הבנת תיקון שגיאות ב CDMA Signal Integrity

בתקשורת אלחוטית מודרנית, שמירה על שלמות האות היא היסוד לשידור נתונים אמין.דיוויזית Code Multiple Access (CDMA) מייצגת טכנולוגיה אבן הפינה המאפשרת למשתמשים מרובים לשתף את אותה הלהקה במקביל באמצעות קודים ייחודיים להפיץ. בעוד CDMA מציעה יעילות ספקטרום יוצאת דופן והתנגדות להפרעה, אותותיה עדיין פגיעים לרעש, קידוד, ופגיעה בתקשורים אחרים.

מטרות תיקון שגיאות קדימה

תיקון שגיאות קדימה הוא טכניקה מגובשת שמוסיף מידע מאומת - הידוע כקודים תיקון שגיאות - לנתונים המקוריים לפני השידור.בניגוד לפרוטוקולים החוזרים (ARQ) המבוססים על השולח חוזר על חפיסות שאבדו או מושחתות, מאפשר למקלט לבנות מחדש את ההודעה המקורית גם כאשר חלקים מהאות מושחתים.

העיקרון הליבה כולל מיפוי הנתונים המקוריים של מרחב קודמה גדול יותר, כך שגם אם כמה ביטים מוכים או אבודים, המקלט יכול לשחזר את המסר המיועד על ידי מציאת הקודר הקרוב ביותר.הכוח של תוכנית מלגות נמדד על ידי שער הקוד שלה (יחס של ביטים נתונים לחתיכות מוחלטות) ואת יכולת התיקון התחתונה שלה (למשל 1/2) להציע יותר אדמוניות ולהפחית את דרישות ההגנה על בסיס יעילות יותר.

מדוע מערכות CDMA צריכות תיקון שגיאות

אותות CDMA רגישים באופן טבעי למספר תופעות שגורמות להורדת איכות אות:

  • (FLT:0) בעיית ניב-פאר: 1) אותות מ משדר קרוב יכולים להציף את אותו החלש של משדר רחוק, מה שגורם להפרעות חמורות באלגוריתמים לשלוט בכוח, אך התערבות חיצונית עדיין גורמת לשגיאות.
  • (FLT:0) מרביתפאינג: ⁇ :1) הרהורים מבניינים וקרקע יוצרים עותקים רבים של האות שמגיע בזמנים שונים, מה שמוביל להתערבות קונסטרוקטיבית או הרסנית.
  • (FLT:0) Co-Channel Interference:FreaLT:1 , כי כל המשתמשים חולקים את אותו תדירות, המערכת מוגבלת על ידי התערבות של משתמשים אחרים.
  • (ב) ,0) ,Additive White Gaussian Noise (AWGN): FLT:1 הרעש הירומלי ומקורות אחרים של הסביבה תמיד תורמים לקצב שגיאות בסיס.

ללא פיקסלים, ליקויים אלה יאלצו ניתוק תכופות של רנסנסרים, צמצום שיעורי נתונים יעילים ועלייה בעקביות. ב- CDMA, שבו יכולת היא מוגבלת, מזנון מספק כלי רב עוצמה כדי לסבול רמות התערבות גבוהות יותר, שיפור ישיר ברשת באמצעותput וחווית המשתמש.

סוגים של קודים עתירי CDMA

תקני CDMA כגון IS-95, CDMA2000 ו- WCDMA (3G/UMTS) אימצו מגוון של קודים, כל אחד מתאים לתנאי ערוץ שונים ושיעורי נתונים.

קודים מהפכתיים

קודים מהפכתיים הם עבודת מערכות CDMA מוקדמות.הם מעבדים את זרם הנתונים באופן רציף, באמצעות חלון מחוספס של אורך K כדי לייצר ביטים פלטים. A rate 1/2, אורך 9 קוד מהפכתי נעשה שימוש ב- IS-95 עבור ערוצי קול ובקרה.קודים אלה מצטיינים לתקן שגיאות אקראיות, עצמאיות אך הם פחות יעילים נגד התפרצויות ארוכות שלהם, מרתיעה, הוא מורכב ומורכב מצריכת חשמל, הוא מסוגל להשיג.

קוד טורבו

ה- CDMA מערכות של הדור השלישי (3G) CDMA כמו WCDMA ו- CDMA2000 1xEV-DO, קודים טורבו גישה למגבלת שאנון - יכולת הערוץ המקסימלית התיאורטית.הם מורכבים משני קודים מקבילים מופרדים על ידי מפרש בין-השמאל, והקודקוד משתמש בתהליך LTEGative כדי לחדד את ה-Trovo לספק ביצועים יוצאי דופן ב- Eb/Nspeed (מהירות) נמוכה (כדי שימוש ב-Hlink) כדי להשתמש ב-LGlink יעיל עבור שימוש ב-DQGlink יעיל עבור שימוש ב-DQGlink G3.

קודים נמוכים לרגישות (LDPC)

למרות שקודי LDPC זכו ליעילות במערכות Wi-Fi ומאוחר יותר 4G/5G, הם גם בשימוש בכמה לוויינים מבוססי CDMA ויישומים מרחביים עמוקים. LDPC מציעים ביצועים דומים קודים טורבו עם מורכבות מרתיעה נמוכה יותר, במיוחד עבור גדלים בלוק גדול. הם מוגדרים על ידי ספורדיות מרשם, המאפשרים יעילות קידוד קידוד קידוד דיסקרטיקולציה בתוך ריצוף ארוך.

קודים של ריד-סמית

קודים של ריד-סומון הם קודים חסומים שפועלים בקבוצות של ביטים (symbols) ולא ב bits בודדים. הם יעילים במיוחד נגד שגיאות ששחתו סמלים רצופים רבים - המום בערוצים מתפתלים. במערכות CDMA, קודים של ריד-סאלומון כבר שימשו קודים חיצוניים בתוכנות מתפוצות, שם קודים פנימיים או טורפוכים קודים אקראיים ושגיאות חיצוניות.

כיצד זחל משפר את ה- CDMA Signal Integrity

ה- CDMA הופך את המקלט של CDMA לגלאי פשוט למנוע תיקון שגיאות חזק.התהליך פועל כדלקמן:

  1. (ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]
  2. (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  3. (ב) ⁇ ו- Despread: 1 (המקבל מפיץ את האות ומייצר מדדים קלים (כמו הליות) לכל חלק קוד.
  4. (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ (הההמתה של ה-FLT:1) משתמש המכפלה הרכה כדי למצוא את מילת הקוד המודעת ביותר.אם הרעש נמצא בתוך יכולת התיקון של הקוד, הנתונים המקודדים יהיו ללא שגיאות.

אדריכלות זו מאפשרת מערכות CDMA לפעול עם יחס נמוך יותר להתאמה (SINR) מאשר אחרת יהיה אפשרי.התוצאה היא צמצום דרמטי בשיעור שגיאות bit (BER) ושיעור שגיאות המסגרת (FER), אשר מתורגם ישירות לקריאות פחות נמוכות, שיעורי נתונים גבוהים יותר, שביעות רצון טובה יותר של משתמשים.

הטבות תקציב

ה-CDC משפר את היעילות של ההרחבה:0.000 (link BudgetFLT:1 של מערכות CDMA.הרווח המקידוד - ההפחתה ב- Eb/N0 הנדרשת כדי להשיג יעד - טווחים חד-פעמיים מ- 3 עד 8 dB בהתאם לקוד ולקצב.עבור מפעיל נייד, רווח זה יכול לשמש כדי להרחיב את הכיסוי, להפחית את הכוח המועבר, או להגדיל את היכולת על ידי לאפשר למשתמשים לשתף יותר עם מספר כפול של מספר זהה ל-DB.

מינוף בין מייגציה באמצעות Coding

כמו כן, ה-Samsnergistally עם רווח עיבוד של CDMA.הרווח המפיץ (הקצב של שבב לשיעור נתונים) מספק קו ראשון של הגנה מפני הפרעות פס צר.על ידי שילוב זה עם 768, המערכת למעשה מעלה את סף ההתערבות.זה חשוב במיוחד בלהקות ללא רישיון או עם גיבס מכוון.

יישום מעשי ב CDMA Standards

כדי להמחיש את ההשפעה בעולם האמיתי, בואו נבחן כיצד מפרסמת ה-CDCMA בסטנדרטים עיקריים:

IS-95 (2G CDMA)

IS-95, תקן CDMA הראשון פרוס עבור התא, השתמש בקוד חצי או 1/3 convolutional עם אורך מעצור 9 עבור ערוצי תנועה קדימה והפוך.שירותי קול המופעלים ב 8 kbps (QCELP Codec) עם חזק, המאפשר איכות התקשר לעתים קרובות יותר מאשר AMPS אפילו בנקודות נמוכות יותר.

CDMA2000 1x ו 1xEV-DO

האבולוציה ל- CDMA2000 הביאה קודים טורבו עבור נתוני החבילה במהירות גבוהה. 1xEV-DO (Evolution Data Optimized) השתמש בקודי טורבו עם שיעורים מ 1/5 עד 1/3, השגת שיעורי נתונים שיא עד 3.1 Mbps על הקישור קדימה.ה- turbo decoder phentcoder רץ מספר רב של מסלולים (בדרך כלל 8 עד 18) כדי להתכנסות בקוד הנכון זה מאפשר גלישה, וידאו, ו-ידי שימוש באמינות נמוכה כדי לשמור על קבצים מצורפים.

WCDMA/UMTS (3G)

WCDMA אימצה מסגרת גמישה: קודים אבולוציוניים (החצי או 1/3, אורך התחזוקה 9) עבור ערוצי בקרה ושירותים בעלי נתונים נמוכים, וקודי טורבו (ה-1/4) עבור ערוצי נתונים מעל 32 kbps. turbo interleaver תוכנן למקסם את הביצועים על פני גודל בלוק משתנה.

שקיפות ושיקולי תכנון

בעוד ש-Fun הוא חיוני, הוא מציג את הרכישות המסחריות שהמהנדסים חייבים לאזן בזהירות:

  • (FLT:0) ,Latency:FLT:1 Decoding turbo ו LDPC קודים דורש עיבוד רציונטיבי, אשר מוסיף עיכוב. עבור שירותי הקול, עיכוב זה חייב להישאר מתחת 100 מ"מ כדי לשמור על שיחה טבעית. קונסולמבציונית עם ויטרב decoding יש שקיפות נמוכה יותר, מה שהופך אותם מתאימים לקול בזמן אמת אפילו עם חזק.
  • (FLT:0) מורכבות וכוח: FLT:1 , sophisticated decoders דורשים יותר שערים וצריכה יותר כוח.מכשירים ניידים פועלים על יכולת סוללה מוגבלת, כך עיצוב ה-Clear חייב להיות יעיל אנרגיה.
  • (FLT:0 scode Rate Selection:FLT:1) שער קוד קבוע לא יכול לשרת באופן מיטבי את כל התנאים. coding ומודולציה הסתגלות (ACM) מועסק במערכות נתונים מבוססות CDMA רבות - תחנת הבסיס בוחרת שיעור קוד נמוך יותר עבור משתמשים בשוליים תאים או בשפל עמוק, ושיעור גבוה יותר עבור משתמשים הקרובים לאתר התא.
  • (FLT:0) Interleaving: FLT:1 כדי להילחם שגיאות, קודים של זחל לעתים קרובות יחד עם מאחזים להפיץ נתונים לאורך זמן או תדירות. ב CDMA, חסימת interleaving הוא נפוץ.העומק בין השאר חייב להיות נבחר כדי לעלות על משך הדהמה הטיפוסי, אשר מגביר את דרישות הזיכרון ואת הגמישות.

נושאים מתקדמים: 768 ו- MIMO ב- CDMA

מספר רב של טכנולוגיות מחשוב מרובות (MIMO) המשתמשות אנאנטות מרובות הן משדר והן מקלט, משולב עם CDMA בסטנדרטים כמו HSPA+ ו LTE (למרות ש- LTE משתמשת שלDMA, ה- Uplink שלה שומרת על עקרונות דמויי CDMA ב-SC-FDMA), השילוב של MIMO ומספק רווח מרחבי לצד רווח משותף, לדוגמה, 2x2x עם זרם חזק של נתונים מסובייקטיבי (MA) עם רמות עיבוד נתונים מתוחכמות גבוהה יותר עם רמות (MA).

מגמות עתידיות: זחל ב-5G ומעבר

בעוד 5G רדיו חדש (NR) בעיקר שימושים של קודים DM ו LDPC עבור נתונים וקוקודים הקוטביים עבור שליטה, השיעורים שלמדו מ-Cl במערכות CDMA להודיע ישירות על עיצובים אלה.המרדף אחר ביצועי הכמעט-capacity הוא אוניברסלי. כמו רשתות אלחוטיות לנוע לעבר תדרי גל מילימטר ו- MIMO מסיבית, ה-MIMO הופך להיות יותר חמור.

מסקנה

תיקון שגיאות קדימה הוא מאפשר חיוני של שלמות אות CDMA, המאפשר לרשתות לספק קול אמין ושירותי נתונים אפילו בתנאים מאתגרים. מן הקודים המתקדמים של IS-95 ועד קודים של קרוב ל-Shannon-limit turbo ב 3G ומעבר, עדיין שיפור מתמיד של מערכות קישור, יכולת מערכת מוגברת, וצמצום הצורך בהעברות המסחר בעקביות, קצב אבטחה, אך דורש שיפור חזק יותר, אך הוא עדיין מבטיח שיפור משמעותי של מערכות אבטחה, אך עדיין, אך הוא מוסיף, גמישות יותר, אך הוא מוסיף, גמישות פיתוח, אך הוא מוסיף, יעילות גבוהה יותר, הנדסת קישורים אלחוטית אבטחה, אך ורק יותר, יציבות אבטחה, הנדסת קישורים אלחוטית, הנדסת נתונים, יציבות גבוהה יותר, קיבולת מערכת אבטחה, וצמצום יכולת מערכת אבטחה גבוהה יותר, וצמצום יכולת מערכת אבטחה, וצמצום הצורך של מערכות אבטחה גבוהה יותר, אך קיבולת מערכת אבטחה גבוהה יותר, עם יעילות, וקצב, עם יעילות גבוהה יותר, ואפקטים, עם יעילות גבוהה יותר, עם יעילות גבוהה יותר, עם יעילות גבוהה יותר, עם יעילות גבוהה יותר, קיבולת מערכת תקשורת אלחוטית, וצמצום הצורך של מערכות אבטחה גבוהה יותר, קיבולת מערכת תקשורת אלחוטית, וצמצום הצורך של מערכות אבטחה גבוהה יותר, וצמצום הצורך של

לקריאה נוספת על טכנולוגיות אלה, ראה את המפרטים של FLT:0GPPIRFLT 1 עבור CDMA2000 ו- WCDMA, מפורט:2RFC על בקרת שגיאות codingFLT 3: וסקירה אקדמית של ביצועי קוד טורבו בערוצים מתפתלים:5.