L'accès multiple de Division de code (CDMA) est une technologie de écarter-spectre qui est employée pour mettre en application le service téléphonique cellulaire. Le spectre de diffusion est une famille des techniques de communication numérique à l'origine utilisées dans des communications et des applications militaires de commande. Le spectre de diffusion emploie les ondes porteuses qui consomment une largeur de bande beaucoup plus large que cela exigé pour le point simple pour diriger la communication au même débit. Ceci a comme conséquence l'onde porteuse semblant plus comme le bruit aléatoire que la vraie communication entre un expéditeur et un récepteur. À l'origine, il y avait deux motivations pour mettre en application le spectre écarté : pour résister aux efforts ennemis de bloquer des communications essentielles et de cacher le fait que la communication était avoir lieu égal.
Pour la téléphonie cellulaire, la technologie de écarter-spectre est à la base de CDMA, qui est une technique multiple numérique d'accès indiquée par l'association d'industrie de télécommunications (TIA) comme IS-95. Applications commerciales de CDMAbecame possible en raison de deux développements principaux. On était la disponibilité des circuits intégrés numériques peu coûteux et à haute densité, qui réduisent la taille, le poids, et le coût des mobilophones. L'autre était la réalisation que la communication multiple optimale d'accès dépend de la capacité de tous les mobilophones de régler leur puissance d'émetteur au niveau le plus bas qui réalisera à qualité proportionnée de signal.
CDMAchanges la nature du mobilophone d'une unité d'une matière prédominante analogique à un dispositif d'une matière prédominante numérique. CDMAreceivers n'éliminent pas l'analogue traitant entièrement, mais ils séparent des voies de transmission au moyen d'une modulation pseudo-aléatoire qui est appliquée et enlevée dans le domaine numérique, pas sur la base de la fréquence. Ceci permet aux utilisateurs multiples d'occuper la même bande de fréquence ; cette réutilisation de fréquence a comme conséquence l'efficacité spectrale élevée.
De TDMAsystems début généralement avec une tranche de spectre, désignée sous le nom “d'un porteur.” Chaque porteur est alors divisé en fentes de temps. Seulement un abonné à la fois est affecté à chaque fois rainent ou creusent des rigoles. Aucune autre conversation ne peut accéder à ce canal jusqu'à ce que l'appel’de l'abonné s soit fini ou jusqu'à ce que cet appel original est remis au loin à un canal différent par le système. Par exemple, TDMAsystems, conçu pour coexister avec des systèmes d'ampères, divisent 30 kilohertz de spectre en trois canaux. Par comparaison, les systèmes de GM/M créent huit canaux de timedivision dans des porteurs 200-kHz-wide.
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Utilisation À large bande
Avec CDMAsystems, les conversations multiples partagent simultanément le spectre disponible dans les dimensions de temps et de fréquence. Le spectre disponible “n'est pas séparé” dans la fréquence ou le temps comme dans l'accès multiple de Division de fréquence (FDMA) ou les systèmes de TDMA, respectivement. Au lieu de cela, les différentes conversations sont distinguées par le codage ; c'est-à-dire, à l'émetteur, chaque conversation est traitée avec un code de propagation unique qui est employé pour distribuer le signal au-dessus de la largeur de bande disponible. Le récepteur emploie le code unique pour accepter l'énergie liée à un code particulier. L'autre signale le présent chacun sont identifiés par un code différent et produisent simplement le bruit de fond. De cette façon, beaucoup de conversations peuvent être portées simultanément dans le même bloc de spectre. L'analogie suivante est employée généralement pour expliquer comment CDMAtechnology fonctionne. Quatre haut-parleurs donnent simultanément une présentation, et ils chacun parlent une langue maternelle différente : Espagnol, coréen, anglais, et Chinois. Si l'anglais est votre langue maternelle, vous comprenez seulement les mots de l'anglophone et accordez hors des haut-parleurs espagnols, coréens, et chinois. Vous entendez seulement ce que vous savez et identifiez. Les bruits de repos comme le bruit de fond. Le même est vrai pour CDMA. Chaque conversation est particulièrement codée et décodée pour un utilisateur particulier. Les utilisateurs multiples partagent la même bande de fréquence en même temps, pourtant chaque utilisateur entend seulement la conversation lui ou elle peut interpréter. CDMAassigns chaque abonné un code unique pour mettre les utilisateurs multiples sur le même canal à large bande en même temps. Ces codes sont employés pour distinguer les diverses conversations. Le résultat de cette méthode d'accès est capacité callhandling accrue.
Un des aspects uniques de CDMAis qui tandis qu'il y a des limites finales au nombre d'appels téléphoniques qu'un système peut manipuler, ceci n'est pas un nombre fixe. Plutôt, la capacité du système dépend de la façon dont l'assurance, la qualité, et la capacité sont équilibrées d'arriver au niveau désiré de l'exécution de système. Puisque ces paramètres sont étroitement entrelacés, les opérateurs ne peuvent pas avoir le meilleur de tous les mondes : une assurance 3 fois plus large, une capacité de 40 fois, et un bruit de haute qualité. Par exemple, le vocoder 13-kbps fournit une meilleure qualité de son mais réduit la capacité de système comparée à un vocoder 8-kbps. Une capacité plus élevée pourrait être réalisée par un certain degré de dégradation d'assurance et/ou de qualité.
Caractéristiques du système
CDMAhas adapté pour l'usage dans des communications cellulaires avec l'addition de plusieurs caractéristiques du système qui augmentent l'efficacité et les coûts inférieurs.
La station mobile sign-on dessus puissance-sur, la station mobile déjà sait la fréquence assignée pour CDMAservice dans le secteur local et accordera à cette fréquence et recherchera les signaux pilotes. Des signaux pilotes multiples typiquement seront trouvés, chacun avec un excentrage différent de temps. Cet excentrage de temps distingue une station de base des autres. La station mobile sélectionnera le pilote le plus fort et établira une référence de fréquence et une référence de temps de ce signal. Une fois que la station mobile devient synchronisée avec du temps de système’de la station de base s, elle peut alors s'enregistrer. L'enregistrement est le processus par lequel la station mobile indique le système qu'elle est disponible pour des appels et informe le système de son endroit.
Le traitement d'appel l'utilisateur fait un appel en écrivant les chiffres sur le bloc de touches mobile de station et en frappant “le bouton” d'envoi. Si les stations mobiles multiples essayent un lien sur le canal d'accès avec précision au même moment, une collision se produit. Si la station de base ne reconnaît pas la tentative d'accès, la station mobile attendra un temps aléatoire et essayera encore. À la fabrication du contact, la station de base assigne un canal du trafic, sur quoi l'information de base est échangée, y compris le numéro de série mobile’de la station s. En ce moment, le mode de conversation est commencé. Car une station mobile se déplace d'une cellule au prochain, on détectera un autre’signal pilote des cellules s qui est assez fort pour qu'il emploie. La station mobile demandera alors “un transfert doux,” pendant lequel elle reçoit réellement les deux signaux par l'intermédiaire de différents éléments corrélatifs dans les circuits de récepteur. Par la suite, le signal de la première cellule diminuera, et la station mobile demandera à la deuxième cellule que le transfert doux soit terminé. Abaissez la station ne remet pas outre de l'appel à une autre station de base jusqu'à ce qu'elle détecte la force acceptable de signal. Cette technique douce de transfert est une amélioration significative au-dessus du procédé de transfert utilisé dans les systèmes cellulaires analogues de FM, où la liaison avec le vieil emplacement de cellules est momentanément débranchée avant que le lien au nouvel emplacement soit établi. Pendant une courte période, la station mobile n'est pas reliée à l'un ou l'autre emplacement de cellules, pendant lequel l'abonné n'entend le bruit de fond ou rien du tout. Parfois les stations mobiles Cinglent-Pong entre deux emplacements de cellules pendant que les liens sont remis dans les deux sens entre l'approche et les emplacements de cellules de retraitement. D'autres fois, les appels sont simplement abandonnés. Puisqu'une station mobile dans le CDMAsystem a plus d'un modulateur, elle peut communiquer avec les cellules multiples simultanément pour mettre en application le transfert doux. À la fin d'un appel placé au-dessus du système de CDMA, le canal sera libéré et peut être réutilisé. Quand la station mobile est arrêtée, elle produira d'un signal d'enregistrement de puissance-vers le bas qui indique au système qu'il n'est plus disponible pour des appels d'arrivée.
La détection de voix et le codage avec la détection d'activité de voix, l'émetteur est activée seulement quand l'utilisateur parle. Ceci réduit des niveaux d'interférence—et, par conséquent, la quantité de largeur de bande consommée—quand l'utilisateur ne parle pas. Par l'interférence faisant la moyenne, la capacité du système est augmentée. Ceci permet à des systèmes d'être conçu pour la moyenne plutôt qu'au plus mauvais cas d'interférence. Cependant, l'IS-95 CDMAstandard exige qu'aucun signal d'intervention ne soit reçu qui est sensiblement plus fort que le signal désiré, puisqu'il bloquerait alors le signal plus faible. Ceci s'est appelé “le problème proche-loin” et signifie que la capacité élevée de cellules ne traduit pas nécessairement en capacité élevée de système global.
Le codeur de la parole utilisé dans CDMAoperates à un taux variable. Quand l'abonné parle, le codeur de la parole opère à l'à toute vitesse ; quand l'abonné ne parle pas, le codeur de la parole actionne seulement à un huitième l'à toute vitesse. Deux taux intermédiaires sont également définis pour capturer les transitions et éliminer l'effet du taux soudain change. Puisque l'opération de variable-taux du codeur de la parole réduit le débit binaire moyen des conversations, la capacité de système est augmentée.
L'intimité accrue par intimité est inhérente à CDMAtechnology. Les appels de CDMAphone seront à l'abri de l'oreille indiscrète occasionnelle parce que, à la différence d'une conversation reportée un système analogue, un récepteur par radio simple ne pourra pas sélectionner différentes conversations numériques du rayonnement global de rf dans une bande de fréquence.
ACDMAcall commence par un taux standard de 9.6 kbps. Ceci est alors écarté à un taux transmis de Mbps environ 1.25. “La propagation” signifie que des codes numériques sont appliqués aux bits d'informations liés aux utilisateurs dans une cellule. Ces bits d'informations sont transmis avec les signaux de tous les autres utilisateurs en cette cellule. Quand le signal est reçu, les codes sont enlevés du signal désiré, séparant les utilisateurs et renvoyant l'appel au taux original de 9.6 kbps.
En raison de la largeur de bande large d'un signal de écarter-spectre, il est très difficile d'identifier différentes conversations pour l'écoute clandestine. Puisqu'il est très difficile de détecter un signal à large bande de écarter-spectre, il apparaît en tant que rien plus qu'une légère élévation “au plancher de bruit” ou au niveau d'interférence. Avec des technologies analogues, la puissance du signal est concentrée dans une bande plus étroite, qui le facilite pour détecter avec un récepteur par radio accordé à celui a placé des fréquences.
L'utilisation du écarter-spectre à large bande signale offre également plus de protection contre le clonage, une pratique illégale par lequel un numéro de série électronique’du mobilophone s soit assuré l'air et programmé dans un autre téléphone. Tous les appels faits à partir d'un téléphone copié sont “libres” parce qu'ils sont affichés à l'abonné original.
Les systèmes de la commande de puissance CDMA se fondent sur la commande stricte de la puissance à la station mobile de surmonter le prétendu problème proche-loin. Si le signal d'une station mobile proche est reçu au récepteur d'emplacement de cellules avec trop de puissance, le récepteur d'emplacement de cellules deviendra surchargé et l'empêchera de sélectionner vers le haut des signaux des stations mobiles localisées plus loin loin. Le but de CDMA est de faire arriver les signaux de toutes les stations mobiles à la station de base avec exactement le même niveau de puissance. Plus la station mobile est au récepteur d'emplacement de cellules étroite, plus est la puissance nécessaire pour la transmission inférieure ; plus le parti la station mobile est lointaine, plus est la puissance nécessaire pour la transmission grande.
Deux formes de commande de puissance adaptative sont utilisées dans CDMAsystems : boucle ouverte et boucle bloquée. La commande de puissance de boucle ouverte est basée sur la similitude de la perte dans les chemins vers l'avant et renversés. La puissance reçue à la station mobile est employée comme référence. Si elle est basse, on assume qu'est loin de la station de base et transmet la station mobile par la puissance élevée. Si elle est haute, on assume qu'est près de la station de base et transmet la station mobile par la basse puissance. La somme des deux niveaux de puissance est une constante.
La commande de puissance en circuit fermé est employée pour forcer la puissance de la station mobile de dévier de l'arrangement de boucle ouverte. Ceci est réalisé par un système actif de rétroaction de la station de base à la station mobile. Le peu de commande de puissance est envoyé toute les 1.25 milliseconde (mme.) pour diriger la station mobile pour augmenter ou diminuer sa puissance transmise de 1 décibel (DB). Le manque de commande de puissance au moins à cette exactitude réduit considérablement la capacité de CDMAsystems.
Par ces techniques adaptatives de puissance-commande, la station mobile transmet seulement assez de puissance de maintenir un lien. Ceci a comme conséquence une alimentation électrique moyenne qui est beaucoup inférieure à celle pour les systèmes analogues, qui n'utilisent pas habituellement de telles techniques. L'alimentation’électrique inférieure de CDMA s traduit en batteries plus petites, légères, de la long-vie—approximativement 5 heures de temps d'entretien et plus de 2 jours de temps de secours—et ordinateurs tenus dans la main possibles de plus petits de marques, de bas-coût et de dispositifs hybrides d'ordinateur-communications. CDMAphones peut facilement peser dedans à moins de 8 onces.
La diversité spatiale parmi les diverses formes de diversité est celle de la diversité spatiale, qui est utilisée dans CDMA, aussi bien que dans d'autres techniques multiples d'accès, y compris FDMAand TDMA. La diversité spatiale aide à maintenir le signal pendant le processus de transfert d'appel quand un utilisateur se déplace d'une cellule au prochain. Ce processus nécessite des antennes dans deux emplacements différents de cellules maintenant des liens avec une station mobile. La station mobile a les éléments corrélatifs multiples de récepteur qui sont assignés à chaque signal entrant et peuvent ajouter ces derniers.
CDMAuses au moins quatre de ces correlators : trois qui peuvent être assignés au lien et un qui recherchent les voies de déroutement. Les emplacements de cellules envoient les données reçues, avec un index de qualité, au MTSO, où un choix est fait concernant le meilleur des deux signaux.
Non tous ces dispositifs sont uniques à CDMA ; certains peuvent être aussi bien exploités par les systèmes TDMA-basés, comme la commande spatiale de diversité et de puissance. Ceux-ci existent déjà dans toutes les normes de TDMA aujourd'hui, alors que le transfert doux est mis en application dans la norme sans fil européenne des télécommunications augmentée par Digital (DECT), qui est basée sur TDMA.
Sommaire
Il restent des réclamations contradictoires d'exécution pour TDMAand CDMA. Puisque les deux TDMAand CDMAhave deviennent TIAstandards— IS-54 et IS-95, respectivement—les fournisseurs visent maintenant leurs pleins efforts de vente vers les porteurs cellulaires. Les partisans de chaque technologie ont la recherche pour soutenir leurs réclamations d'exécution supérieure. Des deux, CDMAsuffered un problème de crédibilité dès l'abord parce que ses avocats faits exécution grandiose réclame pour CDMAthat ne pourrait pas être vérifié dans l'environnement réel de fonctionnement. En quelques cercles, ce problème de crédibilité s'attarde aujourd'hui. De la note, cependant, est que les deux technologies ont été réussies dans le marché, chacun choisi par beaucoup de porteurs cellulaires autour du monde. Tous les deux sont capables de soutenir les réseaux naissants de PCS et de fournir des services tels que l'accès sans fil d'Internet, le service "messages" court, l'audio-messagerie, le fac-similé, la pagination, et la vidéo. Bien que TDMA-basé le système global pour les télécommunications (GM/M) mobiles est la norme dominante sur le marché sans fil global, l'utilisation de CDMAis accroissant rapidement. Le début’principal de GM/M s sur le marché lui donne une présence beaucoup plus grande et pratiquement des garanties que le GM/M continuera à mener le marché cellulaire numérique pendant les 5 années à venir.
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