CDMA và WCDMA trong điện thoại là gì? Hệ thống di động di động CDMA

1. Nguyên tắc cơ bản của CDMA
2. Sự khác biệt giữa CDMA và các tiêu chuẩn khác
3. Các dịch vụ trong mạng CDMA
4. Đặc điểm chung và nguyên tắc hoạt động
5. Công nghệ đa truy cập
6. Sự phát triển và triển vọng của tiêu chuẩn CDMA

1. Nguyên tắc cơ bản của CDMA

Để khắc phục những thiếu sót này, các công ty sản xuất đã phải chuyển sang sử dụng các hệ thống kỹ thuật số khác nhau về cơ bản bằng công nghệ. đa trạm Truy cập phân chia theo mã (CDMA) hay như được biết đến trên toàn thế giới, CDMA (Đa truy cập phân chia theo mã), sử dụng tín hiệu trải phổ giống như nhiễu. Tất nhiên, mọi thứ mới đều là sự chia sẻ tốt của cái cũ, và trong trường hợp của chúng tôi, không hề bị lãng quên.

Công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã, dựa trên sự phân chia tín hiệu trực giao, đã được biết đến từ lâu. Ở Liên Xô, tác phẩm đầu tiên dành cho chủ đề này, có tên “Cơ sở cơ bản của lý thuyết lựa chọn tuyến tính”, được xuất bản trong bộ sưu tập LEIS vào năm 1935, và tác giả của nó là Dmitry Vasilyevich Ageev. Và sau chiến tranh, trong một thời gian dài, công nghệ CDMA đã được sử dụng trong các hệ thống liên lạc quân sự ở cả Liên Xô và Hoa Kỳ, vì nó có nhiều lợi thế quý giá cho các hệ thống như vậy, điều này sẽ được thảo luận dưới đây.

Nguyên tắc cơ bản của CDMA là mở rộng phổ của tín hiệu thông tin gốc (trong trường hợp của chúng tôi là giọng nói), tín hiệu này có thể được tạo ra bằng hai phương pháp khác nhau, được gọi như sau: “nhảy tần” và “chuỗi trực tiếp”.

Cái gọi là “nhảy tần” (hay FH - Frequency Hopping) được thực hiện như sau: tần số sóng mang trong máy phát liên tục thay đổi giá trị trong giới hạn xác định nhất định theo một luật (mã) giả ngẫu nhiên riêng lẻ cho từng kênh đàm thoại , trong khoảng thời gian tương đối ngắn. Bộ thu hệ thống hoạt động tương tự, thay đổi tần số dao động cục bộ bằng cách sử dụng chính xác cùng một thuật toán, đảm bảo lựa chọn và xử lý thêm chỉ kênh mong muốn. Với sự trợ giúp của FH, những nỗ lực hiện đang được thực hiện để cải thiện các đặc tính kỹ thuật của hệ thống thông tin di động kỹ thuật số băng hẹp, đặc biệt là GSM.

Phương pháp thứ hai là “chuỗi trực tiếp” (hoặc DS - Chuỗi trực tiếp), dựa trên việc sử dụng các tín hiệu giống nhiễu và được sử dụng trong hầu hết các hệ thống CDMA đang hoạt động và trong tương lai. Nó cung cấp khả năng điều chế tín hiệu thông tin của mỗi thuê bao bằng một tín hiệu giống nhiễu giả ngẫu nhiên duy nhất (đây là mã trong trường hợp này), giúp mở rộng phổ của tín hiệu thông tin gốc. Cần lưu ý ngay rằng số lượng biến thể của các mã như vậy lên tới vài tỷ, điều này có thể tạo ra kết nối cá nhân trên quy mô hành tinh của chúng ta. Kết quả của quá trình được mô tả là tín hiệu thông tin băng hẹp của mỗi người dùng được mở rộng trên toàn bộ chiều rộng của phổ tần số được phân bổ cho người dùng mạng (cơ sở tín hiệu trở nên lớn hơn 1 rất nhiều). Tại máy thu, tín hiệu được tái tạo bằng cách sử dụng một mã giống hệt nhau, dẫn đến việc khôi phục tín hiệu thông tin ban đầu. Đồng thời, tín hiệu của những người dùng khác đối với bộ thu này tiếp tục được mở rộng và chỉ được nó coi là Tiếng ồn trắng, cái nào nhiều nhất mềm mại nhiễu ít ảnh hưởng đáng kể nhất đến hoạt động bình thường của máy thu.

Để giải thích một cách phổ biến nguyên lý hoạt động của một hệ thống như vậy, chúng tôi sẽ sử dụng một câu chuyện ngụ ngôn rất thành công, mà khi giải thích những điều cơ bản về công nghệ CDMA, Motorola thường đưa ra “dành cho các chuyên gia và không quá nhiều”. Hãy tưởng tượng một căn phòng có nhiều cặp người đang nói chuyện với nhau cùng một lúc và bằng các ngôn ngữ khác nhau. Mỗi người trong số họ đều hiểu rõ người đối thoại của mình và tất cả các cuộc trò chuyện không liên quan đều được coi là một loại nền tảng và không gây trở ngại đặc biệt đến cuộc trò chuyện.

Đồng thời, mức độ bảo vệ cao chống lại nhiễu chủ động và thụ động được cung cấp, giúp có thể hoạt động ở tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm thấp (3–5 dB) với công suất tín hiệu truyền thấp hơn đáng kể. Do đó, tín hiệu thông tin từ một nhóm lớn người dùng được truyền đồng thời trên cùng một kênh tần số vô tuyến.

Cũng cần phải nói rằng không phải vô cớ mà CDMA được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin liên lạc quân sự, vì việc mở rộng phổ tín hiệu giúp chống lại sự can thiệp nhân tạo có chủ ý. Nếu bạn mở rộng cơ sở của tín hiệu vô tuyến lên các giá trị rất lớn, bạn có thể đặt nó xuống dưới mức nhiễu mà kẻ thù tiềm năng có thể quan sát được. Ở phía nhận, tín hiệu ban đầu sẽ được khôi phục. Do đó, những hệ thống như vậy có thể được sử dụng (và những hệ thống như vậy tồn tại) mà không gây nhiễu cho các đài khác sử dụng cùng dải tần số vô tuyến. Tuy nhiên, điều này không được sử dụng trong các hệ thống tế bào CDMA thương mại hiện có.

2. Sự khác biệt giữa CDMA và các tiêu chuẩn khác

Trong các hệ thống phân chia tần số (cả FDMA và TDMA), có một vấn đề với cái gọi là “tái sử dụng” các kênh tần số. Để tránh gây nhiễu lẫn nhau, các trạm gốc lân cận phải sử dụng các kênh khác nhau. Do đó, nếu một BS có 6 lân cận (trường hợp được xem xét thường xuyên nhất, diện tích của mỗi BS có thể được biểu diễn dưới dạng hình lục giác và toàn bộ trông giống như tổ ong), thì số lượng kênh mà BS này có thể sử dụng là ít hơn bảy lần so với tổng số kênh trong phạm vi được phân bổ cho mạng. Điều này dẫn đến giảm dung lượng mạng và nhu cầu tăng mật độ lắp đặt BS tại các khu vực đông dân cư. Đối với CDMA thì không có vấn đề gì như vậy cả. Tất cả các BS hoạt động trên cùng một kênh. Như vậy, tài nguyên tần số được sử dụng đầy đủ hơn. Dung lượng của mạng CDMA thường cao hơn TDMA vài lần và cao hơn mạng FDMA một bậc.

Để đảm bảo rằng các điện thoại đặt gần BS không làm tắc nghẽn tín hiệu của các thuê bao ở xa hơn, CDMA cung cấp khả năng kiểm soát công suất trơn tru, dẫn đến giảm đáng kể mức tiêu thụ điện của điện thoại gần BS và theo đó, tăng công suất thời gian hoạt động của điện thoại mà không cần sạc lại.

Một trong những tính năng hay của mạng CDMA là khả năng chuyển tiếp “mềm” từ BS này sang BS khác (chuyển giao mềm). Đồng thời, có thể xảy ra trường hợp một thuê bao bị nhiều BS “hướng dẫn” cùng một lúc. Người đăng ký đơn giản là sẽ không nhận thấy rằng mình đã được “chuyển khoản”; một BS khác. Đương nhiên, để thực hiện được điều này thì việc đồng bộ hóa chính xác BS là cần thiết. Trong các hệ thống thương mại, điều này đạt được bằng cách sử dụng tín hiệu thời gian từ GPS (Hệ thống định vị toàn cầu), một hệ thống định vị vệ tinh của Mỹ.

CDMA gần như là một tiêu chuẩn kỹ thuật số hoàn toàn. Thông thường, tất cả các biến đổi của tín hiệu thông tin đều xảy ra ở dạng kỹ thuật số và chỉ phần vô tuyến của thiết bị là tương tự và đơn giản hơn nhiều so với các nhóm tiêu chuẩn khác. Điều này giúp có thể triển khai gần như toàn bộ điện thoại dưới dạng một con chip duy nhất có mức độ tích hợp cao, từ đó giảm đáng kể giá thành của điện thoại.

Bản chất kỹ thuật số của CDMA rất thuận lợi cho việc sử dụng công nghệ này để truyền dữ liệu không dây. Trong ví dụ được thảo luận ở trên, chúng tôi không đặt tốc độ quá cao, nhưng việc triển khai CDMA hiện tại có thể tăng đáng kể tốc độ truyền dữ liệu, mặc dù phải trả giá bằng việc giảm dung lượng mạng.

Chuẩn CDMA sử dụng codec hiện đại hơn để số hóa giọng nói, giúp cải thiện chủ quan chất lượng truyền tín hiệu analog so với chuẩn TDMA hiện nay.

Trong số những nhược điểm của CDMA, chúng ta có thể lưu ý đến nhu cầu sử dụng băng tần khá rộng và liên tục, điều này không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được trong tình hình thiếu tài nguyên tần số hiện đại và khó khăn lớn khi triển khai công nghệ này trong phần cứng.

KẾT QUẢ:

1. Chất lượng truyền thông cao hơn so với các tiêu chuẩn truyền thông khác.
2. Tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và theo đó, khả năng sử dụng thiết bị đầu cuối CDMA rộng hơn.
3. Ít hơn Tiêu thụ năng lượng thiết bị đầu cuối, giúp kéo dài tuổi thọ hoạt động mà không cần sạc lại.
4. Dung lượng mạng lớn (sử dụng đầy đủ hơn tài nguyên tần số).
5. Tiêu chuẩn CDMA (IS-95) phù hợp hơn cho việc chuyển đổi sang thế hệ thứ ba.

3. Các dịch vụ trong mạng CDMA

Chúng ta có thể nói rất lâu về những ưu điểm của công nghệ này hay công nghệ kia, nhưng đối với một nhà khai thác viễn thông thương mại, điều quan trọng nhất là tập hợp các dịch vụ mà thuê bao sẽ trả tiền. Ưu điểm chính của mạng CDMA là chất lượng truyền thoại rất cao và bạn thấy đấy, đây là dịch vụ chính của tất cả các mạng điện thoại.

Giọng nói trong hệ thống CDMA được chuyển đổi thành luồng kỹ thuật số bằng cách sử dụng bộ mã hóa đặc biệt với tốc độ thay đổi tùy thuộc vào cường độ giọng nói. Điều này cho phép bạn sử dụng tiết kiệm dung lượng đường dẫn vô tuyến. Nghĩa là, trong khi bạn im lặng, tài nguyên kênh radio có thể được sử dụng bởi một thuê bao khác cũng đang nói chuyện vào lúc này.

Hệ thống IS-95 sử dụng bộ mã hóa giọng nói với tốc độ bit tối đa là 8 kbps và 13 kbps. Theo đó, việc truyền dữ liệu có thể được thực hiện ở tốc độ lần lượt là 9,6 kbit/s và 14,4 kbit/s. Lưu ý rằng chữ số cuối cùng không có sẵn trong các mạng có tiêu chuẩn khác.

Chất lượng truyền giọng nói với bộ mã hóa 13 kbit/s gần giống với chất lượng được cung cấp bởi các đường cáp kỹ thuật số. Nhưng tất nhiên, những bộ phát âm như vậy phần nào làm giảm dung lượng mạng. Vì vậy, đối với những thuê bao chỉ quan tâm đến giao tiếp bằng giọng nói, cái gọi là được cải thiện Bộ phát âm 8 kbps có cùng chất lượng giọng nói cao. Cần lưu ý rằng chủ đề về bộ phát âm tiếp tục có liên quan với ý nghĩa cải thiện hơn nữa chất lượng đồng thời giảm tốc độ truyền tải hơn nữa. Cái giá của vấn đề là tăng thêm dung lượng mạng. Và điều này buộc nhiều chuyên gia phải tiếp tục công việc đó.

Chính xác thì điều đó có ý nghĩa gì khi chúng ta nói về việc truyền giọng nói chất lượng cao trong mạng CDMA? Trước hết, đây là âm thanh rõ ràng và không có tiếng ồn bên ngoài, điều không bình thường đối với điện thoại vô tuyến. Nhưng ở đây, như người ta nói, thà nghe một lần còn hơn xem mười lần trong các tác phẩm văn học khác nhau. Chà, bây giờ bạn không cần phải đi đâu đó, chẳng hạn như Mỹ hay Hàn Quốc để làm điều này. Mạng CDMA (IS-95) đã hoạt động ở một số vùng của Nga. Có thể nói chuyện trên điện thoại vô tuyến CDMA và tại diễn đàn Moscow SVIAZ-EXPOCOMM-97 và -98, nơi các hệ thống trình diễn như vậy do Qualcomm và Truyền thông Cá nhân lắp đặt hoạt động. Và bây giờ điều này không còn quá xa lạ chút nào, bởi vì khá nhiều mạng lưới IS-95 đã được xây dựng ở Nga.

Và tất nhiên, các phương pháp truy cập INTERNET thông qua mạng di động IS-95 được quan tâm chính đáng. Tất nhiên, thuê bao mạng CDMA có thể đồng thời nói chuyện trên điện thoại di động và làm việc trên INTERNET trên máy tính được kết nối với nó. Trong số các tiêu chuẩn hiện có cho thông tin di động, IS-95 có vị trí tốt nhất ở đây do cung cấp tốc độ truy cập cao nhất (14,4 kbit/s). Và các công ty sản xuất hứa hẹn sẽ sớm tăng tốc độ này (may mắn thay, trong “đường ống chung” của kênh vô tuyến CDMA, có thể phân phối lại tài nguyên được phân bổ cho từng thuê bao). Nhân tiện, buổi giới thiệu hệ thống truyền dữ liệu qua mạng CDMA đã được Qualcomm tổ chức trong triển lãm SVIAZ-EXPOCOMM-98 ở Moscow trên cơ sở mạng của nhà điều hành Moscow “Truyền thông cá nhân”.

Tất nhiên, người đăng ký sẽ có thể trao đổi tin nhắn fax và liên lạc qua email. Và trong tương lai gần, tốc độ truyền tải 64 kbit/s và thậm chí 144 kbit/s dự kiến ​​sẽ xuất hiện.

Đối với các dịch vụ bổ sung khác nhau được cung cấp cho các thuê bao của mạng di động kỹ thuật số (chuyển tiếp cuộc gọi, thư thoại, nhận dạng số, dịch vụ IN, v.v., bao gồm cả chuyển vùng), tất cả đều được xác định bởi thiết bị chuyển mạch mạng (bộ điều khiển hoặc trung tâm chuyển mạch) và không phụ thuộc vào loại được sử dụng giao diện vô tuyến. Những gì các nhà phát triển đưa vào switch sẽ hoạt động (điều chính là bạn có thể cài đặt thêm phần mềm trên nó). Nói chung, bất cứ thứ gì mà nhà điều hành cho là cần thiết để mua cho mạng của mình (ví dụ: dựa trên nghiên cứu tiếp thị), người đăng ký sẽ có thể sử dụng nó. Và nếu bây giờ thứ gì đó không có thì sau này hoàn toàn có thể mua được.

Trong lịch sử, người châu Âu đã phát triển các ứng dụng khác nhau (về các dịch vụ bổ sung) cho tiêu chuẩn GSM một cách chi tiết hơn (nhưng điều này liên quan nhiều hơn đến các chức năng của bộ chuyển mạch hơn là giao diện vô tuyến). Nhưng vào ngày 20 tháng 2 năm 1998, Qualcomm đã công bố hoàn thành thành công các cuộc thử nghiệm với nhà điều hành Vodafon của Anh về trạm cơ sở CDMA (IS-95), được đưa vào trung tâm chuyển mạch di động của mạng GSM. Điều này có nghĩa là bây giờ không có gì là không thể và có một cơ hội thực sự để kết hợp nhiều dịch vụ được phát triển trong dự án GSM và thích ứng với các mạng điện thoại châu Âu với những lợi thế giao diện vô tuyến IS-95.

4. Đặc điểm chung và nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin di động (CCS) có phân chia mã có thể được giải thích bằng ví dụ sau.

Giả sử bạn đang ngồi trong một nhà hàng. Mỗi bàn có hai người. Một cặp đôi nói chuyện với nhau bằng tiếng Anh, cặp đôi khác nói chuyện bằng tiếng Nga, cặp đôi thứ ba nói chuyện với nhau bằng tiếng Đức, v.v. Hóa ra là trong một nhà hàng, mọi người đều đang nói chuyện cùng một lúc trong cùng một dải tần (bài phát biểu từ 3 kHz đến 20 kHz), trong khi bạn, khi nói chuyện với đối thủ, chỉ hiểu anh ta, nhưng nghe thấy tất cả mọi người.

Tương tự như vậy, trong tiêu chuẩn CDMA, thông tin được truyền qua mạng từ trạm gốc đến trạm di động hoặc ngược lại đến được với tất cả các thuê bao mạng, nhưng mỗi thuê bao chỉ hiểu thông tin dành cho mình, tức là. người Nga chỉ hiểu tiếng Nga, người Đức chỉ hiểu tiếng Đức và phần thông tin còn lại sẽ được lọc ra. Ngôn ngữ giao tiếp hiện nay là mã. Trong CDMA, việc này được tổ chức thông qua việc sử dụng mã hóa dữ liệu được truyền đi; chính xác hơn là khối nhân theo hàm Walsh chịu trách nhiệm cho việc này.

Không giống như tiêu chuẩn GSM sử dụng TDMA (Đa truy cập phân chia theo thời gian - đa trạm truy cập phân chia mã, tức là một số thuê bao có thể nói chuyện trên cùng một tần số, như trong CDMA, nhưng không giống như CDMA, ở những thời điểm khác nhau), tiêu chuẩn IS-95 sử dụng dải tần tiết kiệm hơn.

CDMA được gọi là hệ thống băng thông rộng và các tín hiệu được truyền qua không khí giống như nhiễu. Băng rộng - vì nó chiếm dải tần số rộng. Tín hiệu giống tiếng ồn - vì khi nhiều người đăng ký phát sóng ở cùng tần số cùng lúc, các tín hiệu sẽ chồng lên nhau (bạn có thể tưởng tượng tiếng ồn trong nhà hàng khi mọi người đang nói chuyện cùng một lúc). Chống nhiễu - vì khi tín hiệu nhiễu xảy ra ở dải tần số rộng (1,23 MHz), phạm vi hẹp (<150кГц), сигнал примется почти неискаженный. За счет помехоустойчивого кодирования потерянные данные система восстановит, см. рис 1, где показан полезный сигнал и помеха (СЗС - селективная помеха).

Nhưng điều này sẽ không hoạt động trong tiêu chuẩn GSM. Do thực tế GSM ban đầu là băng thông hẹp. Băng thông được sử dụng là 200 kHz.

Hệ thống CDMA của Qualcom được thiết kế để hoạt động ở dải tần 800 MHz. Hệ thống CDMA được xây dựng bằng phương pháp trải phổ tần số trực tiếp dựa trên việc sử dụng 64 loại chuỗi được hình thành theo định luật hàm Walsh. Để truyền tin nhắn thoại, một thiết bị chuyển đổi giọng nói với thuật toán CELP có tốc độ chuyển đổi 8000 bps (9600 bps trên mỗi kênh) đã được chọn. Các chế độ hoạt động có thể ở tốc độ 4800, 2400, 1200 bps.

Các kênh CDMA sử dụng mã hóa tích chập ở tốc độ nào? (trong các kênh từ trạm gốc) và 1/3 (trong các kênh từ trạm di động), bộ giải mã Viterbi với độ phân giải mềm, xen kẽ các tin nhắn được truyền đi. Tổng băng thông kênh truyền thông là 1,25 MHz.

Tiêu chuẩn này sử dụng quá trình xử lý riêng biệt các tín hiệu phản xạ đến với độ trễ khác nhau và việc bổ sung trọng số tiếp theo của chúng, giúp giảm đáng kể tác động tiêu cực của hiệu ứng đa đường. Khi xử lý các búp sóng riêng biệt trong mỗi kênh thu, 4 bộ tương quan làm việc song song được sử dụng tại trạm gốc và 3 bộ tương quan tại trạm di động. Sự hiện diện của các bộ tương quan làm việc song song cho phép tạo ra chế độ “chuyển tiếp chuyển tiếp” mềm khi di chuyển từ ô này sang ô khác.

Chế độ chuyển giao mềm xảy ra thông qua việc điều khiển một trạm di động bởi hai hoặc nhiều trạm gốc. Bộ chuyển mã, là một phần của thiết bị chính, đánh giá chất lượng thu tín hiệu từ hai trạm gốc theo từng khung hình một cách tuần tự. Quá trình chọn khung tốt nhất dẫn đến thực tế là tín hiệu thu được có thể được hình thành trong quá trình chuyển mạch liên tục và sau đó "dán" các khung mà các trạm gốc khác nhau tham gia "truyền chuyển tiếp" nhận được.

Các giao thức truyền thông trong CDMA, cũng như trong các tiêu chuẩn AMPS, đều dựa trên việc sử dụng các kênh logic.

Trong CDMA, các kênh truyền từ trạm gốc được gọi là chuyển tiếp (Chuyển tiếp), để trạm gốc thu - ngược lại (Đảo ngược). Cấu trúc kênh trong CDMA theo tiêu chuẩn IS-95 được hiển thị trong Hình:

Các kênh trực tiếp trong CDMA:

Phi công kênh

Được sử dụng bởi trạm di động để đồng bộ hóa ban đầu với mạng và điều khiển tín hiệu trạm gốc theo thời gian, tần số và pha.

Kênh đồng bộ hóa

Cung cấp nhận dạng trạm gốc, mức bức xạ của tín hiệu hoa tiêu, cũng như pha của chuỗi giả ngẫu nhiên của trạm gốc. Khi các bước đồng bộ hóa được chỉ định hoàn tất, quá trình thiết lập kết nối sẽ bắt đầu.

Kênh gọi

Dùng để gọi tới trạm di động. Sau khi nhận được tín hiệu cuộc gọi, trạm di động sẽ truyền tín hiệu xác nhận đến trạm gốc, sau đó thông tin về việc thiết lập kết nối và phân công kênh liên lạc được truyền qua kênh gọi đến trạm di động. Kênh tìm gọi bắt đầu hoạt động sau khi trạm di động đã nhận được tất cả thông tin hệ thống (tần số sóng mang, tần số xung nhịp, độ trễ tín hiệu trên kênh đồng bộ).

Kênh truy cập trực tiếp

Được thiết kế để truyền tin nhắn thoại và dữ liệu cũng như thông tin điều khiển từ trạm gốc đến trạm di động.

Các kênh trả về trong CDMA:

Kênh truy cập

Cung cấp liên lạc giữa trạm di động và trạm gốc khi trạm di động chưa sử dụng kênh lưu lượng. Kênh truy cập được sử dụng để thiết lập cuộc gọi và trả lời các tin nhắn được gửi qua kênh cuộc gọi, ra lệnh và yêu cầu đăng ký với mạng. Các kênh truy nhập được kết hợp (kết hợp) với các kênh gọi.

Kênh lưu lượng quay trở lại

Cung cấp việc truyền tin nhắn thoại và thông tin điều khiển từ trạm di động đến trạm gốc.

Cấu trúc của các kênh truyền dẫn trạm gốc được thể hiện trong hình:

Mỗi kênh logic được gán một mã Walsh khác nhau. Có thể có tổng cộng 64 kênh logic trong một kênh vật lý, bởi vì Có 64 chuỗi Walsh được gán cho các kênh logic, mỗi chuỗi dài 64 bit. Trong tất cả 64 kênh, kênh đầu tiên được gán mã Walsh đầu tiên (W0) tương ứng với kênh đó. Phi công kênh, mã Walsh thứ 32 (W32) được gán cho kênh tiếp theo, 7 kênh tiếp theo cũng được gán mã Walsh riêng (W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7) mà các kênh cuộc gọi tương ứng, và 55 kênh còn lại được dùng để truyền dữ liệu qua Kênh lưu lượng truy cập trực tiếp.

Khi dấu của bit thông báo thông tin bị thay đổi, pha của chuỗi Walsh được sử dụng sẽ thay đổi 180 độ. Vì các chuỗi này trực giao với nhau nên không có sự can thiệp lẫn nhau giữa các kênh truyền của một trạm gốc. Nhiễu trên các kênh truyền của trạm gốc chỉ được tạo ra bởi các trạm gốc lân cận hoạt động trong cùng băng tần vô tuyến và sử dụng cùng băng thông nhưng có độ dịch chuyển theo chu kỳ khác nhau.

Thứ tự dữ liệu thoại đi qua trạm di động cho đến khi được gửi đi.

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn sơ đồ cấu trúc của kênh lưu lượng ngược. Mô hình này được lặp lại ở các kênh tiến và lùi; Tùy thuộc vào kênh nào hiện đang được sử dụng, một số khối của mạch này sẽ bị loại trừ.

1. Tín hiệu giọng nói được gửi đến bộ giải mã giọng nói. Ở giai đoạn này, tín hiệu giọng nói được số hóa và nén bằng thuật toán CELP.
2. Tiếp theo, tín hiệu đi đến bộ mã hóa sửa lỗi, bộ mã hóa này có thể sửa tối đa 3 lỗi trong một gói dữ liệu.
3. Tiếp theo, tín hiệu đi vào bộ xen kẽ tín hiệu.
   Khối này được thiết kế để chống lại hàng loạt lỗi trên sóng. Các lỗi bùng nổ là sự biến dạng của một số bit thông tin liên tiếp.
   Nguyên tắc. Luồng dữ liệu được ghi vào ma trận theo từng hàng. Ngay sau khi ma trận được lấp đầy, chúng ta bắt đầu truyền thông tin qua các cột. Do đó, khi một số bit thông tin bị bóp méo liên tiếp trên sóng, khi nhận được một gói lỗi, đi qua ma trận nghịch đảo, sẽ được chuyển thành các lỗi đơn lẻ.
4. Tiếp theo, tín hiệu đi vào khối mã hóa (từ việc nghe lén).
   Một mặt nạ (chuỗi) dài 42 bit được đặt chồng lên thông tin. Mặt nạ này là bí mật. Trong trường hợp dữ liệu bị chặn trái phép trên sóng, không thể giải mã tín hiệu nếu không biết mặt nạ. Phương pháp liệt kê tất cả các giá trị có thể không hiệu quả vì khi tạo mặt nạ này, lặp lại tất cả các giá trị có thể, bạn sẽ phải tạo ra 8,7 nghìn tỷ mặt nạ có độ dài 42 bit. Một hacker, sử dụng máy tính cá nhân, truyền tín hiệu qua từng mặt nạ và chuyển thành tệp âm thanh, sau đó nhận dạng thành giọng nói, sẽ tốn rất nhiều thời gian.
5. Khối xen kẽ mã Walsh.
   Luồng dữ liệu số được nhân với một chuỗi bit được tạo bởi hàm Walsh.
   Ở giai đoạn mã hóa tín hiệu này, phổ tần số được mở rộng, tức là mỗi bit thông tin được mã hóa theo một chuỗi được xây dựng bằng hàm Walsh, dài 64 bit. Cái đó. tốc độ luồng dữ liệu trong kênh tăng 64 lần.
   Do đó, trong khối điều chế tín hiệu, tốc độ xử lý tín hiệu tăng lên, do đó mở rộng phổ tần số. Chức năng Walsh cũng chịu trách nhiệm lọc những thông tin không cần thiết từ những người đăng ký khác.
   Tại thời điểm phiên giao tiếp bắt đầu, người đăng ký được chỉ định tần số mà anh ta sẽ làm việc và một kênh logic (trong số 64 kênh có thể có), được xác định bởi hàm Walsh. Tại thời điểm tiếp nhận, tín hiệu đi qua mạch theo hướng ngược lại.
   Tín hiệu nhận được được nhân với chuỗi mã Walsh. Dựa trên kết quả của phép nhân, tích phân tương quan được tính toán. Nếu ngưỡng Z thỏa mãn giá trị giới hạn thì tín hiệu đó là của chúng ta.
   Chuỗi hàm Walsh trực giao và có các đặc tính tương quan và tự tương quan tốt, do đó xác suất nhầm lẫn tín hiệu của bạn với tín hiệu của người khác là 0,01%.
6. Khối để nhân tín hiệu thành hai hàm M (M1 - dài 15 bit, M2 - 42 bit) hoặc chúng còn được gọi là PSR - chuỗi giả ngẫu nhiên.
   Khối được thiết kế để trộn tín hiệu cho khối điều chế. Mỗi tần số được ấn định sẽ được gán một hàm M khác nhau.
7. Khối điều chế tín hiệu.
   Chuẩn CDMA sử dụng điều chế pha PM4, OFM4.

Hiện nay, thiết bị CDMA là thiết bị mới nhất và đắt tiền nhất nhưng đồng thời cũng đáng tin cậy và an toàn nhất. Cộng đồng Châu Âu, trong khuôn khổ chương trình nghiên cứu RACE, đang phát triển dự án CODIT để tạo ra một trong những biến thể của Hệ thống Viễn thông Di động Toàn cầu (UMTS) dựa trên nguyên tắc phân chia mã sử dụng tín hiệu trải phổ trực tiếp băng thông rộng (DS-CDMA). ).

Sự khác biệt chính của khái niệm CODIT là việc sử dụng tài nguyên tần số một cách hiệu quả và linh hoạt. Như chúng tôi đã giải thích trước đó, tín hiệu CDMA băng thông rộng thực tế không bị ảnh hưởng bởi nhiễu băng hẹp. Do đặc tính này, tiêu chuẩn CODIT sẽ sử dụng thêm các khoảng bảo vệ giữa các tần số sóng mang để truyền dữ liệu.

5. Công nghệ đa truy cập

Thông tin vô tuyến kỹ thuật số được đặc trưng bởi khả năng đa trạm truy cập hoặc đa truy cập, ngụ ý việc truyền thông tin đồng thời qua một thiết bị bởi nhiều người dùng trong một kênh chung. Trong trường hợp này, việc phân chia kênh chung có thể được thực hiện theo tần số (FDMA), thời gian (TDMA) và mã (CDMA), có thể được minh họa như trong hình:

Trong phân chia tần số, phổ truyền được chia thành các phần được phân bổ cho những người dùng khác nhau. Chỉ có phương pháp này mới có thể được sử dụng cho giao tiếp analog. Tất cả các tiêu chuẩn truyền thông di động tương tự đều dựa trên phương pháp này: NMT, AMPS, TACS, v.v. Những nhược điểm của các hệ thống như vậy hiện nay là rõ ràng: khả năng chống ồn kém và chất lượng truyền giọng nói thấp, sử dụng phổ tần vô tuyến khan hiếm không hiệu quả, thiếu bảo vệ chống nghe lén, v.v. Cũng cần phải nói rằng các hệ thống tương tự đã đạt đến đỉnh cao phát triển vào năm 1993, sau đó số lượng thuê bao của chúng liên tục giảm. Tiêu chuẩn analog phổ biến nhất trên thế giới đã và vẫn là AMPS. Hai phương pháp còn lại được sử dụng trong công nghệ số và thường kết hợp với phân chia tần số. Trong trường hợp đa truy cập phân chia theo thời gian, nhiều thuê bao truyền tải tin nhắn của họ trên cùng một tần số vô tuyến, nhưng ở những thời điểm khác nhau, điều này cho phép tăng khối lượng lưu lượng thoại và đạt được một số ưu điểm khác đặc trưng của hệ thống truyền thông kỹ thuật số. Phương pháp này là cơ sở cho các tiêu chuẩn truyền thông di động kỹ thuật số băng thông hẹp như GSM và biến thể DCS của nó, cũng như D-AMPS, đã trở thành sự tiếp nối hợp lý của tiêu chuẩn AMPS.

6. Sự phát triển và triển vọng của tiêu chuẩn CDMA

Những ưu điểm thực sự đã được chứng minh của công nghệ CDMA đã dẫn đến việc định hướng tất cả các nhà cung cấp phát triển hệ thống liên lạc điện thoại vô tuyến thế hệ thứ ba (bao gồm cả thông tin di động) độc quyền trên nó, hay chính xác hơn là trên các biến thể khác nhau của CDMA băng thông rộng.

Trước đây, các cơ quan quản lý quốc tế đã phát triển các khuyến nghị cho các hệ thống thế hệ III (Thế hệ thứ ba hoặc 3G), thường được gọi là IMT-2000. Ngoài ra còn có một tổ chức ở Mỹ Nhóm phát triển CDMA(hoặc CDG), điều phối hoạt động của các nhà phát triển. Tất nhiên, ITU-R, cơ quan quốc tế về thông tin vô tuyến, cũng tham gia vào việc này.

Khái niệm IMT-2000 cung cấp khả năng tương tác với các mạng truyền thông vệ tinh và mặt đất hiện có khác (đặc biệt là GSM), truyền thoại, dữ liệu và video. Sẽ có tốc độ truyền 64 kbit/s, 144 kbit/s, 2 Mbit/s: một số sẽ dành cho những thuê bao có khả năng di chuyển hạn chế, một số dành cho những thuê bao có tính di động cao. Các lĩnh vực công việc chính ở đây như sau: truyền dữ liệu tốc độ cao, ứng dụng đa phương tiện, tương tác với mạng vệ tinh, chuyển vùng toàn cầu, khả năng tương thích với mạng thế hệ II. Đối với các hệ thống thế hệ III, tần số vô tuyến được phân bổ khoảng 2 GHz.

Và các hệ thống tương tự nên lặng lẽ rời khỏi sân khấu thế giới vào năm 2006–2008, như cộng đồng thế giới đã nhất trí vào nửa đầu thập niên 90.

Nhiều nhà phát triển đã bắt đầu giải quyết các vấn đề được đặt ra trong khái niệm IMT-2000, nhưng chúng không quá giống với tôm càng, thiên nga và cá pike. Sự lựa chọn của hầu hết trong số họ, như đã đề cập, rơi vào công nghệ CDMA băng thông rộng. Và trong sự lựa chọn công nghệ, người Châu Âu, người Mỹ, người Nhật, người Hàn Quốc và nhiều người khác bỗng nhiên đoàn kết lại. Nhưng!

Người châu Âu có hai tiêu chuẩn đầy hứa hẹn nhưng không tương thích TD/CDMA và W-CDMA (về mặt kỹ thuật họ vẫn kết hợp dưới tên chung W-CDMA hoặc UMTS), còn người Bắc Mỹ có WB-CDMA (nay được gọi là cdma2000), như sự phát triển hơn nữa của cdmaOne ngày nay. Hiện tại, tất cả những điều này vẫn là một sự phát triển rất thô sơ cần được thử nghiệm và tinh chỉnh. Nhưng các thử nghiệm đang được tiến hành, các khoản đầu tư đang được hấp thụ, nhưng thật không may, không có sự phối hợp phù hợp.

Trong các dự án phát triển ở châu Âu, cả người Nhật và người Hàn Quốc đều tham gia vào các dự án. Nhưng cũng có một phiên bản Mỹ, trong đó hầu hết các nhà sản xuất địa phương đều tham gia. Rõ ràng là phiên bản Mỹ sẽ tiếp tục tồn tại vì nó được tạo ra trên cơ sở kinh nghiệm thu được từ hoạt động thực tế của nhiều mạng cdmaOne. Nhưng người châu Âu cũng nổi tiếng với thái độ toàn diện và mô phạm đối với việc tạo ra các hệ thống thông tin di động, điều mà họ đã chứng minh trong quá trình phát triển GSM. Một hệ thống W-CDMA thử nghiệm gần đây đã được Ericsson cung cấp cho nhà điều hành NTT DoCoMo của Nhật Bản và nhà điều hành địa phương Telia đã đạt được thỏa thuận thử nghiệm một hệ thống tương tự ở Thụy Điển.

Bây giờ chúng ta hãy vượt lên trên sự nhộn nhịp của trái đất trong giây lát để tiến vào không gian gần Trái đất. Hệ thống thông tin vệ tinh toàn cầu hiện đang được triển khai ở đó trên các vệ tinh có quỹ đạo thấp. Một trong số đó, Iridium, sử dụng công nghệ TDMA, còn lại, Globalstar, sử dụng CDMA (gần giống với công nghệ đã thảo luận ở trên). Các hệ thống này có những đặc điểm riêng về trang bị của tàu vũ trụ, số lượng trạm mặt đất, v.v., tuy nhiên, chúng phải cung cấp liên lạc ở những “điểm trắng” nơi không có liên lạc di động trên mặt đất. Hệ thống đầu tiên đã bắt đầu hoạt động, hệ thống thứ hai sẽ bắt đầu hoạt động vào năm tới. Mặc dù thực tế là vụ tai nạn gần đây của một phương tiện phóng của Ukraina đã chôn vùi một số vệ tinh Globalstar, sẽ phần nào làm chậm trễ việc triển khai mạng cùng tên, chúng tôi chúc họ thành công và lưu ý rằng thông tin sơ bộ về thuế quan cho thấy chi phí của các dịch vụ Globalstar gần như thấp hơn một bậc (Rõ ràng, điều này là do chính công nghệ CDMA). Và chúng tôi lưu ý rằng đây không phải là ứng dụng duy nhất của nó, vì hầu hết các dự án vệ tinh hứa hẹn cũng dựa vào việc sử dụng công nghệ CDMA.

Hãy quay trở lại xuống. Do đặc tính kỹ thuật và tiêu dùng cao, hệ thống WLL, được gọi là MGW, do Tadiran sản xuất, sử dụng phương pháp FH-CDMA và có khả năng hoạt động ở dải tần số vô tuyến từ 800 MHz đến 3,5 GHz, tồn tại và đang được triển khai tích cực ở thị trường Nga do đặc tính kỹ thuật và tiêu dùng cao. Nhưng tuy là họ hàng nhưng cũng là họ hàng xa.

Vậy còn hệ thống truyền thông không dây trong tương lai thì sao? Mầm của họ đã bắt đầu có mặt trên thị trường hiện tại. Nghĩa là, CDMA hiện nay là một khái niệm rộng và không hề bị giới hạn ở tiêu chuẩn IS-95. Do đó, mọi thứ được tạo ra trên cơ sở tiêu chuẩn này hiện được gọi là “cdmaOne” (nghĩa là “họ là người đầu tiên”) và chính cái tên này hiện đã xuất hiện trong nhiều tài liệu và trên các diễn đàn viễn thông.

Người tiêu dùng đã được cung cấp các hệ thống liên lạc cố định dựa trên công nghệ CDMA băng thông rộng (B-CDMA), sử dụng các kênh vô tuyến có độ rộng 5, 10 và thậm chí 20 MHz và hoạt động ở tần số vô tuyến ở các băng tần 2, 3, 4 GHz. Chúng tôi đã làm việc trên tất cả Lucent Technologies, Samsung, Interdigital, Siemens và vân vân . Họ cung cấp những gì cho người tiêu dùng? Tất nhiên, khả năng chống ồn thậm chí còn cao hơn, tính bảo mật liên lạc thậm chí còn cao hơn và tất nhiên là thông lượng cao. Giờ đây, người đăng ký có thể nhận dịch vụ ISDN và thậm chí truyền thông tin video.

Tất nhiên, đây là những loại hệ thống rất khác nhau và không có tiêu chuẩn chung nào, mặc dù một số công ty đã hợp tác với nhau trong quá trình phát triển thiết bị. Và bạn không nên phạm sai lầm khi nhầm chúng (bất kể nhà cung cấp nói gì) với hệ thống liên lạc điện thoại vô tuyến thế hệ III. Tất nhiên, hệ tư tưởng của họ là tương tự nhau, nhưng việc triển khai kỹ thuật về giao diện, phạm vi dịch vụ, v.v. thì khác nhau. là khác nhau.

Hãy đề cập rằng hầu hết tất cả các nhà sản xuất và phát triển thiết bị CDMA đều duy trì mối liên hệ với Qualcomm, công ty không chỉ nắm giữ một số bằng sáng chế cho công nghệ này mà còn có đội ngũ chuyên gia có trình độ trong lĩnh vực này. Mặc dù Bell Labs, Samsung, Nortel, Motorola và nhiều công ty điều hành ở Bắc Mỹ hiện đã có công ty sau, nhưng họ thường không coi việc tham khảo ý kiến ​​​​của nhau là điều xấu hổ.

Sự ra đời của công nghệ mới này, điều mà cho đến gần đây vẫn chưa được biết đến, đã không được lòng những người trước đây đã đầu tư vào phát triển hệ thống công nghệ TDMA. Kết quả là trong vài năm đã có một cuộc tranh luận sôi nổi trên báo chí về những lợi ích “được cho là” của CDMA. Đối thủ là những người châu Âu dựa vào hệ thống GSM (và D-AMPS, được bán ở các quốc gia khác). Chỉ cần nhớ lại gần đây hãng Ericsson của Thụy Điển đã thuyết phục mọi người về tính thực tiễn như thế nào. không thể thực hiện được lợi thế về mặt lý thuyết của CDMA/IS-95, đồng thời kiện Qualcomm về các bằng sáng chế cho công nghệ này (bạn không thể đưa ra cơ sở tốt hơn về thái độ đối với IS-95 ở các quốc gia khác nhau). Trớ trêu thay, ngày nay Ericsson buộc phải giải quyết các vấn đề của cdmaOne và sản xuất thiết bị mạng tương ứng, vì Qualcomm đã bán các bộ phận tương ứng của mình cho nó. Chúa làm việc theo những cách bí ẩn…

Với sự ra mắt của nhiều mạng cdmaOne thương mại trên toàn thế giới, chủ đề này đã bắt đầu chuyển sang các hệ thống truyền thông thế hệ tiếp theo. Và có vẻ như đã ở đó, sự cạnh tranh sẽ không còn là giữa các hệ thống CDMA và TDMA mà là giữa các hệ thống CDMA với nhiều sửa đổi khác nhau.

Bất chấp phần lớn số thuê bao sử dụng mạng GSM, tương lai nằm ở các công nghệ sử dụng CDMA (Code Division Multiple Access - đa truy cập dựa trên phân chia mã) trong kênh vô tuyến. Trên mạng GSM, có thể cung cấp một số dịch vụ nhất định của mạng di động thế hệ thứ ba (GSN) 3G. Tuy nhiên, toàn bộ tập hợp của chúng, cũng như các dịch vụ của các thế hệ tiếp theo, chỉ có thể được triển khai đầy đủ nếu có giao diện vô tuyến với phương thức đa truy cập phân chia theo mã. Thị phần do hệ thống CDMA chiếm giữ đang tăng lên đều đặn, bao gồm cả do sự chuyển đổi của thuê bao sang hệ thống GSM.

Đặc tính kỹ thuật chung của tiêu chuẩn CDMA

Tiêu chuẩn cho hệ thống phân chia mã cho mạng di động xuất hiện vào năm 1990 - đây là TIA IS-95, được phát triển bởi Qalcomm.

nguyên lý CDMA

CCC sử dụng ba nguyên tắc đa truy cập cơ bản: FDMA (Đa truy cập phân chia tần số), TDMA (Đa truy cập phân chia theo thời gian) và CDMA. Trong CDMA, sóng mang được điều chế theo chuỗi nhị phân, giúp mở rộng phổ của tín hiệu và thay đổi hình dạng của nó. Tất cả các tín hiệu được phát ra trong một kênh vô tuyến tần số.

Tại bộ thu, tín hiệu hữu ích được tích lũy bằng cách sử dụng “bộ tương quan”, cho phép bạn chọn tín hiệu được định hình theo một chuỗi nhị phân cụ thể. Tất cả các tín hiệu khác được máy thu cảm nhận là nhiễu. Phổ tần số của tín hiệu như vậy rộng hơn nhiều so với tín hiệu băng hẹp. Loại tín hiệu này được gọi là trải phổ hoặc tín hiệu giống nhiễu.

Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm có thể tăng lên bằng cách mở rộng băng thông tần số ở cùng tốc độ thông tin. Điều này được gọi là tăng cơ số của tín hiệu giống nhiễu. CCC phổ biến đầu tiên với CDMA đã được tiêu chuẩn hóa ở Hoa Kỳ - đây là tiêu chuẩn TIA IS - 95.

MSN CDMA có khả năng tái sử dụng tần số hiệu quả hơn MSN FDMA. Trong CDMA về cơ bản không có nhiễu giữa các kênh.

Việc tái sử dụng tần số trong CCC băng hẹp với truy cập đa tần số hoặc tần số thời gian được giới hạn ở tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm của kênh là 18 dB. Giới hạn này không cho phép sử dụng cùng một kênh tần số trong các ô/sung lân cận. Trong SSN băng rộng CDMA, việc tái sử dụng tần số xảy ra trong mỗi ô/sector vì chúng đều sử dụng cùng một băng tần.

Hiệu quả của việc tái sử dụng tần số CDMA phụ thuộc vào tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm và theo đó, vào số lượng thuê bao trong các ô lân cận. Trong SSN với FDMA và TDMA, mỗi ô (sector) được phục vụ bởi máy phát riêng của nó với công suất đầu ra thấp và số lượng kênh vô tuyến hạn chế. Điều này cho phép tần số vô tuyến của máy phát này được tái sử dụng mà không bị nhiễu ở một ô khác nằm ở khoảng cách đáng kể. Các ô (sector) lân cận sử dụng các tần số khác nhau. Trong SSN CDMA, các máy phát như vậy cũng có thể được sử dụng ở các ô lân cận. Tỷ lệ tái sử dụng tần số của CDMA so với FDMA băng hẹp là từ 2/3 đến 1/7.

Để giảm nhiễu từ các tế bào lân cận và tăng tuổi thọ pin của điện thoại di động, công suất của tín hiệu vô tuyến phát ra sẽ được kiểm soát. Điều này cho phép bạn điều chỉnh mức độ của bộ phát MS và trạm gốc (BS) để cải thiện hiệu suất.

Xác định dung lượng mạng CDMA

Các tham số chính xác định dung lượng của mạng ATP với CDMA là:

• · cơ sở của các tín hiệu giống như tiếng ồn được sử dụng;
• · Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trên mỗi bit thông tin của chuỗi giả ngẫu nhiên (PSR);
• · tốc độ truyền tín hiệu giọng nói kỹ thuật số;
• · hiệu quả tái sử dụng tần số;
• · số lượng các lĩnh vực trong một tế bào.

Giảm tín hiệu/nhiễu 1 bit (Ev/No)

Ev/No - tỷ lệ công suất tín hiệu trên mỗi bit của chuỗi nhị phân với công suất phổ của nhiễu. Hiệu quả của công nghệ điều chế cho phép tách tín hiệu với tỷ lệ Ev/No = 7,5 dB.

Thông số này hoàn toàn giống với tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm đối với tín hiệu được điều chế tần số, phải là 18 dB trong các điều kiện thu tương tự.

Điều khiển công suất cho phép bạn duy trì chỉ báo Ev/No ở đầu vào của thiết bị đầu cuối di động ở mức không quá mức tối thiểu có thể chấp nhận được để đảm bảo chất lượng công việc cần thiết (7,5 dB).

Phát hiện các khoảng dừng trong lời nói

Thông thường, trong hệ thống song công hoàn toàn có khả năng truyền giọng nói hai chiều, hệ số hoạt động của người nói không vượt quá 35% (tỷ lệ giữa thời lượng lời nói và thời lượng hội thoại tính theo phần trăm). Hệ thống CDMA sử dụng bộ phát hiện tạm dừng, chỉ cho phép truyền giọng nói tích cực mà không bị tạm dừng truyền.

Không tính đến nhiễu lẫn nhau do nhiễu tín hiệu từ các thuê bao khác nhau, dung lượng hệ thống sẽ tăng gấp 2-2,5 lần.

Hiệu quả tái sử dụng tần số

Nhiễu tổng thể trong hệ thống bao gồm nhiễu của tín hiệu thuê bao trong một ô, tín hiệu thuê bao từ các ô lân cận và mức nhiễu nền.

Trong một hệ thống được tải đầy đủ, công suất tín hiệu nhiễu của các thuê bao của ô lân cận bằng một nửa công suất tín hiệu nhiễu của ô được đề cập. Hệ số tái sử dụng tần số trong hệ thống có ăng ten đa hướng được định nghĩa là tỷ lệ giữa công suất tín hiệu nhiễu từ các thuê bao khác trong ô được đề cập trên tổng công suất tín hiệu nhiễu từ tất cả các ô khác. Dung lượng của một ô có các ô lân cận bằng khoảng 2/3 dung lượng của một ô bị cô lập.

Sử dụng nhiều cung trong một ô

Khi sử dụng ăng-ten định hướng, nhiễu sẽ giảm gần ba lần vì hơn một phần ba số thuê bao trong một ô nhất định nằm trong khu vực ăng-ten. Dung lượng của SSS theo đó tăng gần gấp ba lần.

Truyền mềm

Trong CDMA SSS có ba kiểu truyền điều khiển cuộc gọi tới BS:

• · Khó chuyển điều khiển cuộc gọi từ BS có kênh vô tuyến tần số này sang BS có kênh vô tuyến tần số khác;
• · mềm - chuyển điều khiển cuộc gọi từ BS này sang BS khác, miễn là chúng hoạt động với cùng các kênh vô tuyến tần số;
• · cực kỳ mềm - chuyển điều khiển cuộc gọi giữa các khu vực trong một ô của một BS.

Nếu BS hoạt động trong cùng một kênh vô tuyến tần số thì có thể thực hiện cái gọi là “truyền mềm” MS từ trạm gốc này sang trạm gốc khác. Tại ranh giới của vùng dịch vụ BS, các kênh vô tuyến của hai trạm lân cận được sử dụng để chuyển tiếp đồng thời trong khi MS di chuyển từ ô này sang ô khác (Hình 4.1).

Hình 4.1 - Truyền mềm trong CDMA

MS đồng thời nhận và xử lý tín hiệu từ hai BS. Điều này không chỉ cho phép tăng đáng kể vùng phủ sóng mà còn cung cấp thông tin liên lạc chất lượng cao hơn ở những nơi “có vấn đề”, nơi độ suy giảm tín hiệu vô tuyến lớn hơn phần còn lại của vùng phủ sóng, chẳng hạn như trong tầng hầm.

Quản lý năng lượng

Trong CDMA, dung lượng mạng phụ thuộc vào mức Ev/No cho mỗi MS hoạt động đồng thời. Do đó, mức Ev/No phải được giảm thiểu trong khi vẫn duy trì mức chất lượng kênh vô tuyến cần thiết.

Để xử lý NPS hiệu quả, cần phải có cùng mật độ công suất trung bình của các tín hiệu ở đầu vào máy thu. Tín hiệu của mỗi thuê bao là một thành phần gây nhiễu cho các thuê bao khác.

Việc đạt được mật độ công suất tín hiệu trung bình như nhau được đảm bảo bằng việc điều khiển động công suất máy phát của MS và BS thông qua hệ thống phản hồi.

Không giống như kênh trực tiếp, các tín hiệu đến trạm gốc không bị mờ dần mà có thể thay đổi tương quan với nhau trong dải động khoảng 80 dB. Vì vậy, quá trình điều khiển công suất ở đường truyền ngược khác biệt đáng kể so với thuật toán được sử dụng cho đường truyền xuống. Nó bao gồm hai giai đoạn: đo công suất của MS và hiệu chỉnh công suất của MS và BS.

Tiêu chuẩn CDMA cung cấp mức độ bảo vệ cao chống lại nhiễu chủ động và thụ động, cho phép hoạt động ở tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm thấp (3 - 5 dB) với công suất tín hiệu truyền thấp hơn đáng kể. Do đó, tín hiệu thông tin từ một nhóm lớn người dùng được truyền đồng thời trên cùng một kênh tần số vô tuyến.

Việc sử dụng trải phổ đã giải quyết được hai vấn đề kỹ thuật chính mà các mạng di động mặt đất đang phải đối mặt - nhiễu lẫn nhau từ nhiều người dùng và truyền tín hiệu vô tuyến đa đường. Giải pháp cho vấn đề đầu tiên là chuyển đổi các tín hiệu không liên quan thành nhiễu, có thể dễ dàng loại bỏ bằng cách sử dụng giải điều chế kỹ thuật số và giải mã sửa lỗi. Giải pháp thứ hai là các tín hiệu phản xạ, được nhận dưới dạng bản sao của tín hiệu gốc, nhưng có độ trễ thời gian khác nhau, sẽ được tổng hợp lại, cải thiện chất lượng thu.

Người ta cũng nói rằng trong hệ thống CDMA không cần lập lịch tần số vì các ô lân cận có thể sử dụng cùng tần số vô tuyến. Yếu tố tương tự cho phép chuyển giao suôn sẻ ("chuyển đổi mềm") cuộc gọi từ ô này sang ô khác, vô hình đối với người đăng ký, cung cấp liên lạc đồng thời với hai hoặc thậm chí ba trạm gốc.

Hệ thống tế bào CDMA sử dụng thuật toán điều khiển công suất truyền rất phức tạp, cho phép không chỉ duy trì chất lượng thu ở cùng mức, bất kể khoảng cách từ thiết bị đầu cuối thuê bao đến trạm gốc mà còn tăng thêm thời gian hoạt động của thiết bị đầu cuối mà không cần sạc lại pin. Nghĩa là, công nghệ CDMA sử dụng chính xác mức tín hiệu tối thiểu cần thiết để đảm bảo khả năng thu sóng chất lượng cao.

Thiết bị vô tuyến CDMA hoạt động ở mức công suất bức xạ thấp hơn 100-1000 lần so với mức công suất mà thiết bị vô tuyến công nghệ khác hoạt động.

Vùng dịch vụ của trạm gốc CDMA có thể rất lớn và chúng được xác định bởi phạm vi của thiết bị đầu cuối thuê bao. Đối với công nghệ TDMA, khoảng cách lên tới 20 km được ưu tiên, trong khi thiết bị CDMA thông thường không có những hạn chế như vậy.

Một ưu điểm quan trọng khác của hệ thống CDMA là hiệu quả sử dụng phổ vô tuyến cao nhất. Điều này có nghĩa là số lượng kênh thông tin lớn nhất có thể được đặt trong cùng một dải tần. Trong IS-95, ở băng tần 1,23 MHz, trong điều kiện của một trạm gốc duy nhất, có thể truyền tối đa 61 kênh thông tin (cộng với 3 kênh dịch vụ). Trong thực tế, đối với thông tin di động, 20 - 25 kênh đàm thoại được triển khai trên một kênh vô tuyến. Nếu chúng ta so sánh các chỉ số này với bất kỳ mạng thực nào theo tiêu chuẩn khác, trong đó không thể sử dụng cùng tần số trong các ô mạng lân cận và cần phải lập kế hoạch tần số, thì tất cả các yếu tố khác đều bằng nhau, dung lượng thuê bao của Mạng CDMA cao hơn. Và nó là lớn nhất khi phục vụ các thuê bao cố định (khi không cần dự trữ kênh ở các ô lân cận).

Tất cả các đặc tính trên xác định lợi ích kinh tế chính của việc sử dụng CDMA - tăng phạm vi phủ sóng do các ô cung cấp khi bắt đầu dịch vụ và tăng dung lượng mạng và ô ở mức độ thâm nhập thị trường theo kế hoạch. Ví dụ: “chuyển mạch mềm” ít nhất giảm một nửa số lượng trạm gốc cần triển khai khi bắt đầu dịch vụ và dung lượng mạng với công nghệ CDMA (IS-95) tăng gấp 3-5 lần so với TDMA (D-AMPS). , GSM, DCS) và gấp 10-20 lần so với FDMA analog (AMPS, NMT).

Mạng CDMA đảm bảo truyền giọng nói chất lượng cao - âm thanh rõ ràng và không có tiếng ồn bên ngoài, điều không bình thường đối với điện thoại vô tuyến. Mạng CDMA cung cấp nhiều dịch vụ bổ sung khác nhau được cung cấp cho các thuê bao của mạng di động kỹ thuật số (chuyển tiếp cuộc gọi, thư thoại, nhận dạng số, dịch vụ IN, v.v., bao gồm cả chuyển vùng).

Một đặc điểm khác của tiêu chuẩn CDMA là công suất bức xạ điện từ thấp từ các trạm cơ sở và điện thoại. Chỉ báo này dành cho bộ điện thoại tiêu chuẩn

CDMA(Tiếng Anh) Đa truy cập phân chia mã- Đa truy cập phân chia theo mã) là một công nghệ truyền thông, thường là vô tuyến, trong đó các kênh truyền có chung một băng tần nhưng có cách điều chế mã khác nhau. Nó trở nên nổi tiếng nhất ở cấp độ hàng ngày sau sự ra đời của các mạng thông tin di động sử dụng nó, đó là lý do tại sao nó thường bị nhầm lẫn chỉ với nó (thông tin di động di động).

Nguyên lý hoạt động

Có hai nguồn chính cho hệ thống vô tuyến - tần số và thời gian. Việc phân chia các cặp máy thu và máy phát theo tần số sao cho mỗi cặp được phân bổ một phần phổ trong toàn bộ thời gian kết nối được gọi là FDMA (Đa truy cập phân chia tần số). Phân chia thời gian theo cách mà mỗi cặp máy thu-máy phát được phân bổ toàn bộ (hoặc hầu hết) phổ trong một khoảng thời gian được chỉ định được gọi là TDMA (Đa truy cập phân chia theo thời gian). Trong CDMA (Đa truy nhập phân chia theo mã), mỗi nút luôn được phân bổ toàn bộ phổ tần số. CDMA sử dụng các mã đặc biệt để xác định các kết nối. Các kênh lưu lượng với phương pháp phân chia môi trường này được tạo ra thông qua việc sử dụng tín hiệu vô tuyến được điều chế mã băng thông rộng - tín hiệu giống như nhiễu được truyền vào kênh chung cho các máy phát tương tự khác, trong một dải tần số rộng. Do hoạt động của một số máy phát, không khí trong dải tần số này càng trở nên giống tiếng ồn hơn. Mỗi máy phát điều chỉnh tín hiệu bằng cách sử dụng một mã số riêng hiện được gán cho mỗi người dùng; một máy thu được điều chỉnh theo một mã tương tự có thể tách biệt khỏi tạp âm chung của tín hiệu vô tuyến, một phần tín hiệu dành cho máy thu này. Không có sự phân tách rõ ràng về thời gian hoặc tần số của các kênh; mỗi thuê bao liên tục sử dụng toàn bộ độ rộng kênh, truyền tín hiệu đến dải tần chung và nhận tín hiệu từ dải tần chung. Đồng thời, các kênh thu và truyền băng thông rộng nằm trên các dải tần khác nhau và không gây nhiễu lẫn nhau. Dải tần của một kênh rất rộng, các chương trình phát sóng của các thuê bao chồng lên nhau nhưng do mã điều chế tín hiệu của chúng khác nhau nên chúng có thể được phân biệt bằng phần cứng và phần mềm của máy thu.

Điều chế mã sử dụng kỹ thuật trải phổ đa truy nhập. Nó cho phép bạn tăng thông lượng trong khi vẫn duy trì cường độ tín hiệu như nhau. Dữ liệu được truyền đi được kết hợp với tín hiệu giả ngẫu nhiên giống nhiễu nhanh hơn bằng cách sử dụng thao tác XOR theo bit. Hình ảnh bên dưới hiển thị một ví dụ minh họa ứng dụng của phương pháp này để tạo tín hiệu. Tín hiệu dữ liệu có thời lượng xung Tb được XOR với mã tín hiệu có thời lượng xung bằng (tham khảo: băng thông tỷ lệ với , trong đó = thời gian truyền của một bit), do đó băng thông của tín hiệu dữ liệu bằng nhau và băng thông của tín hiệu nhận được bằng . Vì ít hơn nhiều nên băng thông của tín hiệu nhận được lớn hơn nhiều so với tín hiệu dữ liệu được truyền ban đầu. Đại lượng này được gọi là cơ số của tín hiệu và ở một mức độ nào đó, [ Cái mà?], xác định giới hạn trên về số lượng người dùng được trạm gốc hỗ trợ tại một thời điểm.

Thuận lợi

• Hiệu suất quang phổ cao. Phân chia theo mã cho phép bạn phục vụ nhiều thuê bao trên cùng một băng tần hơn các loại phân chia khác (TDMA, FDMA).
• Phân bổ nguồn lực linh hoạt. Với việc phân chia mã, không có giới hạn nghiêm ngặt về số lượng kênh. Khi số lượng thuê bao tăng lên, xác suất xảy ra lỗi giải mã tăng dần dẫn đến chất lượng kênh giảm nhưng không dẫn đến lỗi dịch vụ.
• Bảo mật kênh cao hơn. Rất khó để chọn kênh mong muốn nếu không biết mã của nó. Toàn bộ dải tần được lấp đầy bằng tín hiệu giống như nhiễu.
• Điện thoại CDMA có công suất phát cực đại thấp hơn và do đó có thể ít gây hại hơn.

Sự phát triển của hệ thống thông tin di động sử dụng công nghệ CDMA

Công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã đã được biết đến từ lâu. Ở Liên Xô, tác phẩm đầu tiên dành cho chủ đề này đã được D. V. Ageev xuất bản vào năm 1935 trong tác phẩm “Tách kênh bằng mã”. Người ta đã chỉ ra rằng khi sử dụng các phương pháp tuyến tính, có thể tách ba loại tín hiệu: tần số, thời gian và bù (theo hình dạng).

Công nghệ phân chia mã CDMA, nhờ hiệu suất phổ cao, là một giải pháp căn cơ cho sự phát triển hơn nữa của hệ thống thông tin di động.

CDMA2000 là tiêu chuẩn trong quá trình phát triển tiến hóa của mạng cdmaOne (dựa trên IS-95). Trong khi duy trì các nguyên tắc cơ bản do phiên bản IS-95A đặt ra, công nghệ của tiêu chuẩn CDMA không ngừng phát triển.

Sự phát triển tiếp theo của công nghệ CDMA diễn ra trong khuôn khổ công nghệ CDMA2000. Khi xây dựng hệ thống thông tin di động dựa trên công nghệ CDMA2000 1X, giai đoạn đầu tiên cung cấp truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 153 kbit/s, cho phép cung cấp các dịch vụ liên lạc thoại, truyền tin nhắn ngắn, hoạt động với e-mail, Internet , cơ sở dữ liệu, dữ liệu và truyền hình ảnh tĩnh.

Quá trình chuyển đổi sang giai đoạn tiếp theo của CDMA2000 1X EV-DO xảy ra bằng cách sử dụng cùng băng tần 1,23 MHz, tốc độ truyền lên tới 2,4 Mbps ở liên kết chuyển tiếp và lên đến 153 kbps ở liên kết quay lại, khiến hệ thống liên lạc này có thể tương thích với 3G. để cung cấp phạm vi dịch vụ rộng nhất, bao gồm cả truyền video thời gian thực.

Giai đoạn phát triển tiếp theo của tiêu chuẩn theo hướng tăng dung lượng mạng và truyền dữ liệu là 1XEV-DO Rev A: truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 3,1 Mbit/s hướng tới thuê bao và lên tới 1,8 Mbit/s từ thuê bao. Các nhà khai thác sẽ có thể cung cấp các dịch vụ tương tự như trên Rev. 0, ngoài ra còn truyền giọng nói, dữ liệu và phát sóng qua mạng IP. Hiện đã có một số mạng điều hành như vậy trên thế giới.

Các nhà phát triển thiết bị liên lạc CDMA đã đưa ra giai đoạn mới - 1XEV-DO Rev B, - với mục tiêu đạt được các tốc độ sau trên một kênh tần số: 4,9 Mbit/s cho thuê bao và 2,4 Mbit/s cho thuê bao. Ngoài ra, có thể kết hợp một số kênh tần số để tăng tốc độ. Ví dụ: kết hợp 15 kênh tần số (số lượng tối đa có thể) sẽ cho phép bạn đạt tốc độ 73,5 Mbit/s cho thuê bao và 27 Mbit/s cho thuê bao. Việc sử dụng các mạng như vậy sẽ cải thiện hiệu suất của các ứng dụng nhạy cảm với độ trễ thời gian như VoIP, Push to Talk, điện thoại video, trò chơi mạng, v.v.

Các thành phần chính tạo nên thành công thương mại của hệ thống CDMA2000 là vùng dịch vụ rộng hơn, chất lượng thoại cao (gần như tương đương với hệ thống có dây), tính linh hoạt và chi phí thấp khi giới thiệu các dịch vụ mới, khả năng chống ồn cao và tính ổn định của kênh liên lạc khỏi bị chặn và nhiễu. nghe trộm.

Công suất bức xạ thấp của máy phát vô tuyến của thiết bị thuê bao cũng đóng một vai trò quan trọng. Vì vậy, đối với hệ thống CDMA2000, công suất bức xạ tối đa là 250 mW. Để so sánh: trong hệ thống GSM-900, con số này là 2 W (mỗi xung, khi sử dụng GPRS+EDGE với mức lấp đầy tối đa; mức tối đa khi lấy trung bình theo thời gian trong một cuộc trò chuyện bình thường là khoảng 200 mW). Trong hệ thống GSM-1800 - 1 W (mỗi xung, mức trung bình nhỏ hơn 100 mW một chút). Công bằng mà nói, chúng tôi lưu ý rằng ý kiến ​​​​về tác hại của bức xạ điện thoại di động đối với cơ thể con người vẫn chưa bị các nhà khoa học bác bỏ. (thí nghiệm trên chuột cho thấy có nguy cơ phát triển ung thư).

Ghi chú

Liên kết

• Truy cập nhân phân chia theo mã CDMA
• Lệnh của Bộ Truyền thông Liên bang Nga số 157 ngày 30 tháng 12 năm 2002 “Trên mạng thông tin di động di động liên bang theo tiêu chuẩn IMT-MC-450 ở dải tần 450 MHz”

Xem thêm

Quỹ Wikimedia. 2010.

Hệ thống di động di động CDMA

Trong những năm gần đây, những tiến bộ đáng kể trong công nghệ viễn thông đã đạt được nhờ sự chuyển đổi sang truyền thông kỹ thuật số, do đó, dựa trên sự phát triển nhanh chóng của bộ vi xử lý. Một trong những ví dụ nổi bật về điều này là sự xuất hiện và triển khai nhanh chóng công nghệ truyền thông với các tín hiệu giống nhiễu kỹ thuật số dựa trên phương pháp Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA), phương pháp này trong những năm tới của thế kỷ mới sẽ làm lu mờ tất cả các phương pháp khác, thay thế phương pháp tương tự. NMT, AMPS, v.v. và tạo ra sự cạnh tranh gay gắt với các công nghệ kỹ thuật số như GSM.

Một đặc tính đáng chú ý của truyền thông kỹ thuật số với các tín hiệu giống nhiễu là tính bảo mật của kênh liên lạc khỏi bị chặn, nhiễu và nghe lén. Đó là lý do tại sao công nghệ này ban đầu được phát triển và sử dụng cho quân đội Hoa Kỳ, và chỉ gần đây công ty Qualcom của Mỹ, dựa trên công nghệ này, đã tạo ra tiêu chuẩn IS-95 (CDMA one) và chuyển giao nó cho mục đích thương mại. Sáu công ty đã sản xuất thiết bị cho tiêu chuẩn này: Hughes Network Systems, Motorola và Samsung.

Đặc điểm chung và nguyên tắc hoạt động

Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin di động (CCS) có phân chia mã có thể được giải thích bằng ví dụ sau.

Giả sử bạn đang ngồi trong một nhà hàng. Mỗi bàn có hai người. Một cặp đôi nói chuyện với nhau bằng tiếng Anh, cặp đôi khác nói chuyện bằng tiếng Nga, cặp đôi thứ ba nói chuyện với nhau bằng tiếng Đức, v.v. Hóa ra là trong một nhà hàng, mọi người đều đang nói chuyện cùng một lúc trong cùng một dải tần (bài phát biểu từ 3 kHz đến 20 kHz), trong khi bạn, khi nói chuyện với đối thủ, chỉ hiểu anh ta, nhưng nghe thấy tất cả mọi người.

Tương tự như vậy, trong tiêu chuẩn CDMA, thông tin được truyền qua mạng từ trạm gốc đến trạm di động hoặc ngược lại đến được với tất cả các thuê bao mạng, nhưng mỗi thuê bao chỉ hiểu thông tin dành cho mình, tức là. người Nga chỉ hiểu tiếng Nga, người Đức chỉ hiểu tiếng Đức và phần thông tin còn lại sẽ được lọc ra. Ngôn ngữ giao tiếp hiện nay là mã. Trong CDMA, việc này được tổ chức thông qua việc sử dụng mã hóa dữ liệu được truyền đi; chính xác hơn là khối nhân theo hàm Walsh chịu trách nhiệm cho việc này.

Không giống như tiêu chuẩn GSM sử dụng TDMA (Đa truy cập phân chia theo thời gian - nhiều truy cập với phân chia thời gian của kênh, tức là một số thuê bao có thể nói chuyện trên cùng một tần số, như trong CDMA, nhưng không giống như CDMA, ở thời điểm khác), IS-95 tiêu chuẩn sử dụng dải tần một cách tiết kiệm hơn.

CDMA được gọi là hệ thống băng thông rộng và các tín hiệu được truyền qua không khí giống như nhiễu. Băng rộng - vì nó chiếm dải tần số rộng. Tín hiệu giống tiếng ồn - vì khi nhiều người đăng ký phát sóng ở cùng tần số cùng lúc, các tín hiệu sẽ chồng lên nhau (bạn có thể tưởng tượng tiếng ồn trong nhà hàng khi mọi người đang nói chuyện cùng một lúc). Chống nhiễu - vì khi tín hiệu nhiễu xảy ra ở dải tần số rộng (1,23 MHz), phạm vi hẹp (<150кГц), сигнал примется почти неискаженный. За счет помехоустойчивого кодирования потерянные данные система восстановит, см. рис 1, где показан полезный сигнал и помеха (СЗС - селективная помеха).

Nhưng điều này sẽ không hoạt động trong tiêu chuẩn GSM. Do thực tế GSM ban đầu là băng thông hẹp. Băng thông được sử dụng là 200 kHz.

Hệ thống CDMA của Qualcom được thiết kế để hoạt động ở dải tần 800 MHz. Hệ thống CDMA được xây dựng bằng phương pháp trải phổ tần số trực tiếp dựa trên việc sử dụng 64 loại chuỗi được hình thành theo định luật hàm Walsh. Để truyền tin nhắn thoại, một thiết bị chuyển đổi giọng nói với thuật toán CELP có tốc độ chuyển đổi 8000 bps (9600 bps trên mỗi kênh) đã được chọn. Các chế độ hoạt động có thể ở tốc độ 4800, 2400, 1200 bps.

Các kênh CDMA sử dụng mã hóa tích chập ở tốc độ nào? (trong các kênh từ trạm gốc) và 1/3 (trong các kênh từ trạm di động), bộ giải mã Viterbi với độ phân giải mềm, xen kẽ các tin nhắn được truyền đi. Tổng băng thông kênh truyền thông là 1,25 MHz.

Các đặc điểm chính được thể hiện trong bảng.

Tiêu chuẩn này sử dụng quá trình xử lý riêng biệt các tín hiệu phản xạ đến với độ trễ khác nhau và việc bổ sung trọng số tiếp theo của chúng, giúp giảm đáng kể tác động tiêu cực của hiệu ứng đa đường. Khi xử lý các búp sóng riêng biệt trong mỗi kênh thu, 4 bộ tương quan làm việc song song được sử dụng tại trạm gốc và 3 bộ tương quan tại trạm di động. Sự hiện diện của các bộ tương quan hoạt động song song giúp có thể thực hiện chế độ “chuyển tiếp chuyển tiếp” mềm khi di chuyển từ ô này sang ô khác.

Chế độ "chuyển giao" mềm xảy ra thông qua việc điều khiển một trạm di động bởi hai hoặc nhiều trạm gốc. Bộ chuyển mã, là một phần của thiết bị chính, đánh giá chất lượng thu tín hiệu từ hai trạm gốc theo từng khung hình một cách tuần tự. Quá trình chọn khung tốt nhất dẫn đến thực tế là tín hiệu thu được có thể được tạo ra trong quá trình chuyển mạch liên tục và sau đó "dán" các khung mà các trạm gốc khác nhau tham gia "truyền chuyển tiếp" nhận được.

Các giao thức truyền thông trong CDMA, cũng như trong các tiêu chuẩn AMPS, đều dựa trên việc sử dụng các kênh logic.

Trong CDMA, các kênh truyền từ trạm gốc được gọi là chuyển tiếp (Chuyển tiếp), để trạm gốc thu - ngược lại (Đảo ngược). Cấu trúc kênh trong CDMA theo tiêu chuẩn IS-95 được hiển thị trong Hình:

Các kênh trực tiếp trong CDMA:

1. Kênh hoa tiêu - được trạm di động sử dụng để đồng bộ hóa ban đầu với mạng và điều khiển tín hiệu trạm gốc theo thời gian, tần số và pha.
2. Kênh đồng bộ hóa - cung cấp nhận dạng trạm gốc, mức bức xạ của tín hiệu hoa tiêu, cũng như pha của chuỗi giả ngẫu nhiên của trạm gốc. Khi các bước đồng bộ hóa được chỉ định hoàn tất, quá trình thiết lập kết nối sẽ bắt đầu.
3. Kênh gọi - dùng để gọi tới trạm di động. Sau khi nhận được tín hiệu cuộc gọi, trạm di động sẽ truyền tín hiệu xác nhận đến trạm gốc, sau đó thông tin về việc thiết lập kết nối và phân công kênh liên lạc được truyền qua kênh gọi đến trạm di động. Kênh tìm gọi bắt đầu hoạt động sau khi trạm di động đã nhận được tất cả thông tin hệ thống (tần số sóng mang, tần số xung nhịp, độ trễ tín hiệu trên kênh đồng bộ).
4. Kênh truy cập trực tiếp - được thiết kế để truyền tin nhắn thoại và dữ liệu, cũng như thông tin điều khiển từ trạm gốc đến trạm di động.

Các kênh trả về trong CDMA:

1. Kênh truy nhập - cho phép trạm di động liên lạc với trạm gốc khi trạm di động chưa sử dụng kênh lưu lượng. Kênh truy cập được sử dụng để thiết lập cuộc gọi và trả lời các tin nhắn được gửi qua kênh cuộc gọi, ra lệnh và yêu cầu đăng ký với mạng. Các kênh truy nhập được kết hợp (kết hợp) với các kênh gọi.
2. Kênh lưu lượng quay trở lại - cung cấp việc truyền các tin nhắn thoại và thông tin điều khiển từ trạm di động đến trạm gốc.

Cấu trúc của các kênh truyền dẫn trạm gốc được thể hiện trong hình:

Mỗi kênh logic được gán một mã Walsh khác nhau. Có thể có tổng cộng 64 kênh logic trong một kênh vật lý, bởi vì Có tổng cộng 64 chuỗi Walsh được gán cho các kênh logic, mỗi chuỗi dài 64 bit. Trong tất cả 64 kênh, mã Walsh đầu tiên (W0) được gán cho kênh thứ nhất tương ứng với “Kênh thí điểm”, mã Walsh thứ 32 (W32) được gán cho kênh tiếp theo, 7 kênh tiếp theo cũng được gán đã gán mã Walsh của riêng họ (W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7) cho các kênh cuộc gọi tương ứng và 55 kênh còn lại được dùng để truyền dữ liệu qua “Kênh lưu lượng trực tiếp”.

Khi dấu của bit thông báo thông tin bị thay đổi, pha của chuỗi Walsh được sử dụng sẽ thay đổi 180 độ. Vì các chuỗi này trực giao với nhau nên không có sự can thiệp lẫn nhau giữa các kênh truyền của một trạm gốc. Nhiễu trên các kênh truyền của trạm gốc chỉ được tạo ra bởi các trạm gốc lân cận hoạt động trong cùng băng tần vô tuyến và sử dụng cùng băng thông nhưng có độ dịch chuyển theo chu kỳ khác nhau.

Thứ tự dữ liệu thoại đi qua trạm di động cho đến khi được gửi đi.

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn sơ đồ cấu trúc của kênh lưu lượng ngược. Mô hình này được lặp lại ở các kênh tiến và lùi; Tùy thuộc vào kênh nào hiện đang được sử dụng, một số khối của mạch này sẽ bị loại trừ.

1. Tín hiệu giọng nói được gửi đến bộ giải mã giọng nói.
   Ở giai đoạn này, tín hiệu giọng nói được số hóa và nén bằng thuật toán CELP.
2. Tiếp theo, tín hiệu đi đến bộ mã hóa sửa lỗi, bộ mã hóa này có thể sửa tối đa 3 lỗi trong một gói dữ liệu.
3. Tiếp theo, tín hiệu đi vào bộ xen kẽ tín hiệu.
   Khối này được thiết kế để chống lại hàng loạt lỗi trên sóng. Các lỗi bùng nổ là sự biến dạng của một số bit thông tin liên tiếp.
   Nguyên tắc là thế này. Luồng dữ liệu được ghi vào ma trận theo từng hàng. Ngay sau khi ma trận được lấp đầy, chúng ta bắt đầu truyền thông tin qua các cột. Do đó, khi một số bit thông tin bị bóp méo liên tiếp trên sóng, khi nhận được một gói lỗi, đi qua ma trận nghịch đảo, sẽ được chuyển thành các lỗi đơn lẻ.
4. Tiếp theo, tín hiệu đi vào khối mã hóa (từ việc nghe lén).
   Một mặt nạ (chuỗi) dài 42 bit được đặt chồng lên thông tin. Mặt nạ này là bí mật. Trong trường hợp dữ liệu bị chặn trái phép trên sóng, không thể giải mã tín hiệu nếu không biết mặt nạ. Phương pháp liệt kê tất cả các giá trị có thể không hiệu quả vì... Khi tạo mặt nạ này, lặp lại tất cả các giá trị có thể, bạn sẽ phải tạo ra 8,7 nghìn tỷ mặt nạ dài 42 bit. Một hacker, sử dụng máy tính cá nhân, truyền tín hiệu qua từng mặt nạ và chuyển thành tệp âm thanh, sau đó nhận dạng thành giọng nói, sẽ tốn rất nhiều thời gian.
5. Khối xen kẽ mã Walsh.
   Luồng dữ liệu số được nhân với một chuỗi bit được tạo bởi hàm Walsh.
   Ở giai đoạn mã hóa tín hiệu này, phổ tần số được mở rộng, tức là. Mỗi bit thông tin được mã hóa bằng một chuỗi được xây dựng bằng hàm Walsh, dài 64 bit. Cái đó. tốc độ luồng dữ liệu trong kênh tăng 64 lần. Do đó, trong khối điều chế tín hiệu, tốc độ xử lý tín hiệu tăng lên, do đó mở rộng phổ tần số.
   Chức năng Walsh cũng chịu trách nhiệm lọc những thông tin không cần thiết từ những người đăng ký khác. Tại thời điểm phiên liên lạc bắt đầu, người đăng ký được chỉ định tần số mà anh ta sẽ làm việc và một kênh logic (trong số 64 kênh có thể có), được xác định bởi hàm Walsh. Tại thời điểm tiếp nhận, tín hiệu đi qua mạch theo hướng ngược lại. Tín hiệu nhận được được nhân với chuỗi mã Walsh
   Dựa trên kết quả của phép nhân, tích phân tương quan được tính toán.
   Nếu ngưỡng Z thỏa mãn giá trị giới hạn thì tín hiệu đó là của chúng ta. Chuỗi hàm Walsh trực giao và có các đặc tính tương quan và tự tương quan tốt, do đó xác suất nhầm lẫn tín hiệu của bạn với tín hiệu của người khác là 0,01%.
6. Khối để nhân tín hiệu thành hai hàm M (M1 - dài 15 bit, M2 - 42 bit) hay còn gọi là chuỗi giả ngẫu nhiên PSP.
   Khối được thiết kế để trộn tín hiệu cho khối điều chế. Mỗi tần số được ấn định sẽ được gán một hàm M khác nhau.
7. Khối điều chế tín hiệu.
   Chuẩn CDMA sử dụng điều chế pha PM4, OFM4.

Hiện nay, thiết bị CDMA là thiết bị mới nhất và đắt tiền nhất nhưng đồng thời cũng đáng tin cậy và an toàn nhất. Cộng đồng Châu Âu, trong khuôn khổ chương trình nghiên cứu RACE, đang phát triển dự án CODIT để tạo ra một trong những biến thể của Hệ thống Viễn thông Di động Toàn cầu (UMTS) dựa trên nguyên tắc phân chia mã sử dụng tín hiệu trải phổ trực tiếp băng thông rộng (DS-CDMA). ).

Sự khác biệt chính của khái niệm CODIT là việc sử dụng tài nguyên tần số một cách hiệu quả và linh hoạt. Như chúng tôi đã giải thích trước đó, tín hiệu CDMA băng thông rộng thực tế không bị ảnh hưởng bởi nhiễu băng hẹp. Do đặc tính này, tiêu chuẩn CODIT sẽ sử dụng thêm các khoảng bảo vệ giữa các tần số sóng mang để truyền dữ liệu.

CDMA(Code Division Multiple Access) - một công nghệ truyền thông, thường là vô tuyến, trong đó các kênh truyền có chung một dải tần nhưng có cách điều chế mã khác nhau. Nó trở nên nổi tiếng nhất ở cấp độ hàng ngày sau sự ra đời của các mạng thông tin di động sử dụng nó, đó là lý do tại sao nó thường bị nhầm lẫn chỉ với nó (thông tin di động di động). Thuê bao không dây truy cập WLL (Wireless Local Loop), được triển khai trên nền tảng công nghệ số mới nhất với sự phân chia mã các kênh CDMA.

Tiêu chuẩn này được đặc trưng bởi chất lượng âm thanh tuyệt vời và tiếng ồn nền thấp. Dung lượng tăng lên của hệ thống, cao hơn 10 lần so với AMPS và cao hơn 3-5 lần so với GSM, được xác định bởi số lượng người dùng hoạt động tối đa có thể có của hệ thống trong vùng dịch vụ của nó. CDMA cải thiện chất lượng liên lạc ở các khu vực tắc nghẽn và khu vực đồi núi nơi xảy ra nhiễu từ tín hiệu phản xạ. CDMA tăng dung lượng hệ thống bằng cách sàng lọc “hầu như” các cuộc gọi bận, đàm thoại chéo và treo. Điều này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng lại cùng một kênh tần số trên tất cả các ô. Việc tăng công suất hệ thống được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách sử dụng cơ chế kiểm soát hoạt động nguồn và giọng nói, giúp giảm nhiễu lẫn nhau ảnh hưởng đến công suất hệ thống và các yếu tố khác. Nhờ đó, thuê bao không bị chặn cuộc gọi trong giờ cao điểm mạng.

Nguyên lý hoạt động

Có hai nguồn chính cho hệ thống vô tuyến - tần số và thời gian. Việc chia các cặp máy thu và máy phát theo tần số sao cho mỗi cặp được phân bổ một phần phổ trong toàn bộ thời gian kết nối được gọi là FDMA (Đa truy cập phân chia tần số). Phân chia thời gian theo cách mà mỗi cặp máy thu-máy phát được phân bổ toàn bộ hoặc hầu hết phổ trong một khoảng thời gian được chỉ định được gọi là TDMA (Đa truy cập phân chia theo thời gian). Trong CDMA (Đa truy nhập phân chia theo mã), mỗi nút luôn được phân bổ toàn bộ phổ tần số. CDMA sử dụng các mã đặc biệt để xác định các kết nối. Các kênh lưu lượng với phương pháp phân chia môi trường này được tạo ra thông qua việc sử dụng tín hiệu vô tuyến được điều chế mã băng thông rộng - tín hiệu giống như nhiễu được truyền vào kênh chung cho các máy phát tương tự khác, trong một dải tần số rộng. Do hoạt động của một số máy phát, không khí trong một dải tần số nhất định càng trở nên giống tiếng ồn hơn. Mỗi máy phát điều chỉnh tín hiệu bằng cách sử dụng một mã số riêng hiện được gán cho mỗi người dùng; một máy thu được điều chỉnh theo một mã tương tự có thể tách biệt khỏi tạp âm chung của tín hiệu vô tuyến, một phần tín hiệu dành cho máy thu này. Không có sự phân tách rõ ràng về thời gian hoặc tần số của các kênh; mỗi thuê bao liên tục sử dụng toàn bộ độ rộng kênh, truyền tín hiệu đến dải tần chung và nhận tín hiệu từ dải tần chung. Đồng thời, các kênh thu và truyền băng thông rộng nằm trên các dải tần khác nhau và không gây nhiễu lẫn nhau. Dải tần của một kênh rất rộng, các chương trình phát sóng của các thuê bao chồng lên nhau nhưng do mã điều chế tín hiệu của chúng khác nhau nên chúng có thể được phân biệt bằng phần cứng và phần mềm của máy thu.

Điều chế mã sử dụng kỹ thuật trải phổ đa truy nhập. Nó cho phép bạn tăng thông lượng trong khi vẫn duy trì cường độ tín hiệu như nhau. Dữ liệu được truyền đi được kết hợp với tín hiệu giả ngẫu nhiên giống nhiễu nhanh hơn bằng cách sử dụng thao tác XOR theo bit. Hình ảnh bên dưới hiển thị một ví dụ minh họa ứng dụng của phương pháp này để tạo tín hiệu. Tín hiệu dữ liệu có thời lượng xung Tb được XOR với mã tín hiệu có thời lượng xung bằng (tham khảo: băng thông tỷ lệ với trong đó = thời gian truyền của một bit), do đó băng thông của tín hiệu dữ liệu bằng và băng thông của tín hiệu nhận được bằng . Vì ít hơn nhiều nên băng thông của tín hiệu nhận được lớn hơn nhiều so với tín hiệu dữ liệu được truyền ban đầu. Giá trị này được gọi là hệ số lan truyền hoặc cơ sở tín hiệu và xác định ở một mức độ nhất định giới hạn trên về số lượng người dùng được trạm gốc hỗ trợ cùng một lúc.

Thuận lợi

• · Linh hoạt phân phối tài nguyên. Với việc phân chia mã, không có giới hạn nghiêm ngặt về số lượng kênh. Khi số lượng thuê bao tăng lên, xác suất xảy ra lỗi giải mã tăng dần dẫn đến chất lượng kênh giảm nhưng không dẫn đến lỗi dịch vụ.
• · Bảo mật kênh cao hơn. Rất khó để chọn kênh mong muốn nếu không biết mã của nó. Toàn bộ dải tần được lấp đầy bằng tín hiệu giống như nhiễu.
• · Điện thoại CDMA có công suất phát cực đại thấp hơn và do đó có thể ít gây hại hơn.