L'accesso multiplo di divisione di codice (CDMA) è una tecnologia di sparg-spettro che è usata per effettuare il servizio di telefono cellulare. Lo spettro di diffusione è una famiglia delle tecniche di comunicazione digitale originalmente usate nelle comunicazioni e nelle applicazioni militari di controllo. Lo spettro di diffusione usa le onde di elemento portante che consumano una larghezza di banda molto più larga che quella richiesta per punto semplice indicare la comunicazione allo stesso tasso di dati. Ciò provoca l'onda di elemento portante che osserva più come rumore casuale che la comunicazione reale fra un mittente e una ricevente. Originalmente, ci erano due motivazioni per effettuare lo spettro sparso: per resistere agli sforzi nemici inceppare le comunicazioni vitali e nascondere il fatto che la comunicazione era avvenire uniforme.
Per la telefonia cellulare, la tecnologia di sparg-spettro è alla base di CDMA, che è una tecnica multipla digitale di accesso specificata dall'associazione di industria di telecomunicazioni (TIA) come IS-95. Applicazioni commerciali di CDMAbecame possibile a causa di due sviluppi chiave. Uno era la disponibilità dei circuiti integrati digitali a basso costo e ad alta densità, che riducono il formato, il peso ed il costo dei telefoni mobili. L'altra era la realizzazione che la comunicazione multipla ottimale di accesso dipende dalla capacità di tutti i telefoni mobili di regolare la loro alimentazione del trasmettitore al più basso livello che realizzasse la qualità sufficiente del segnale.
CDMAchanges natura del telefono mobile da un dispositivo predominately analog ad un dispositivo predominately digitale. CDMAreceivers non eliminano l'analogo che procede interamente, ma separano le scanalature di comunicazione per mezzo di una modulazione pseudoaccidentale che è applicata e rimossa nel dominio digitale, non in base a frequenza. Ciò permette che gli utenti multipli occupino la stessa fascia di frequenza; questa riutilizzazione di frequenza provoca l'alta efficienza spettrale.
Di TDMAsystems inizio comunemente con una fetta dello spettro, citata come “elemento portante.” Ogni elemento portante allora è diviso nelle scanalature di tempo. Soltanto un abbonato alla volta è assegnato ad ogni volta scanala o scava canali. Nessuna altra conversazione può accedere a questa scanalatura fino a rifinire’la chiamata dell'abbonato s o fino a passare quella chiamata originale fuori ad una scanalatura differente dal sistema. Per esempio, TDMAsystems, destinato per coesistere con i sistemi di ampère, divide 30 chilocicli dello spettro in tre scanalature. Tramite il confronto, i sistemi di GSM generano otto scanalature di timedivision in elementi portanti 200-kHz-wide.
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Uso A larga banda
Con CDMAsystems, le conversazioni multiple ripartiscono simultaneamente lo spettro disponibile sia nelle dimensioni di frequenza che di tempo. Lo spettro disponibile “non è separato” nella frequenza o nel tempo come nell'accesso multiplo di divisione di frequenza (FDMA) o nei sistemi di TDMA, rispettivamente. Invece, le diverse conversazioni sono distinte con codificazione; cioè al trasmettitore, ogni conversazione è proceduta con un codice di diffusione unico che è usato per distribuire il segnale sopra la larghezza di banda disponibile. La ricevente usa il codice unico per accettare l'energia connessa con un codice particolare. L'altro segnala il presente ciascuno è identificato da un codice differente e semplicemente produce il rumore di fondo. In questo modo, molte conversazioni possono essere trasportate simultaneamente all'interno dello stesso blocco dello spettro. La seguente analogia è usata comunemente per spiegare come CDMAtechnology funziona. Quattro altoparlanti stanno dando simultaneamente una presentazione e ciascuno parlano una lingua madre differente: Spagnolo, coreano, inglese e cinese. Se l'inglese è la vostra lingua madre, capite soltanto le parole dell'anglofono e sintonizzate verso l'esterno gli altoparlanti spagnoli, coreani e cinesi. Vi sentite soltanto che cosa conoscete e riconoscete. I suoni di resto come rumore di fondo. Lo stesso è allineare per CDMA. Ogni conversazione specialmente è messa e decodificata per un utente particolare. Gli utenti multipli ripartiscono la stessa fascia di frequenza allo stesso tempo, tuttavia ogni utente sente soltanto la conversazione lui o lei può interpretare. CDMAassigns ogni abbonato un codice unico per mettere gli utenti multipli sulla stessa scanalatura a larga banda allo stesso tempo. Questi codici sono usati per distinguersi fra le varie conversazioni. Il risultato di questo metodo di accesso è capienza callhandling aumentata.
Una delle funzioni uniche di CDMAis che mentre ci sono ultimi limiti al numero di telefonate che un sistema può maneggiare, questo non è un numero fisso. Piuttosto, la capienza del sistema dipende da come il riempimento, la qualità e la capacità sono equilibrati di arrivare al livello voluto delle prestazioni del sistema. Poiché questi parametri intertwined strettamente, gli operatori non possono avere il la cosa migliore di tutti i mondi: riempimento più largo 3 volte, una capienza di 40 volte e suono di alta qualità. Per esempio, il vocoder 13-kbps fornisce la qualità sana migliore ma riduce la capienza del sistema rispetto ad un vocoder 8-kbps. La capacità elevata ha potuto essere realizzata con un certo grado di degradazione nel riempimento e/o nella qualità.
Caratteristiche del sistema
CDMAhas adattato per uso nelle comunicazioni cellulari con l'aggiunta di parecchie caratteristiche del sistema che aumentano l'efficienza ed i bassi costi.
La stazione mobile sign-on sopra alimentazione-su, la stazione mobile già conosce la frequenza assegnata per CDMAservice nella zona locale e sintonizzerà a quella frequenza e cercherà i segnali pilota. I segnali pilota multipli saranno trovati tipicamente, ciascuno con un'immagine riportata differente di tempo. Questa immagine riportata di tempo distingue una stazione bassa da un altro. La stazione mobile selezionerà il pilota più forte e stabilirà un riferimento di frequenza e un riferimento di tempo da quel segnale. Una volta che la stazione mobile è sincronizzata con il tempo del sistema’della stazione bassa s, può allora registrare. Il registro è il processo tramite cui la stazione mobile dice al sistema che sia disponibile per le chiamate ed informa il sistema della relativa posizione.
L'elaborazione di chiamata l'utente fa una chiamata entrando nelle cifre sulla tastiera mobile della stazione e colpendo “il tasto” di trasmissione. Se le stazioni mobili multiple tentano precisamente un collegamento sulla scanalatura di accesso allo stesso momento, uno scontro accade. Se la stazione bassa non riconosce il tentativo di accesso, la stazione mobile attenderà un tempo casuale e proverà ancora. Sullo stabilire il contatto, la stazione bassa assegna una scanalatura di traffico, al che le informazioni di base sono scambiate, compreso il numero di serie mobile’della stazione s. A questo punto, il modo di conversazione è iniziato. Poichè una stazione mobile si muove da una cellula verso il seguente, un altro segnale’pilota delle cellule s sarà rilevato che è abbastanza forte affinchè usi. La stazione mobile allora chiederà “un handoff morbido,” durante cui realmente sta ricevendo entrambi i segnali via gli elementi correlativi differenti nei circuiti della ricevente. Finalmente, il segnale dalla prima cellula diminuirà e la stazione mobile chiederà dalla seconda cellula che il handoff morbido è terminato. Abase la stazione non passa fuori della chiamata ad un'altra stazione bassa fino a che non rilevi la resistenza accettabile del segnale. Questa tecnica morbida di handoff è un miglioramento significativo sopra la procedura di handoff seguita nei sistemi cellulari analog di FM, in cui il collegamento di comunicazione con il vecchio luogo delle cellule momentaneamente è staccato prima che il collegamento al nuovo luogo sia stabilito. Per un breve periodo, la stazione mobile non è collegata ad il uno o il altro luogo delle cellule, durante cui l'abbonato non sente il rumore di fondo o niente affatto. A volte le stazioni mobili Fanno un rumore metallico-Pong fra due luoghi delle cellule mentre i collegamenti sono passati avanti e indietro fra l'avvicinamento ed i luoghi delle cellule di ritirata. Altre volte, le chiamate sono cadute semplicemente. Poiché una stazione mobile nel CDMAsystem ha più di un modulatore, può comunicare simultaneamente con le cellule multiple per effettuare il handoff morbido. Alla conclusione di una chiamata disposta sopra il sistema di CDMA, la scanalatura sarà liberata e può essere riutilizzata. Quando la stazione mobile è spenta, genererà un segnale di registro di alimentazione-giù che dice al sistema a che non sia più disponibile per le chiamate ricevute.
La rilevazione di voce e mettere con la rilevazione di attività di voce, il trasmettitore è attivata soltanto quando l'utente sta parlando. Ciò riduce i livelli di interferenza—e, conseguentemente, la quantità di larghezza di banda consumata—quando l'utente non sta parlando. Con interferenza che ha una media, la capienza del sistema è aumentata. Ciò permette che i sistemi siano progettati per la media piuttosto che il caso di interferenza più difettoso. Tuttavia, il IS-95 CDMAstandard richiede che nessun segnale interferente è ricevuto che è significativamente più forte del segnale voluto, poiché allora incepperebbe il segnale più debole. Ciò è stata denominata “il problema vicino-lontano” e significa che l'alta capienza delle cellule necessariamente non traduce in alta capienza del sistema generale.
Il codificatore di discorso usato in CDMAoperates ad un tasso variabile. Quando l'abbonato sta comunicando, il codificatore di discorso funziona al piena velocità; quando l'abbonato non sta comunicando, il codificatore di discorso funziona a soltanto one-eighth il piena velocità. Due tassi intermedi inoltre sono definiti per bloccare le transizioni ed eliminare l'effetto del tasso improvviso cambia. Poiché il funzionamento di variabile-tasso del codificatore di discorso riduce il tasso di punta medio delle conversazioni, la capienza del sistema è aumentata.
La segretezza aumentata la segretezza è inerente a CDMAtechnology. Le chiamate di CDMAphone saranno sicure dal eavesdropper casuale perché, diverso di una conversazione rinviata un sistema analog, un apparecchio radioricevente semplice non potrà selezionare le diverse conversazioni digitali dalla radiazione generale di rf in una fascia di frequenza.
ACDMAcall comincia con un tasso standard di 9.6 kbps. Ciò allora è sparsa ad un tasso trasmesso di Mbps circa 1.25. “La diffusione” significa che i codici digitali sono applicati alle punte di dati connesse con gli utenti in una cellula. Queste punte di dati sono trasmesse con i segnali di tutti gli altri utenti in quella cellula. Quando il segnale è ricevuto, i codici sono rimossi dal segnale voluto, separante gli utenti e restituente la chiamata al tasso originale di 9.6 kbps.
A causa della larghezza di banda larga di un segnale di sparg-spettro, è molto difficile da identificare le diverse conversazioni per ascoltare di nascosto. Poiché un segnale a larga banda di sparg-spettro è molto duro da rilevare, compare come nient'altro che un aumento leggero “nel pavimento di rumore” o nel livello di interferenza. Con le tecnologie analog, l'alimentazione del segnale è concentrata in una fascia più stretta, che lo rende più facile rilevare con un apparecchio radioricevente sintonizzato a quello si è regolata delle frequenze.
L'uso dello sparg-spettro a larga banda segnala inoltre offre più protezione contro clonazione, una pratica illegale per cui un numero di serie elettronico’mobile del telefono s è rilevato l'aria ed è programmato in un altro telefono. Tutte le chiamate fatte da un telefono clonato sono “libere” perché sono fatturate all'abbonato originale.
I sistemi di controllo di alimentazione CDMA contano su controllo rigoroso di alimentazione alla stazione mobile superare il cosiddetto problema vicino-lontano. Se il segnale da una stazione mobile vicina è ricevuto alla ricevente del luogo delle cellule con troppa alimentazione, la ricevente del luogo delle cellule sarà sovraccaricata e la impedirà il selezionamento sui segnali dalle stazioni mobili individuate più lontano via. L'obiettivo di CDMA è di fare arrivare esattamente i segnali di tutte le stazioni mobili alla stazione bassa con lo stesso livello di alimentazione. Più vicina la stazione mobile è alla ricevente del luogo delle cellule, più bassa è l'alimentazione necessaria per la trasmissione; l'assente più lontana la stazione mobile, più grande è l'alimentazione necessaria per la trasmissione.
Due forme di controllo di alimentazione adattabile sono impiegate in CDMAsystems: ciclo aperto e ciclo chiuso. Il controllo di alimentazione ad anello aperto è basato sulla somiglianza di perdita nei percorsi di andata e d'inversione. L'alimentazione ricevuta alla stazione mobile è usata come riferimento. Se è bassa, la stazione mobile è presupposta per essere lontano dalla stazione bassa e trasmette con alta alimentazione. Se è alta, la stazione mobile è presupposta per essere vicino alla stazione bassa e trasmette con alimentazione bassa. La somma dei due livelli di alimentazione è un costante.
Il controllo di alimentazione di chiuso-loop è usato per forzare l'alimentazione dalla stazione mobile deviare dalla regolazione ad anello aperto. Ciò è realizzata da un sistema attivo di risposte dalla stazione bassa alla stazione mobile. Le punte di controllo di alimentazione sono trasmesse ogni 1.25 millisecondo (spettrografia di massa) per dirigere la stazione mobile per aumentare o fare diminuire la relativa alimentazione trasmessa di 1 decibel (dB). La mancanza di controllo di alimentazione almeno a questa esattezza notevolmente riduce la capienza di CDMAsystems.
Con queste tecniche adattabili di alimentazione-controllo, la stazione mobile trasmette soltanto abbastanza alimentazione effettuare un collegamento. Ciò provoca una condizione di alimentazione media che è molto più basso di quello per i sistemi analog, che non impiegano solitamente tali tecniche. Il requisito’di alimentazione più basso di CDMA s traduce in batterie leggere e di lungo-vita più piccole,—circa 5 ore di tempo di colloquio ed oltre 2 giorni di tempo standby—e calcolatori tenuti in mano possibili di più piccoli di marche, di basso-costo e dei dispositivi ibridi di calcolatore-comunicazioni. CDMAphones può pesare facilmente dentro a più meno di 8 once.
La diversità spaziale fra le varie forme della diversità è quella della diversità spaziale, che è impiegata in CDMA, così come in altre tecniche multiple di accesso, compreso FDMAand TDMA. La diversità spaziale contribuisce ad effettuare il segnale durante il processo di handoff di chiamata quando un utente si muove da una cellula verso il seguente. Questo processo richiede le antenne in due luoghi differenti delle cellule che effettuano i collegamenti con una stazione mobile. La stazione mobile ha elementi correlativi multipli della ricevente che sono assegnati ad ogni segnale ricevuto e possono aggiungere questi.
CDMAuses almeno quattro di questi correlators: tre che possono essere assegnati al collegamento ed uno che cerca i percorsi alternati. I luoghi delle cellule trasmettono i dati ricevuti, con un indice di qualità, al MTSO, dove una scelta è fatta per quanto riguarda il migliore dei due segnali.
Non tutte queste caratteristiche sono uniche a CDMA; alcuni possono essere sfruttati dai sistemi TDMA-basati pure, quale controllo spaziale di alimentazione e di diversità. Questi già esistono oggi in tutti i campioni di TDMA, mentre il handoff morbido è effettuato nel campione senza cordone europeo di telecomunicazioni aumentato Digital (DECT), che è basato su TDMA.
Sommario
Ci sono ancora reclami stanti in conflitto di prestazioni per TDMAand CDMA. Poiché entrambe TDMAand CDMAhave si transforma in in TIAstandards— IS-54 ed IS-95, rispettivamente—i fornitori ora stanno mirando i loro sforzi di commercializzazione completi verso gli elementi portanti cellulari. I fautori di ogni tecnologia hanno la ricerca per sostenere i loro reclami delle prestazioni superiori. Dei due, CDMAsuffered un problema di credibilità nella fase iniziale perché i relativi fautori resi a prestazioni imponenti sostiene per CDMAthat non potrebbe essere verificato nella condizioni di funzionamento nell'ambiente. In alcuni cerchi, questo problema di credibilità lingers oggi. Della nota, tuttavia, è che entrambe le tecnologie sono riuscite in il mercato, ciascuno che è selezionato da molti elementi portanti cellulari intorno al mondo. Entrambi sono capaci del sostegno delle reti d'emersione dei pc e di fornire tali servizi come l'accesso senza fili del Internet, il servizio di messaging corto, la posta di voce, il facsimile, la paginazione ed il video. Anche se TDMA-basato il sistema globale per le telecomunicazioni mobili (GSM) è il campione dominante nel mercato senza fili globale, l'uso di CDMAis che cresce velocemente. L'inizio’capo di GSM s nel mercato gli dà una presenza molto più grande e praticamente le garanzie che il GSM continuerà a condurre il mercato cellulare digitale per i 5 anni futuri.
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