45304

Стандарт CDMA: услуги, архитектура, кодирование и модуляция, прямые и обратные каналы трафика и управления, хэндовер и управление мощностью, борьба с многолучевостью. Кодирование в прямом и обратном каналах. Достоинства и недостатки CDMA

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Стандарт CDM: услуги архитектура кодирование и модуляция прямые и обратные каналы трафика и управления хэндовер и управление мощностью борьба с многолучевостью. Достоинства и недостатки CDM. CDM англ. 1995 год – коммерческая эксплуатация первой СПС с CDM.

Русский

2013-11-16

4.39 MB

92 чел.

8. Стандарт CDMA: услуги, архитектура, кодирование и модуляция, прямые и обратные каналы трафика и управления, хэндовер и управление мощностью, борьба с многолучевостью. Кодирование в прямом и обратном каналах. Достоинства и недостатки CDMA.

CDMA (англ. Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением) — технология мобильной связи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию.

Технология множественного доступа с кодовым разделением каналов известна давно. В СССР первая работа, посвящённая этой теме, была опубликована ещё в 1935 году Д. В. Агеевым в работе «Кодовое разделение каналов».

1995 год – коммерческая эксплуатация первой СПС с CDMA. Впервые разработаны фирмой Kwelcom.

При сохранении основных принципов, заложенных версией IS-95A, технология стандарта CDMA непрерывно развивается.

Последующее развитие технологии CDMA происходит в рамках технологии CDMA2000. При построении системы мобильной связи на основе технологии CDMA2000 1Х первая фаза обеспечивает передачу данных со скоростью до 153 кбит/с, что позволяет предоставлять услуги голосовой связи, передачу коротких сообщений, работу с электронной почтой, интернетом, БД, передачу данных и неподвижных изображений.

Переход к следующей фазе CDMA2000 1XEV-DO происходит при использовании той же полосы частот 1,23 МГц, скорость передачи — до 2,4 Мбит/с в прямом канале и до 153 кбит/с в обратном, что делает эту систему связи отвечающей требованиям 3G и даёт возможность предоставлять самый широкий спектр услуг, вплоть до передачи видео в режиме реального времени.

Следующей фазой развития стандарта в направлении увеличения сетевой ёмкости и передачи данных является 1XEV-DORevA: передача данных со скоростью до 3,1 Мбит/с по направлению к абоненту и до 1,8 Мбит/с — от абонента. Операторы смогут предоставлять те же услуги, что и на базе Rev. 0, а, кроме того, передавать голос, данные и осуществлять широковещание по IP сетям.

Разработчики оборудования CDMA связи запустили новую фазу — 1XEV-DORevB, — с целью достигнуть следующих скоростей на одном частотном канале: 4,9 Мбит/с к абоненту и 2,4 Мбит/с от абонента. К тому же будет обеспечиваться возможность объединения нескольких частотных каналов для увеличения скорости. Например, объединение 15-ти частотных каналов (максимально возможное количество) позволит достигать скоростей 73,5 Мбит/с к абоненту и 27 Мбит/с от абонента. Применение таких сетей — улучшенная работа чувствительных к временным задержкам приложений типа VoIP, PushtoTalk, видеотелефония, сетевые игры и т. п.

Принцип работы

Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются посредством применения широкополосного кодо-модулированного радиосигнала — шумоподобного сигнала, передаваемого в общий для других аналогичных передатчиков канал, в едином широком частотном диапазоне. В результате работы нескольких передатчиков эфир в данном частотном диапазоне становится ещё более шумоподобным. Каждый передатчик модулирует сигнал с применением присвоеного в данный момент каждому пользователю отдельного числового кода, приёмник настроенный на аналогичный код, может вычленять из общей какофонии радиосигналов ту часть сигнала, которая предназначена данному приёмнику. В явном виде отсутствует временное или частотное разделение каналов, каждый абонент постоянно использует всю ширину канала, передавая сигнал в общий частотный диапазон, и принимая сигнал из общего частотного диапазона. При этом широкополосные каналы приёма и передачи находятся на разных частотных диапазонах и не мешают друг другу. Полоса частот одного канала очень широка, вещание абонентов накладывается друг на друга, но, поскольку их коды модуляции сигнала отличаются, они могут быть дифференцированы аппаратно-программными средствами приёмника.

Типы: ортогональные (синхронные) коды; не ортогональные.

Широкое распространение получило CDMAIS-95. Система построена по методу прямого расширения спектра на основе 64 последовательностей Уолша. Для речи использован Вокодер с алгоритмом CELP 8 Мбит/с. Применяется свёрточное кодирование со скоростью ½ в каналах от базовой станции, и 1/3 – от подвижной. Декодер Витерби с мягким решением и перемежением. Общая полоса канала 1.25 МГц. А одной несущей – 1 пилот-сигнал, 1 канал сигнализации, 7 каналов персонального вызова, 55 каналов связи (для BTS), для мобильной – 1 канал доступа и 1 канал связи. Скорость в канале 9600 бит/с. Отношение сигнал/шум 6 дБ. Мощность BTS до 50 Вт. Мощность от мобильной станции – 1 класс: 6.3, 2 класс – 2.5 Вт, 3 класс – 1 Вт. Для борьбы с замираниями используется весовое сложение отражённых сигналов. Наличие параллельно работающих корреляторов позволяет обеспечить мягкий режим хэндовера. Основное отличие в том, что в состав сети включены устройства оценки качества и выбора кадра. Каналы передачи с БС – прямые, от базовой – обратные. Проводит оценку качества приёма сигналов от 2 БС последовательно кадр за кадром, что устраняет перерыв в хэндовере.

Два способа множественного доступа с кодовым разделением: ортогональный и асинхронный.

Отличительная особенность – наличие устройства оценки качества и выбора блоков SU.

Они разделены интервалом в 45 МГц. В IS-95 пропускная способность прямого канала 128 телефонных соединений со скоростью 9.6 кбит/с.

Данные в прямом канале траффика группируются в кадр длительность 20 мс. Пилотный сигнал позволяет обеспечить возможность мобильного терминала управлять характеристиками канала, принимать метки, обеспечивать фазовую синхронизацию для детектирования.  

В одном физическом канале может быть 64 логических:

Канал W0  первый после последовательности Уолша, ему соответствует пилотный сигнал.

W32 – синхронизация.

Вокодер использует алгоритм линейного предсказания с кодовым возбуждением. Скорость на выходе 8,55 кбит/с. Добавляются корректирующие импульса до 9,6 кбит/с.

Цифровой поток разбивается на пакеты в 20 мс и подаётся на свёрточный кодер  .

Поток записывается в матрицу 24*40 по строкам, а передаётся по столбцам.

Накладывается маска длиной 42 бит – для этого производится суммирование по модулю 2 с цифровой последовательностью с периодом  на скорости 1,2288 мегачипа.

Расширение спектра ПСП-ми. 32704 – ёмкость одной системы.

Двоичный поток пропускается через ЦФ с конечной импульсной характеристикой.

Кодирование в обратном канале:

Применяется кодирование со скоростью 1/3, что повышает скорость. Перемежение на интервале 20 мс. Потом поток разбивается на слова по 6 бит. Скорость потока повышается в 64 раза – 307,2 кбит/с. Поток преобразуется с помощью длинного кода.

Хэндовер:

  1.  Жёсткий: переключение без разрыва связи, но с ухудшением в момент переключения. Изменяются пилотные сигналы и изменяются параметры кадра траффика.
  2.  Мягкий: мобильная станция работают одновременно более чем с 1 БС. Переключение без ухудшения.
  3.  Более мягкий (межсекторный): одна и та же информация передаётся обоим секторам. Есть ухудшение. Кадры суммируются.

Борьба с многолучёвостью:

Используется раздельная обработка многолучёвых сигналов и их весовое сложение. Приёмники с несколькими каналами обработки отражённых сигналов – rake-приёмники. IS-95 – 4 канала.

Безопасность IS-95:

  1.  шифрование с 42 элементной маской;
  2.  аутентификация.

Как и многие другие, использует систему прерывистой передачи речи.

Достоинства CDMA:меньшее значение выходной мощности; меньшее воздействие на организм человека;высокое качество передачи речи;меньшая задержка в передаче голосового сообщения;эффективная борьба с федингом;возможность работы на 1 несущей – ёмкость увеличивается в 3-6 раз;использовании эффективного алгоритма упаковки данных;высокая помехоустойчивость.

Недостатки:сложность оборудования;высокая чувствительность к разбросу мощностей абонентских станций и сложность синхронизации базовых станций;возникновение взаимных помех, ухудшающих условия приема при возрастании числа активных абонентов, что сказывается на связи периферийных удаленных абонентских станций;необходимость выделения операторам CDMA-сетей широких участков спектра.

Непопулярность CDMA в России объясняется следующим: по словам главы Минсвязи (на то время) Леонида Реймана основной причиной непускания мобильной CDMA в Россию является то, что CDMA не является европейским стандартом: "... Американский протокол России не нужен...".

   Все дело в том, что Россия является членом Международного союза связи. Россией подписаны соответствующие документы, в соответствии с которыми территория России отнесена к первой европейской зоне, в которой предполагается использование вполне конкретных стандартов связи. И стандарты CDMA в этой зоне не предусмотрены, несмотря на существенные преимущества CDMAпо сравнению, например, с GSM.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6674. Моногенные формы артериальной гипертензии 21.72 KB
  Моногенные формы артериальной гипертензии Большое количество информации по генетике артериальной гипертензии было получено при выявлении нарушений в отдельных генах, благодаря которым были охарактеризованы Менделевские (моногенные) формы гипертонии....
6675. Полигенные формы артериальной гипертензии 22.58 KB
  Полигенные формы артериальной гипертензии Эссенциальная артериальная гипертензия является мультифакторным расстройством, обусловленным сочетанием генетических, демографических факторов и факторов окружающей среды. Существенная роль в патогенезе арте...
6676. Гены, регулирующие функцию рецепторов на тромбоцитах 22.59 KB
  Гены, регулирующие функцию рецепторов на тромбоцитах Функционирование системы гемостаза осуществляется взаимодействующими между собой компонентами стенок кровеносных сосудов, клеток крови (в первую очередь тромбоцитами) и плазмы крови. Функционально...
6677. Гены, регулирующие синтез фибриногена 20.73 KB
  Гены, регулирующие синтез фибриногена. Наряду с тромбоцитами маркером сердечно-сосудистой и цереброваскулярной патологии является повышенный уровень фибриногена. Одной из причин, приводящих к изменению концентрации фибриногена в крови, могут быть ст...
6678. Цель изучения биологии в медицинском вузе 18 KB
  Цель изучения биологии в медицинском вузе Уметь интерпретировать универсальные биологические явления, основные свойства живого (наследственность, изменчивость, раздражимость, обмен веществ и т. д.) в применении к человеку. Знать эволюционные свя...
6679. Диалекта материалистического понимания жизни. Уровни организации живой природы 19.73 KB
  Диалекта материалистического понимания жизни. Уровни организации живой природы. Все живые организмы избирательно относятся к окружающей среде. Состав химических элементов живых систем отличаются от химических элементов земной коры. В земной коре O,S...
6680. Клеточная теория. Биология клетки 23.44 KB
  Клеточная теория. Биология клетки. Конец XIX века - возникновение цитологии 1665 - англ. Роберт Гук, рассматривая срез пробки, увидел целлюлозные оболочки и ввел термин клетка. 1838 - 1839 - М. Шлейден и Т. Шванн предложили клет...
6681. Существование клеток во времени и пространстве. Клеточный цикл и его регуляция 21.53 KB
  Существование клеток во времени и пространстве. Клеточный цикл и его регуляция. Универсальные химические соединения - нуклеиновые кислоты. Они состоят из 3 компонентов, связанных между собой: азоистого основания (А,Г,Ц,Т,У), 2-дезокси - Д ...
6682. Размножение организмов. Гаметогенез. Закономерности ово - и сперматогенеза 22.43 KB
  Размножение организмов. Формы размножения и их биологическое значение. Строение половых клеток. Гаметогенез. Закономерности ово - и сперматогенеза. Оплодотворение. Фазы и биологическая сущность. Размножение - приспособление организм...