קוד-דומיין מרובותxing הוא revisited עבור תקשורת מסוג מכונה ויישומים אולטרה-סבירים של קוד-קודמיים על ידי שימושים שונים של קוד-קודמיים (DMAFmain) אינו מסתמך ישירות על ידי קוד זדוניים על ידי קוד-Fmain) או על ידי שימוש לרעה של קוד-Fi-Fmain.

המונחים: CDMA vs. Alternative Access Methods

כדי להעריך את תפקידו של CDMA באופן מלא, זה שימושי להשוות אותו ישירות עם שיטות גישה מתחרות על פני ממדים מרכזיים:

Parameter FDMA (1G) TDMA (2G GSM) CDMA (3G) OFDMA (4G/5G)
Frequency reuse factor 7-19 3-7 1 1
Typical voice capacity per 1.25 MHz <10 channels ~8 channels (GSM) ~20-30 channels N/A (all data)
Peak spectral efficiency ~0.02 bps/Hz ~0.3 bps/Hz ~2.5 bps/Hz (EV-DO Rev. A) ~10+ bps/Hz (5G NR)
Handoff type Hard Hard Soft/softer Hard (with multi-connectivity)
Power control speed None Slow (~2 Hz) Fast (~800 Hz) Variable (up to ~1000 Hz)

השוואה זו ממחישה כיצד CDMA השיגה קפיצת משמעותית ביכולת של FDMA ו-TDMA, וכיצד היא הציבה את הבמה ליעילות גדולה עוד יותר של מערכות מבוססות DMA.האבולוציה מ- CDMA ועד LTE ו-5G אינה דחייה של עקרונות ה- CDMA, אלא התקדמות טבעית שמממנת את חידושים של CDMA תוך תגברות על מגבלותיה המעשיות.

משאבים חיוניים לקריאה נוספת

כדי להעמיק את ההבנה של ההשפעה של CDMA על יכולת הרשת ויעילות הספקטרום, המשאבים החיצוניים הבאים מספקים ההקשר הטכני וההיסטורי סמכותי:

  • (ב) [13] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [ה]0] ,[דרוש מקור]: השוואות היסטוריות: 2033] [13] ; השוואות מעשיות מצד צד-צד של שתי טכנולוגיות 2G הדומיננטיות, כולל יכולות ומדדי יעילות ספקטרום.
  • (ב) [ה]0] [13] ,[דרוש מקור]: [ה]] [13] ,[דרוש מקור]]] [15] [15] [15] [15] [15] [15] ,[דרוש מקור] [15] [15] [15].
  • (FLT:0) ,3GPP Evolution of Air InterfacesFLT:2earFLT 3:2igFLT 3: 3GPP - תיעוד רשמי של גוף ה- 3GPP המפרט את האבולוציה הטכנית של WCDMA (3G) ל-DMA (4G) ו-5G NR.

מסקנה: CDMA's Enduringתרומות ל-WiFial Evolution

(הופנה מהדף CDMA) שינתה באופן יסודי את מסלול התקשורת הניידת.על ידי כך שתאפשר למשתמשים מרובים לשתף את אותה הלהקה בתדירות בו זמנית באמצעות הפרדה מבוססת קוד, היא שברה את מחסומים הקיבולת והיעילות שחסכו מערכות אנלוגיות ודיגיטליות קודמות.

בעוד רשתות מבוססות CDMA כבר מורשות לטובת LTE ו- 5G, העקרונות שהוא חלוצי נשארים מוטבע בסטנדרטים מודרניים.חזון של ניצול ספקטרלי על ידי כך לאפשר לכל המשתמשים להעביר את אותו רוחב פס - עם התערבות המנוהלת באמצעות שיתוף חכם ובקרת כוח - הוא מורשת שתמשיך להניע חדשנות בתקשורת אלחוטית.

בעוד אנו מסתכלים על 6G ומעבר לכך, השיעורים של CDMA על שיתוף משאבים, ניהול הפרעות ומערכות הסתגלות ימשיכו להודיע לגל הבא של פריצות דרך באפקטים ספקטרליים ויכולת רשת.