コード部門の複数のアクセス(CDMA)技術は、ニッチの軍事的由来のスプレッドスペクトルコンセプトから3Gネットワークの基幹柱に進化し、今では5Gインフラストラクチャの遺産要素に形作られています。 初期開発から5世代のシステムとの統合まで、CDMAのジャーニーは、能力を増加させ、セキュリティを改善し、そして、かつてない高速データサービスを有効にするための継続的なエンジニアリング努力を明らかにしています。 この記事では、CDMAの進化の原則を追跡し、今日の技術的にどのようにして、その技術を検証します。

CDMAの早期開発

CDMAの根幹は、もともと世界大戦中に軍事通信のために開発され、ジャムやインターセプションに抵抗するという、スプレッドスペクトル技術に横たわる。 1980年代には、Qualcommの研究者が、これらの技術を民間のセルラーネットワークに適応し始めた。 キーブレークスルーは、各ユーザーが独自の擬似ランダムコードを割り当てることによって、複数のユーザーは同じ周波数帯域に同時に送信することができ、もう1つの別に移動することなく、以前の周波数帯域から出発するスタークが、(MAD)とMADスキーム(MAD)とMAD(MAD)を分離)した。

スプレッドスペクトラムの基礎

CDMA は、各ユーザーのデータ信号が伝送前に高レートのスプレッド コードによって乗合される直接シーケンススプレッド スペクトラム (DSSS) を採用しています。これにより、さまざまな帯域幅にわたって信号をスプレッドし、狭い帯域の干渉に抵抗し、固有のセキュリティを提供します。受信機では、同じコードが信号をデスペウトし、他のユーザーコードがノイズとして表示されている間に元のデータを回復するために使用されます。このプロセスは、多くのユーザーが同じ周波数を同時共有し、実質的な効率を増加させることを可能にします。

主要な技術革新

初期のCDMAシステムは、重要な課題に直面しました: パワーコントロール(近距離の問題)、コード同期、およびハードウェアの複雑さ。Qualcommのエンジニアは、高速でクローズドループの電力制御を実装することにより、ほぼ遠くの問題を解決しました。これにより、トランスミッタの電力量を毎秒数百回調整しました。 また、効率的なコード生成と買収アルゴリズムを開発しました。 これらの革新は、商用CDMAの実行可能で、最初のCDMAベースのセルラー標準につながりました。 IS-95(CDMAとして知られている)は、1993年に最終決定しました。

導入と拡張: CDMA2000の上昇

1990年代後半から2000年代初頭にかけて、米国VerizonやSprintなどの主要航空会社、韓国、日本、その他市場におけるオペレーターが抱えるCDMA技術が採用されました。IS-95ネットワークは、古いアナログやTDMAシステムと比較して、優れた音声品質と容量を提供しており、競争力をすぐに向上しました。

IS-95からCDMA2000 1xおよびEV-DOへの

CDMA2000 1x(1xRTT)を音声と低速データに収録したCDMA2000ファミリーの規格と、CDMA2000 1xEV-DO(Evolution-Data Optimized)を高速データサービスに搭載した進化が続いています。CDMA2000 1xは、EV-DO Rev が最大153kbpsのデータレートを提供しました。 3.1Mbpsのダウンストリームにプッシュされたスループット。 これらのネットワークは、モバイルインターネットのファースト生成を向上させました。 映像や映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像、および映像、および映像、および映像の暗号化、および映像、および映像の暗号化、および映像の暗号化、および映像、および映像、および映像の暗号化、および映像、および映像、および映像、および映像、および映像の暗号化、および映像、および映像の暗号化、および映像、および映像の暗号化、

CDMA2000対WCDMA

CDMA2000(北米/アジアのCDMAパス)とWCDMA(ワイドバンドCDMA)の区別が重要である。 CDMAベースは、WCDMAは、より広い5MHzのチャネルを使用し、3G進化パスとしてGSMファミリーによって採用された。 WCDMAは、ドミナントグローバル3G規格になったが、CDMA2000はアジアのアメリカや地域で強い存在となった。 この構造は、後続のLGに影響する。 と4Gのキャリアに影響を受けた。

4GとLTEへの移行

3G CDMAネットワークから4G LTEへの移動は、空気インタフェース技術の基本的なシフトを表しています。 LTEは、下り回線とシングルキャリアFDMA(SC-FDMA)のためのオーソゴン周波数分割複数のアクセス(OFDMA)を使用して、CDMAではなく、アップリンクのための。 この変更は、ピークデータレート、広い帯域幅の優れたスペクトル効率、およびより柔軟なスケジューリングの必要性によって駆動されました。 しかし、CDMAは、悪意を乗り越えませんでした。

後方互換性とデュアルモードデバイス

移行中に、CDMA2000(Verizon、Sprint)に投資したキャリアは、既存のCDMAネットワークと音声とレガシーデータが組み込まれています。デバイスはデュアルモードのラジオで設計されており、LTEとデータとCDMA2000 1xの音声間のシームレスなハンドオーバーが可能になりました(CSFBと呼ばれる技術は、C Circuit Switched Fallback)。このアプローチはVoLTE(LTE上のVoice)の必要性を遅らせ、ネットワークのアップグレードのために購入しました。

3GPP規格のCDMA財団

さらに、CDMAの基幹となる原理 — コードベースのマルチプレックス、ソフトハンドオフ、パワーコントロール — LTEの制御チャネルの設計と特定の物理レイヤーの手順に影響を及ぼしました。例えば、LTEのプラハ(物理ラントムアクセスチャネル)は、コンテンツベースのアクセスを処理するために、スプレッドスペクトラムのフォームを使用しています。CDMAからOFDMAへの進化は、クリーンなブレイクではなく、グラデーションコンバージェンスではなく、多くのエンジニアとアルゴリズムを転送する。

5Gテクノロジーとの統合

5Gニューラジオ(NR)は、別の世代の飛躍をマークしますが、CDMAのインスピレーションを受けた技術に対する継続的な信頼性も反映しています。 5Gエアインターフェイスは主にOFDMと大規模なMIMOに基づいている間、多様なシナリオで堅牢で安全かつ効率的な通信の必要性は、CDMAのような要素を含めることにつながりました。

スペクトラムの共有とCDMAのレガシー

CDMAの原則が明らかな1つの領域は、5Gの動的スペクトル共有(DSS)の使用です。 DSSは、4G LTEと5G NRが同じ周波数帯で共存し、リソースを動的に割り当てることを可能にします。 これは、CDMAの同じ周波数で複数のユーザーをオーバーレイする能力に概念的に似ています。異なるスケジューリング機構を介して実装されています。 さらに、5Gは、チャネルの制御のための洗練されたコードドメインの多重交換、つまり、CDMAの参照先を借りるような情報(CDMA)を直接参照するなど)情報を収集します。

後方互換性とネットワークの移行

多くの5G展開、特に北米では、既存の4G LTE(および場合によっては、3G CDMA)コアネットワークに依存する非スタンドアロン(NSA)モードから始めます。Verizonのようなキャリアは、最近まで、従来の音声とIoTデバイス用のCDMA2000ネットワークを維持しています。 CDMAネットワークの最終日(例えば、Verizonの3G CDMAのシャットダウン)は、時代が続くが、また、マルチガンパーマがサポートしているかを実証しました。 移行するCDMAは、CDMAのネットワークの最終日が5万回、CDMAの拡張機能が、CDMAの動作を制限するかどうかを検証します。

5G ユースケース CDMA 原則から恩恵を受ける

大規模機械式通信(mMTC)5Gでは、低データレートと電力制約を持つIoTデバイスをターゲットとし、コードドメインの複数のアクセス技術(例えば、SCMA – Sparse Code マルチアクセス)を活用することができます。 純粋なCDMAではなく、SCMAは、非対角的な複数のアクセスを可能にするためにコードブックを使用し、CDMAのコードディビジョン哲学の直接下降者。 同様に、5G NRでフリーのアップリンク伝送を同時に、複数のディスクマの通信を同時に送ることを可能にする(CDMA)。

CDMAの今後の展望と継続の影響

5Gは6Gに進化すると同時に、エンジニアリングコミュニティはCDMAの概念を見直し続けています。将来のネットワークは、非対角的な複数のアクセス(NOMA)と高度な干渉の取消とOFDMを組み合わせることがあり、そのすべてがCDMAの誕生したスプレッドスペクトルの洞察に基づいて構築されています。さらに、安全で低確率で相互通信の必要性は、スプレッドの元のドライバーが重要なインフラストラクチャ、防衛、プライバシーに敏感なアプリケーションに関連しているままです。

衛星および非鉄ネットワークのCDMA

衛星通信システム, に統合されているものを含む 5G 非鉄筋ネットワーク (NTN), 多くの場合、長い伝搬遅延と高ドップラーシフトに対処するためにCDMAを採用. QualcommのCDMAベースの衛星電話ネットワークのような技術 (例えば, Globalstar) スペースベースのリンクでスプレッドスペクトラムの生存可能性を実証しています. 5Gは、直接対手衛星サービスに拡大するとして, CDMA-derivedは、再発技術を見ることができます.

未来のスタンダードレッスン

CDMAの物語は重要な教訓を教えています。物理的なレイヤーの革新に投資する価値、世代間移行における後方互換性の必要性、および、オルトゴールや非対角的な複数のアクセスなどの基本的な原則の永続的なユーティリティ。 6Gを設計するエンジニアは、すでに、エネルギー効率とネットワーク容量を向上させるために、CDMAの電力制御アルゴリズムとコード割り当て戦略を勉強しています。 CDMAの遺産は単なる歴史ではありません - それは、最先端を知らせるのを続けている。

要約では、初期開発から3Gの優位性まで、CDMAの進化は5Gと統合するという点で、ワイヤレス技術の反復性性を表現しています。各世代は、その先輩の最高のアイデアを継承し、適応させます。CDMAのスプレッドスペクトラムの原則を継承し、革命的に、現代的なモバイルネットワークの豊かな布地に1本のスレッドを形作ります。将来は、これらの実証済みの技術をシームレスで、ubiquitous接続をユーザーに期待する新しい画期的な方法でブレンドします。