Indice
1.
Introducción.
2. Marco
teórico
3. Modulador-demodulador
BPSK.
4.
Conclusión.
5.
Bibliografía.
1. Introducción.
Código de división de múltiple
acceso (CDMA) es un nuevo concepto en las
comunicaciones
inalámbricas. Ha ganado la aceptación internacional
extendida por los operadores de sistema de
radio
celulares como una actualización que dramáticamente
aumenta su capacidad del sistema y la
calidad de
servicio. Igualmente ha sido escogido para el despliegue por
la mayoría de los ganadores del Unido Estados las Comunicaciones
Sistema espectro subastas Personales. Puede parecer, sin embargo,
misterioso para aquéllos que no están familiarizado
con él. Este informe disermina
por lo menos un nivel básico de conocimiento
sobre la tecnología.
¿Que es CDMA?
CDMA es una forma de "el cobertor – el espectro " , una
familia de
técnicas de comunicación digitales que se han usado en
las aplicaciones militares durante muchos años. El
principio del centro de espectro del cobertor es el uso de
ruido – el
portador ondea, y, cuando el nombre implica, el ancho de banda es
más ancho que el requerido para el punto simple – a –
la
comunicación del punto a la misma proporción de
los datos.
Había dos motivaciones originalmente: o para resistirse
los esfuerzos enemigos para bloquear las comunicaciones , o para
esconder el hecho que la
comunicación incluso estaba teniendo lugar. Tiene una
historia que
regresa a los días de la Segunda Guerra
Mundial.
El uso de CDMA para las aplicaciones de la radio
móviles civiles es nuevo. Era propuesto
teóricamente en los años 1940, pero la
aplicación práctica en el mercado civil el
lugar no tardó después hasta 40 años.
Comercialmente las aplicaciones se colocaron posiblemente debido
a dos desarrollos evolutivos. Uno era la disponibilidad de
costo muy bajo,
la densidad alta
digital integró circuitos que
reducen el tamaño, peso, y costo de las
estaciones del subscriptor a un nivel aceptablemente bajo. El
otro era la realización óptima de la comunicación de acceso múltiple que
requiere que todas las estaciones del usuario regulan en su
transmisor los poderes al más bajo, eso
logrará una adecuada calidad
señalada.
La tecnología CDMA cambia la naturaleza de la
estación del subscriptor de un predominante dispositivo
analógico a un predominante dispositivo digital.. En CDMA
los receptores no eliminan el proceso
analógico completamente, pero ellos separan la
comunicación encauza por medio de un pseudo – modulación
del azar que es aplicado y alejado en el dominio digital,
no en base a la frecuencia. Los usuarios múltiples ocupan
la misma banda de frecuencia. Esta frecuencia universal no es
fortuito. Al contrario, es crucial al muy alto eficacia
espectral que es el sello de CDMA.
CDMA está alterando la cara del celular y
comunicación de PCS por:
Mejorando el tráfico del teléfono dramáticamente la
capacidad
Mejorando la calidad de la voz
dramáticamente y eliminando los efectos audibles.
Reduciendo la incidencia de llamadas dejadas caer.
El mecanismo de transporte
fiable proporcionando para los datos las
comunicaciones, como el facsímil y tráfico del
internet,
Reduciendo el número de sitios necesitado para apoyar
cualquier cantidad dada de tráfico
La selección
del sitio simplificando
Reduciendo el despliegue y operando los costos porque
menos sitios celulares se necesitan
Reduciendo el poder promedio
transmitido
La interferencia reduciendo a otros dispositivos
electrónicos
Reduciendo los riesgos de
salud
potenciales
Uno de los conceptos más importantes a cualquier celular
el sistema del teléfono es eso de" acceso
múltiple". En otros términos, es grande el
número de porción de los usuarios que una piscina
común de cauces de la radio y
cualquier usuario puede el acceso de ganancia a cualquier cauce
(cada usuario no siempre se asigna al mismo cauce). Un cauce
puede pensarse como meramente una porción del recurso de
la radio limitado
para que se asigna temporalmente un específico proponga,
como alguien la llamada telefónica. Un método de
acceso múltiple es la definición de cómo el
espectro de la radio es dividido en los cauces y cómo se
asignan los cauces a los muchos usuarios del sistema.
Las Normas Celulares
actuales
Los tipos diferentes de sistemas
celulares emplean varios los métodos de
acceso múltiple. Los sistemas
celulares analógicos tradicionales, como aquellos basados
en el Servicio del
Teléfono Móvil Avanzado (los AMPERIOS) y El Sistema
de Comunicaciones de Acceso total (TACS) las normas, use la
División de Frecuencia El Acceso múltiple (FDMA).
los cauces de FDMA son definidos por un rango de radio las
frecuencias, normalmente expresado en varios kilohertzio (el
kHz), fuera de el espectro de la radio.
Por ejemplo, AMPERIOS los sistemas usan 30 kHz " rodajas" de
espectro para cada cauce. Los AMPERIOS de Narrowband (NAMPS)
requiere sólo 10 kHz por el cauce. Los cauces de TACS son
extensamente 25 kHz. Con FDMA, sólo un subscriptor en un
momento se asigna a un cauce. Ninguna otra conversación
puede acceder este cauce hasta que la llamada del subscriptor
esté acabada, o hasta esa llamada del original se da fuera
de a un cauce diferente por el sistema.
Un método de
acceso múltiple común empleó en los nuevos
sistemas celulares digitales es el Time División
Múltiplo Acceso (TDMA). TDMA las normas digitales incluya
norteamericano Digital Celular (sepa por su número normal
ES – 54), Sistema Global para las Comunicaciones Móviles
(GSM), y
Personal
Digital Celular (PDC).
Los sistemas de TDMA normalmente empiezan con una rodaja de
espectro, llamado un" portador." Cada portador es entonces
dividido en las hendiduras de tiempo.
Sólo un subscriptor en un momento se asigna a cada
hendidura de tiempo, o cauce.
Ninguna otra conversación puede acceder este cauce hasta
que la llamada del subscriptor está acabada, o hasta que
esa llamada del original se dé fuera de un diferente
encauce por el sistema.
Por ejemplo, ES – 54 sistemas, diseñados para coexistir
con los AMPERIOS los sistemas, dividen 30 kHz de espectro en tres
cauces. PDC divide que 25 kHz rebana de el espectro en tres
cauces. Los sistemas de GSM crean 8
tiempo – los cauces de la división en 200 kHz los
portadores anchos.
El CDMA la Norma Celular
Con CDMA, los únicos códigos digitales, en lugar de
separado Frecuencias de RF o cauces, se usa para diferenciar a
los subscriptores. Los códigos son compartido por ambos la
estación móvil (el teléfono celular) y la
estación baja, y se llama" pseudo – las Sucesiones de
Código
de Azar." Todos los usuarios comparten el mismo rango de espectro
de la radio.
Para la telefonía
celular, CDMA es una técnica de acceso múltiple
digital especificado por la Asociación de Industria de
Telecomunicaciones (TIA) como" ES – 95."
En el 1992 de marzo, el TIA estableció el TR – 45.5
subcomité con el la carta
constitucional de desarrollar un cobertor – el espectro la norma
celular digital. En Julio de 1993, el TIA dio su
aprobación del CDMA ES – 95 normal.
ES – 95 sistemas dividen el espectro de la radio en portadores
que son 1,250 el kHz (1.25 MHz) extensamente. Uno de los
únicos aspectos de CDMA es que mientras hay límites
ciertamente al número de llamadas telefónicas que
pueden ser manejado por un portador, éste no es un
número fijo. Más bien, la capacidad del sistema
será dependiente en varios factores diferentes. Esto se
discutirá en las secciones más tarde.
La Tecnología de CDMA
Aunque la aplicación de CDMA en la telefonía celular es relativamente nuevo,
no es una nueva tecnología. CDMA se ha usado en muchos las
aplicaciones militares, como el anti – bloqueando (debido al
signo del cobertor, es difícil de bloquear o interferir
con un signo de CDMA), yendo (midiendo la distancia de la
transmisión para saber cuando se recibirá), y las
comunicaciones seguras (el signo de espectro de cobertor es muy
duro para descubrir).
Extienda el Espectro
CDMA es un" espectro del cobertor" la tecnología que los
medios que
extiende la información contuvo en un signo particular
de interés
encima de un ancho de banda muy mayores que el signo
original.
Un CDMA llamada salidas con una proporción normal de 9600
pedazos por segundo (9.6 el kilobits por segundo). Esto se
extiende entonces a una proporción transmitida de sobre
1.23 Megabits por segundo. Los medios
extendiendo que los códigos digitales son aplicados a los
pedazos de los datos asociados con los usuarios en una célula.
Estos momentos de los datos son transmitido a lo largo de los
signos de todos los otros usuarios en esa célula.
Cuando el signo se recibe, los códigos están
alejados de los deseamos señale, mientras separando a los
usuarios y devolviendo la llamada a una proporción de 9600
el bps.
Los usos tradicionales de espectro del cobertor están en
los funcionamientos militares. Porque del ancho de banda de un
signo de espectro de cobertor, es muy difícil para
bloquear, difícil para interferir con, y difícil
identificar. Esto está en contraste con tecnologías
que usan un ancho de banda de banda angosta de frecuencias. Desde
que un ancho de banda cobertor espectro signo es muy duro
descubrir, aparece como nada más de un levantamiento
ligero en el" suelo del
ruido" o el
nivel de la interferencia. Con otras tecnologías, el
poder del
signo se concentra en una venda del banda angosta que le hace
más fácil para descubrir.
El retiro aumentado es inherente en la tecnología de CDMA.
Las llamadas telefónicas de CDMA quieren esté
seguro del
indiscreto casual desde que, diferente una conversación
analógica, un receptor de la radio simple no podrá
escoger individual digital las conversaciones fuera de la
radiación de RF global en una banda de
frecuencia.
La sincronización
En las fases finales de la codificación del eslabón
de la radio de la estación baja al móvil, CDMA
agrega un especial" pseudo – el azar el código"
al signo de que se repite después de una cantidad finita
tiempo. Las estaciones de la base en el sistema se distinguen de
nosotros transmitiendo porciones diferentes del código en
un momento dado. En otro palabras, las estaciones bajas
transmiten tiempo compensando las versiones del mismo pseudo – el
azar el código. Para asegurar que los desplazamientos de
tiempo usados permanecen únicos de nosotros, las
estaciones de CDMA deben permanecer sincronizadas a un tiempo
común de referencia.
El Sistema del Posicionamiento
Global (GPS) proporciona
este tiempo común preciso la referencia. GPS es un
satélite basado, sistema de navegación de radio
capaz de proporcionar un medios prácticos y
económicos de determinar continuo la posición,
velocidad, y
tiempo a un número ilimitado de usuarios.
"El Acto Vacilante"
CDMA el fondo celular es dependiente en la manera el sistema se
diseña. De hecho, tres características del sistema primarias – el
Fondos, La calidad, y Capacidad – debe ser equilibrado fuera de
de nosotros llegar a el nivel deseado de actuación del
sistema.
En un sistema de CDMA estas tres características están unidas
herméticamente – relacionado. Podría lograrse la
capacidad aun más alta a través de algún
grado de degradación en el fondos y / o calidad. Desde que
estos parámetros son todos entrelazados, operadores no
pueden tener el mejor de todos los mundos: fondos tres veces
más ancho, 40 veces de tiempos, y" CD" el
sonido de
calidad. Por ejemplo, el 13 vocoder del kbps proporciona la
calidad legítima buena, pero reduce la capacidad del
sistema como comparado a un 8 vocoder del kbps.
Beneficios del CDMA
Cuando se llevó a cabo un sistema del teléfono
celular, CDMA, la tecnología ofrece los numerosos
beneficios a los operadores celulares y sus subscriptores. Lo
siguiente es una apreciación global de los beneficios de
CDMA.
La capacidad aumenta de 8 a 10 veces eso de un AMPERIOS el
sistema analógico y 4 a 5 veces el de un sistema de
GSM
La calidad de la llamada mejorada, con bueno y más
consistente parezca como comparado a los AMPERIOS los
sistemas
Sistema simplificado que planea a través del uso del la
misma frecuencia en cada sector de cada célula
El retiro reforzado
Las características del fondos mejoradas, permitiendo
para, la posibilidad de menos sitios celulares
El tiempo de la charla aumentado para el portables
Ancho de banda en la demanda
La Revolución de CDMA
La gran atracción de tecnología de CDMA del
principio ha sido la promesa de aumento de capacidad
extraordinario, el acceso múltiple las tecnologías
inalámbricas. Los modelos
simples sugieren que la mejora de capacidad puede estar
más de 20 veces del narrowband existente en las normas
celulares, como los AMPERIOS en América
del Norte, NMT en Escandinavia, TACS en el Reino Unido.
Históricamente, la capacidad era calculada sobre los
argumentos simples usados. La realidad, claro, es mucho
más complicado que los modelos
idealizados. Las áreas del fondos celulares reales son muy
irregulares, no, los hexágonos daseados encontraron en
modelos del libro de
texto. La
carga ofrecida no es espacialmente el uniforme, cambia
dramáticamente con tiempo – de – día, y es a menudo
sujeto a otras influencias ingobernables.
El fondo
Un acceso múltiple idealizado que el sistema de la radio
móvil consiste de una familia de
estaciones bajas, o" las células,"
geográficamente distribuidas encima del área de
servicio, y
las estaciones móviles. Nosotros usamos el término"
móvil" genéricamente para significar cualquier
estación del subscriptor, si se mueve o no. El la
mayoría de nuevas ventas
celulares es ahora de hecho la mano sostuvo las unidades
portátiles, y la perspectiva del mercado es para
esa tendencia continuar para el previsible el futuro. No – los
usos tradicionales, como los módems de los datos
inalámbricos en el laptops, también se espera que
crezca dramáticamente en el futuro cercano.
El espectro para móvil inalámbrico normalmente se
asigna en la división de frecuencia doble (FDD)
apareó las bandas. Los sistemas celulares están
separados por 45 MHz, PCS, las vendas por 80 MHz. Aunque ha
habido algunas propuestas para el uso de cronometre el
dúplex de la división (TDD), el tal funcionamiento
inherentemente los límites el
fondos el área, y no ha logrado la aceptación
extendida.
La comunicación entre las estaciones de la base y se
establecen las estaciones móviles por una negociación en el origen de la llamada. Una
vez la comunicación se establece entre la base y
móvil, movimiento del
móvil se descubre y el servicio se entrega de una
estación baja a otro. Una célula a un servicios de
tiempo cada móvil en los servicios del
narrowband. El concepto de
handoff está extendido a un multi – la manera
simultáneo" suave" el handoff en las normas de CDMA.
Cuando la radio celular se propuso primero por los Laboratorios
de Teléfono Bellsouth, la subdivisión celular se
citó como el método porque el sistema
crecería con la capacidad de tráfico. Sin embargo
el éxito
del mercado de celular ha dejado atrás las predicciones
por semejante margen grande que la subdivisión de células
para aumentar la capacidad, como una materia
práctica, está soltando la efectividad. LOS
AMPERIOS En móviles tenga una habilidad muy limitada de
reducir el poder del transmisor. La densidad alta,
las células pequeñas también aumentan que
los handover , mientras aumentado la probabilidad, por
eso que cualquier llamada particular se dejará caer. Los
costes arriba asociaron con los números grandes de
células, como el bienes
raíces, backhauls, y mantenimiento,
vuélvase en la vida el fragmento más grande de
capital y
operando los costos.
Dividiendo en zonas las tablas se resisten las aplicaciones cada
vez más para nuevas torres de la antena que hacen sus
jurisdicciones se parecen aceite que taladra los campos. Un
método alternativo de perfeccionamiento de capacidad se
necesitó.
La Comunicación de Acceso de Múltiplo
tradicional
Tradicionalmente los sistemas de comunicación de radio han
separado los usuarios por cualquier cauces de frecuencia,
hendiduras de tiempo, o ambos. Estos conceptos fecha de los
días más tempranos de radio. Incluso los
transmisores de la chispa usaron resonante los circuitos para
estrechar el espectro de su radiación.
El funcionamiento neto fijado probablemente sido la primera
manifestación de slotting de tiempo. Los sistemas
celulares modernos empezado con el uso de canalización FM
analógico, más recientemente varios híbrido
FDM – TDM que se han desarrollado los sistemas
digitales, reforzando el servicio, la calidad y capacidad. En
todos estos sistemas, cada usuario se asigna un particular tiempo
– la hendidura de frecuencia.
En los sistemas grandes las asignaciones al tiempo – las
hendiduras de frecuencia no pueden ser únicas. Deben
reusarse las hendiduras en las células múltiples
para cubrir las áreas de servicio grandes. La
actuación satisfactoria en estos sistemas depende
críticamente del mando de la interferencia mutua que se
levanta del reuse. El reuse el concepto es familiar incluso el
televisión
transmitiendo, dónde no se reusan los cauces en las
ciudades adyacentes.
En Norteamérica al celular se le asignan los AMPERIOS
aproximadamente 416 cauces a cada uno operador (30 kHz
espaciando, con una asignación total de 12.5 MHz en cada
dirección. Un sistema idealizado de
geometría mostrada en la figura. La misma
frecuencia no puede reusarse obviamente en cualquier par
adyacente de células porque un usuario en el límite
entre aquéllas células recibirían ambos
signos con la amplitud igual, mientras llevando a un inaceptable
nivel alto de la interferencia . En una geometría
ideal el reuse las miradas del modelo como
esto, representando el cauce pone por los colores
distintos…
En esta conexión, debe notarse que el logro del K=7 reuse,
en lugar de un número aún más grande,
depende del hecho que la ley de
decaimiento de propagación eficaz es más
rápida que el espacio libre. Eso es, en un vacío la
radiación electromagnética se deteriora en la
intensidad como R-2. Sin embargo los dimensiones han
mostrado de forma consistente que la propagación eficaz
del exponente de la ley está
típicamente entre -3.5 y -5 en el ambiente
móvil molido. Interesantemente, es fácil mostrar
que si la ley de la propagación fuera eso de espacio
libre, un sistema celular grande no sería en absoluto
viable. El más grande – que – libre – los medios de
exponente de propagación espaciales que sólo el
primero la grada de células del vecino es significante en
el modelo
idealizado.
La" Magia" de CDMA
CDMA ofrece una respuesta al problema de capacidad. La llave a su
capacidad alta es el uso de ruido – como las olas del portador,
como se sugirió primero hace décadas por Claude
Shannon. En lugar de dividir el espectro o tiempo en desencaje"
hendiduras" que cada usuario se asigna a un caso diferente del
portador del ruido. Mientras esos formas de onda no son
rigurosamente los ortogonales, ellos si son casi . La
aplicación práctica de este principio siempre ha
usado digitalmente generado pseudo – el ruido, en lugar del
verdadero ruido termal. El elemento esencial los beneficios son
que conserva, y se simplifican los transmisores y receptores
porque pueden llevarse a cabo las porciones grandes usando la
densidad alta los dispositivos digitales.
El beneficio mayor de ruido – como los portadores es que la
sensibilidad del sistema a la interferencia se altera
fundamentalmente. Tiempo tradicional o frecuencia los sistemas
del slotted deben diseñarse con un reuse de
proporción que satisface el peor, pero sólo un
fragmento pequeño de los usuarios realmente experimentan
ese peor. El uso de ruido – como los portadores, con todos los
usuarios que ocupan el mismo espectro, hace la suma al ruido
eficaz de todos otro – los signos del usuario. El receptor pone
en correlación su entrada con el portador del ruido
deseado, mientras reforzando el signo a la proporción del
ruido al descubridor. El perfeccionamiento supera al ruido sumado
para proporcionar un SNR adecuado al descubridor. La frecuencia
reusa es universal, es decir, los usuarios múltiples
utilizan cada CDMA portador frecuencia… El reuse el modelo es
ahora
Las células del arco iris indican que los 1.25 passband de
MHz enteros se usa por cada usuario, y ese mismo passband se
reusa en cada célula.
La capacidad es determinada por el equilibrio
entre el SNR requerido para cada uno del usuario, y el espectro
del cobertor la ganancia procesada. La figura de
mérito de un bien – diseñó el receptor
digital que las dimensiones señalan – a – el ruido la
proporción (SNR)
El" ruido" la parte del SNR, en un espectro del cobertor, el
sistema realmente es la suma de ruido termal y el otro – la
interferencia del usuario. El SNR necesitó lograr una
proporción del error particular dependiendo de varios
factores, como el error de corrección delantero , y el
multipath y el ambiente
marchitándose. Para los receptores típicamente
usados en CDMA comercial va típicamente de aproximadamente
3 dB a 9 dB.
Se relaciona energía por el pedazo para señalar
poder y proporción de los datos:
El ruido + el término de la interferencia es el poder la
densidad espectral. Si el espectro de los signos es
aproximadamente rectangular, con un ancho de banda, de W,
entonces el ruido + poder de la interferencia que la densidad
espectral es
Donde el primer término representa el nivel del ruido
termal del receptor (FN = la figura de ruido de
receptor). Volviendo a escribir el SNR la ecuación por lo
que se refiere a la proporción de los datos y el cobertor
– las muestras de ancho de banda de espectro donde las mentiras
mágicas
La interferencia en esta ecuación es la suma de
los signos de todos los usuarios.
Esta ecuación es la llave a entender por qué CDMA
no se exploró para use en los sistemas de acceso
múltiples terrestres. También es la llave al
innovación que llevó a CDMA
comercial.
Cerca de – el Problema Lejano
CDMA (y espectro del cobertor en general) siempre se
despidió como el inusable en el ambiente de la radio
móvil debido a lo que se llamó el" cerca de – el
problema lejano." Siempre era supuesto que todas las estaciones
transmitido el poder constante. En el ambiente de la
radio móvil algunos pueden localizarse los usuarios cerca
de la estación baja, otros pueden localizarse lejos. El
camino de la propagación produce pérdida diferentes
entre esos usuarios extremos puede ser muchos tens de dB.
Suponga, por ejemplo que sólo dos usuarios están
presentes, y que los dos están transmitiendo con bastante
poder que el ruido termal es despreciable. Entonces el SNR, en el
dB, es
Si hay, 30 dB diferencian entre el más grande y las
pérdidas del camino más pequeñas, hay
entonces un 60 dB diferencian entre el SNR del usuario más
cercano y el usuario más lejano, porque éstos son
el recibido los poderes. Para acomodar a los usuarios
más lejanos, los ancho de banda extendiendo habría
tenga que ser quizás 40 dB, o 10,000 veces la
proporción de los datos. Si la proporción de los
datos era 10,000 b/s, entonces W=100MHz. La eficacia
espectral es abismal, lejos, más peor que incluso el FDMA
más ineficaz o sistema de TDMA. Recíprocamente, si
un ancho de banda más razonable es escogido, entonces los
usuarios remotos reciben no el servicio.
El Control de la
Potencia.
La llave a la capacidad alta de CDMA comercial es sumamente
simple: Si, en lugar de usando el poder constante, los
transmisores pueden ser controlado de semejante manera
que el recibido los poderes de todos los usuarios son
bruscamente iguales, entonces los beneficios del extender
es comprendido. Si los recibimos el poder se controla,
entonces los subscriptores pueden ocupar el mismo espectro, y los
esperamos – para los beneficios de interferencia promediar
aumente.
El mando de poder perfecto arrogante, el ruido más la
interferencia es ahora
Donde N es el número total de usuarios. El SNR se
vuelve
La capacidad máxima se logra si nosotros ajustamos el
mando de poder para que el SNR sea exactamente lo que necesita
ser para una proporción del error aceptable. Si nosotros
pusiéramos el lado de la mano izquierdo de (7) a ese
blanco SNR y resuelve para N, nosotros encontramos la
ecuación de capacidad básica para CDMA:
Usando los números para ES – 95A CDMA con la 9.6
proporción del kbps ponga, nosotros encontramos
O sobre N=32. El SNR designado de 6 dB es una estimación
nominal.
Una vez el mando de poder está disponible, el
diseñador del sistema y operador tienen la libertad para
transar calidad de
servicio por la capacidad ajustando el blanco de SNR. La nota
que la capacidad y SNR son recíprocos: una tres mejora del
dB en SNR un factor de dos pérdida incurre en la
capacidad.
Nosotros hemos descuidado la diferencia entre N y N-1 en (9).
Esto es conveniente en el matemática
de capacidad, y es normalmente razonable porque la capacidad es
así grande.
Hay factores que nosotros no hemos tenido en cuenta
todavía. Algunas de las cosas nosotros no hemos
considerado todavía realmente las ayudas; otros hirieron.
Pero en el equilibrio,
hay una mejora mayor encima de las tecnologías del
narrowband.
La capacidad sustentable es proporcional a la ganancia del
proceso,
reducido, por el SNR requerido. Mientras hay varias
consideraciones que nosotros tenemos todavía para
aparecer, hay ya una sugerencia del perfeccionamiento de
capacidad posible. Con Eb/N0 en el 3-9
rango del dB, ecuación (9) da una capacidad en el barrido
de 16-64 usuarios. En el mismo ancho de banda, un solo sector de
un solos AMPERIOS la célula
tiene sólo 2 cauces disponible.
La Capacidad Celular empotrada
La discusión que lleva a la ecuación (9) asume
sólo un la sola célula, sin la interferencia de las
células vecinas. Uno podría preguntar lo que se ha
ganado aquí. La capacidad de un AMPERIOS aislados de
la
célula igualmente es muy alto. Hay nada de hecho, que
detenerlo de usar todos los cauces si no hay
ningún vecino; reuse no se necesita. La capacidad de eso
totalmente poblado los AMPERIOS la célula aproximadamente
42 cauces serían (1.25 MHz / 30 kHz encauzan el espacio).
Esto no es muy diferente que el número que simplemente se
calculó para CDMA.
¿Así que de qué el punto es usando
CDMA?
Esto es donde la diferencia es grande . Para encontrar lo que
pasa con el vecino la interferencia celular, nosotros
tenemos que agregar esa interferencia en la ecuación (3)
anteriormente. Resulta que el fragmento de la interferencia del
eslabón inversa que viene de la célula del vecino
es aproximadamente 60% del propio – la interferencia celular. Y,
pretenciosamente, esta respuesta no es muy sensible a los
parámetros del modelo, con tal de que nosotros asumimos
que los móviles son el poder – controló
de una manera sensata.
Por hacer el cálculo,
nosotros introducimos apenas la frecuencia eficaz reuse factorice
F, definido como,
El efecto de la interferencia adicional puede llevarse a
través de matemáticas de capacidad reemplazando por
todas partes simplemente N en donde aparece por F *N. La
capacidad del polo, asumiendo ahora que todas las células
están igualmente cargadas, es ahora
De la ecuación (11), es evidente por qué nosotros
llamamos F el eficaz la frecuencia reusa el factor. Juega el
mismo papel en la
CDMA capacidad ecuación (11) que la frecuencia del
narrowband reusa el factor que K. Un omnidireccional la
célula de CDMA, incluso con otro – la interferencia
celular, tiene una capacidad más alta que un AMPERIOS la
célula por un factor de K/F = 7/1.6 o aproximadamente 4.4.
La mejora en una célula del sector es más aun
dramática porque la capacidad de CDMA es grandemente
sencillo por el sectorizacion. Es decir, (11) aplica a
uno el sector, con sólo modificaciones
pequeñas debido al goteo de la interferencia entre los
sectores, mientras los AMPERIOS hace la no ganancia del
sectorizacion. En este caso la ganancia es K/F = 21/1.6 o
aproximadamente 13 veces.
La voz Codificada
Porque la interferencia se promedia, algo que la lata se haga
para reducir el promedio transmitido que el poder refuerza la
capacidad. Un obvio el blanco para la tal optimización de
poder es el discurso
codificando. El discurso
humano es una fuente de información intermitente. Hace muchos
años se sugirió que el factor de actividad en la
conversación humana natural está en el rango de
35-40%. Si esa actividad el factor puede traducirse en el gating
de poder, entonces un aumento extenso en la capacidad, de
quizás dos veces o más es posible. Esto es de hecho
cumplido por los rasgos en las normas de la interface
aéreas y " el servicio de código de voz las normas
de la opción. La capacidad del polo se vuelve
Los principios de
CDMA
LA META DE
ESPECTRO del COBERTOR es un aumento substancial en el ancho de
banda de una información . Los ancho de banda aumentan,
mientras no necesario para la
comunicación,
puede mitigar los efectos dañinos de
interferencia.
Generalmente extender los sistemas del ESPECTRO entran en una de
dos categorías: la frecuencia conmutada (FH) o la
sucesión directa (DS). En ambos casos se requiere de la
sincronización de el transmisor y el receptor. Pueden
considerarse ambas formas como usar un pseudo – el portador del
azar, pero ellos crean a ese portador de maneras diferentes.
LA FRECUENCIA CONMUTADA es típicamente cumplida
estableciendo los sintetizadores de frecuencia en un pseudo – el
modelo del azar. Las referencias pueden ser consultadas para las
discusiones extensas de FH que no es una parte de anuncio
CDMA.
CDMA usa una forma de sucesión directa. La sucesión
directa es, en el ser, multiplicación de un forma de onda
de comunicación más convencionales por un
pseudoruido (PN) ±1 la sucesión binaria en el
transmisor.
Una segunda multiplicación por una réplica de la
misma ±1 sucesión en el receptor recupera el signo
original.
El ruido e interferencia, siendo el no correlativo con la
sucesión de PN, veáse el ruido y aumenta en el
ancho de banda cuando ellos alcanzan el descubridor. El signo a
la proporción del ruido puede reforzarse por el banda
angosta filtrándose, eso rechaza la mayoría del
poder de la interferencia. Se dice a menudo, con alguna licencia
poética porque el SNR se refuerza el para que llamó
procesando la ganancia W/R dónde W es el ancho de
banda del cobertor y R es la proporción de los datos.
Ésta es una verdad parcial. Un análisis cuidadoso se necesita determinar
con precisión la actuación. En ES – 95A CDMA W/R =
10 log(1.2288 MHz / 9600Hz) = 21 dB para los 9600 bps
.
El Acceso múltiple las Comunicaciones
Inalámbricas
Las metas de sistemas de comunicaciones de acceso
múltiples, celular y PCS, es:
Las agencias regulador han asignado el ancho de banda limitado a
estos servicios, para que las soluciones
deban lograr alto espectro, la eficacia, moderado por el
área de servicio de unidad, por MHz. los operadores
Celulares tienen 25 MHz cada uno, entre las dos direcciones de
comunicaciones. El servicio de PCS en los Estados Unidos
tiene tres 30 MHz y tres 10 asignaciones de MHz.
Las aplicaciones prácticas de sistemas celulares que
tienen centenares de cauces que se ha puesto práctico con
la disponibilidad de polveras de bolsillo, bajo – la frecuencia
del costo de los sintetizadores..
La solución celular, originalmente diseñada por los
laboratorios de Teléfono Bellsouth, en los años
setenta, hace uso de estaciones fijas múltiples, o
célular (el término célular a veces
se refiere al equipo, a veces al servicio, el área). Cada
sitio repara las estaciones del subscriptor dentro de una
limitada área geográfica.
El sistema original se llamó el Sistema del
Teléfono Móvil Avanzado, o Los AMPERIOS. es el
sistema que nosotros usamos a lo largo de América
del Norte. Los sistemas similares, con las variaciones ligeras,
es el Teléfono Móvil Nórdico (NMT) en
Escandinavia, y Total Acceso Comunicaciones Sistema (TACS)
usó en el Reino Unido, China, y otros
países. Las asignaciones espectrales están en los
800-900 de la región de MHz.
Varios cientos cauces están disponibles dentro de la
asignación del espectro. Un cauce de una estación
baja se usa para cada conversación. En el handoff, la
estación del subscriptor se dirige vía el
mensajería para discontinuar el uso del cauce viejo y pone
a punto al nuevo en que encontrará la nueva
célula.
La frecuencia Reusa
Central al concepto celular el concepto de frecuencia es reuse.
Aunque hay centenares de cauces disponible, si cada frecuencia se
asignó a sólo una capacidad del sistema celular,
total igualaría al el número total de cauces,
ajustado para que bloquea la probabilidad,:
sólo unos mil subscriptores por el sistema. Reusando los
cauces en el múltiplo células que el sistema puede
crecer sin los límites geográficos.
Reuse es extremamente dependiente en el hecho que la
atenuación del campo electromagnético en las bandas
celulares tiende a ser más rápida con la distancia
que está en el espacio libre. Los dimensiones han mostrado
repetidamente los decaimientos de intensidad de campo como
R-n, con 3 < n < 5. En n espacial libre = 2. De
hecho, se muestra
fácilmente que el concepto celular las faltas
completamente debido a interferencia que crece sin el
límite si la propagación es el espacio precisamente
libre.
Típico celular reuse (por – CDMA que es!) se racionaliza
fácilmente considerando un sistema idealizado. Si nosotros
asumimos que esa propagación es uniformemente
R-n, y ese límites de la célula
están en los puntos del equisional, entonces una
área de servicio de plano se cubre óptimamente por
el clásico hexagonal la serie de células…
Se usan siete juegos de
cauces. Este siete – la unidad celular se reproduce entonces
encima del área de servicio.
Ninguna célula similarmente coloreada es adyacente, y por
consiguiente no hay ninguna célula adyacente que usa el
mismo cauce. Mientras los sistemas reales no se parezca
éstos en la vida idealizado hexagonal de un avión,
los siete – la manera reusa es típico de eso
logrado en la práctica.
La capacidad de un K – la manera reusa el modelo simplemente es
el número total de cauces disponibles divididos por K. Con
K=7 y 416 cauces, hay aproximadamente 57 cauces disponible por la
célula. A una carga ofrecida típica de 0.05 Erlangs
por el subscriptor, cada sitio apoya a aproximadamente 1140
subscriptores.
La vida es, claro, mucho más complicado que este cuadro
simple, ¡pero los números están en el estudio
correcto!
La antena Sectorización
Los cuadros sobre asume que las células están
usando el omnidireccional las antenas.
Podría esperarse que la capacidad del sistema pudiera
aumentarse por el sectorización de la antena. Los sitios
son de hecho los sectores por los operadores, normalmente tres –
las maneras. Es decir, cada sitio está provisto con tres
juegos de las
antenas
direccionales, con sus sitios separados por 120°.
Desgraciadamente el sectorización no hace en la
primacía de la práctica a un aumento en la
capacidad. La razón es que el sector – a – el aislamiento
del sector, a menudo ningún más de unos dB, es
insuficiente garantizar la interferencia aceptablemente baja.
Sólo en parte es esta deuda al frente pobre – a –
atrás la proporción de las antenas. El los
variaciones de propagación electromagnética en el
mundo real también conspiran para mezclar los signos entre
los sectores. El resultado práctico de
sectorización es sólo un aumento en el fondos
debido a la ganancia delantera aumentada de la antena
direccional. Nada se gana en reuse. El mismo siete – la manera la
célula reusa que el modelo aplica en las células
del sector como en las células del omnidireccional. Visto
del punto de vista de sectores, el reuse es K = 7 *3 = 21, no,
7.
El Espectro de Cobertor de Sucesión directo
El espectro de cobertor de sucesión directa altera las
estadísticas de descubrimiento de un
sistema de comunicación. El resultado es la interferencia
que promedia la propiedad que
asumimos al hacer las estimaciones de capacidad del sistema. El
intento aquí es hacer el modelo matemático
correcto, o por lo menos para perfilar los pasos del análisis.
El CDMA extender comercial es la cuadratura y marcha atrás
los cauces. Como un preludio al análisis de ese sistema
nosotros consideramos primero El BPSK extendiendo. La
extensión al caso de QPSK es una vez fácil que
nosotros tenemos el BPSK los resultados.
Pseudo – Azar que Extiende las Sucesiones
En esta sección nosotros aproximamos el PN extendiendo
binario real las sucesiones por un Bernoulli ideal, la
sucesión con los resultados probables. Ése es Pr[0]
= Pr[1] = 1/2, con todos los ensayos
independiente. Trazando el (0, 1) la sucesión a un (+1,
-1) la sucesión de la modulación
discreta {unn}, la auto-correlación del
último es una función
que es
Las sucesiones reales tienen fuera de – las correlaciones de
tiempo de el orden de 1/N, dónde N es la longitud de la
sucesión.
Las representaciones alternativas
En los transmisores la manera más conveniente de imponer
los datos del modulo está normalmente – dos suma, en
convencional binario – la lógica
estimada. En el mundo analógico esos valores
binarios se representan por los signos bipolares. El modulo – dos
suma binaria es equivalente al análogo la
multiplicación por ±1, con tal de que los 1
mapas binarios
a bipolar -1 y los 0 mapas binarios a
+1.
También nos referiremos a los modulador-demoduladores
de impulso. El modulador-demodulador de impulso acepta un
binario – la entrada estimada, pero produce un el rendimiento de
impulso bipolar.
Estas representaciones alternativas no deben causar
confusión. Ello surge bastante a menudo que no llamaremos
la atención específicamente a
ellos.
La sincronización
Para los propósitos de este análisis se asume ese
tiempo y la sincronización de frecuencia se ha logrado por
medios que no se hablarán por ahora.
Una Nota en las Diferencias entre los modelos analizados
aquí y la realidad…
El Cauce de CDMA delantero. El modelo de QPSK que se
consideró aquí es similar al Cauce de CDMA
Delantero excepto que se descuidó la canalización
ortogonal. Nosotros asumimos aquí que las sucesiones
extendidas son completamente correlativas entre los
usuarios. Hay dos consecuencias de esta afirmación.
Primero, significa que los usuarios activos en varios
de los cauces de una estación baja interfieren entre si.
Segundo, significa que las expectativas de las amplitudes de
descubrimiento de astilla
sólo dependen adelante del usuario que se dirige, y
no tiene ninguna contribución de los otros usuarios.
Nada de ésto es verdad en el Cauce de CDMA realmente
Delantero. Primero, no sólo que las sucesiones extendidas
están puestas en correlación, ellos están
específicamente diseñados para ser
ortogonales encima del plano de 64 astillas,
qué es el plano de un FEC código símbolo.
Esto significa que se ponen en correlación las condiciones
de la interferencia de semejante manera que cuando las amplitudes
se suma para hacer un símbolo del código suave.
Segundo, hay una contribución a la amplitud de
todos el código que encauza. Precisamente es esa
la propiedad que
nos permite separar los cauces del código en el
receptor.
El efecto del canalización ortogonal es reducir la
interferencia mutua entre los usuarios. Mientras la
cancelación no es perfecta en un sistema real , ayuda, y
contribuye un poco a la capacidad
delantera.
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