Mini-shporka CDMA
CDMA (Code Division Multiple Access) - цифрова безпровідна технологія, розроблена і вперше упроваджена QUALCOMM. CDMA конвертує мову в цифрову інформацію, яка потім пересилається як радіосигнал по безпровідній мережі. Використовуючи унікальний код для розрізнення кожної окремої соти, CDMA дає можливість безлічі користувачів одночасно "ділити" ефір - без атмосферних перешкод, "перетину" розмов або інтерференції.
Зміст
Принципи побудови мереж CDMA
Загальні відомості
Система CDMA побудована по методу прямого розширення спектру частот на основі використання 64 видів псевдовипадкових послідовностей (ПСП), сформованих згідно із законом функцій Уолша. Мовні повідомлення передаються за допомогою мовоперетворюючого пристрою з алгоритмом Celр. Використання системи переривистої передачі мови на основі детектора активності мови і вокодера з алгоритмом CELP у поєднанні із змінною швидкістю перетворення аналогового мовного сигналу в цифровій сприяє зниженню взаємних перешкод в мережі і збільшенню її ємкості. Це відбувається через те, що абонентський термінал (АТ) випромінює сигнал тільки на інтервалах активності мови, які складають близько 35% тривалості розмови. На лінії від базової станції до абонентського терміналу ("вниз") адресною ознакою кодового каналу служить одна з 64 ортогональних функцій Уолша, а на лінії "вгору" - квазіортогональні довгі ПСП. Зв'язок в системі CDMA організовується за стільниковим принципом з використанням всіх типових елементів стільникової мережі рухливого радіозв'язку. При відношенні енергії інформаційного символу до спектральної щільності шуму 7...8 дб і допустимій частоті помилок 1% можна організувати 60 активних каналів на трьохсекторну стільнику. Для синхронізації роботи мережі використовуються сигнали, що приймаються з радіонавігаційних супутників GPS за допомогою спеціального приймача, що входить до складу базової станції (БС).
Діапазон робочих частот від АТ до БС лежить в межах 824-849 Мгц, а у зворотному напрямі - в межах 869-894 Мгц. Таким чином, дуплексне рознесення рівне 45 Мгц. Спільна смуга частот кожного радіоканалу - 1,23 Мгц. По краях робочого діапазону частот, виділеного операторові мережі CDMA, рекомендується передбачити наявність захисних смуг. Якщо по сусідству працює система AMPS, ширина захисної смуги повинна складати 270 кгц, якщо яка-небудь інша система зв'язку - захисну смугу слід збільшити до половини основної смуги, тобто до 615 кгц. Стандарт CDMA дає можливість використовувати одну і ту ж частоту, що несе, по всій мережі у всіх сотах. Коефіцієнт повторного використання частоти для CDMA дорівнює 1.
Переваги та недоліки стандарту
Переваги
Система безпровідного доступу, побудована за технологією CDMA, забезпечує стандартний набір мовних і немовних послуг, типовий для цифрових стільникових систем другого покоління. Цей набір включає передачу мови з високою якістю, передачу даних і факсограмм, а також додаткові послуги: переклад з'єднання на іншого абонента, конференц-зв'язок і голосову пошту. Проте описані вище принципи побудови системи CDMA визначають наступні її переваги перед іншими стандартами стільникового зв'язку, роблячи цю технологію привабливішою як для операторів, так і для абонентів. Технологія CDMA забезпечує велику ємкість мережі в порівнянні з іншими відомими технологіями побудови стільникових мереж за рахунок як більшого числа каналів на 1 Мгц виділеної смуги частот, так і повторного використання каналів зв'язку на даній території. Наприклад, допустиме співвідношення сигнал/перешкода в каналах GSM складає 9 дб, в аналогових каналах - 17...18 дб. Це дозволяє забезпечити повторне використання частот при меншому територіальному рознесенні базових станцій і тим самим збільшити ємкість мереж GSM приблизно удвічі в порівнянні з аналоговим стандартом TAGS, а при використанні напівшвидкісного мовного кодека - в чотири-п'ять раз. Стандарт CDMA дає можливість використовувати одну і ту ж частоту по всій мережі у всіх сотах. Ємкість в даному випадку збільшиться по відношенню до AMPS до десяти разів. До додаткового підвищення ємкості приводить і використання детектора активності мови і вокодера з алгоритмом CELP. Порівняльні характеристики систем стандартів CDMA і TDMA приведені в таблиці.
Використання у всіх сотах однієї і тієї ж частоти приводить, по суті, до виключення необхідності частотного планерування при проектуванні мережі. Планерування зводиться до того, щоб соти за розміром були приблизно однакові. Крім того, технологія обробки сигналу з ефектом багатопроменевого поширення підвищує інтенсивність сигналу, дозволяючи збільшити розмір соти.
Оскільки в технології CDMA інформація розподілена по широкому спектру і кодована, сигнал важко виявити і прослухати. Тобто технологія безпечніша в порівнянні з іншими стільниковими системами з точки зору захисту інформації. Кодування мовних сигналів із змінною швидкістю дозволяє мовним бітам передаватися з тією швидкістю, яка необхідна для забезпечення високої якості мови. Це економить заряд батареї мобільного телефону, збільшуючи тривалість розмови. До цього ж приводить пониження потужності АТ до мінімально необхідною для роботи в мережі. Додатковою перевагою є велика екологічна безпека системи (випромінювана потужність мінімальна і, крім того, розподілена по широкому спектру частот). Реалізація "м'якого" переходу з соти в стільнику (з сектора в сектор) виключає переривання розмови при перетині абонентом кордону соти.
Недоліки
Недоліків у CDMA небагато, хоча на вирішення деяких проблем знадобився не один десяток років. Головним стримуючим фактором її практичного застосування довгі роки була, як уже зазначалося, складність обладнання. І хоча поява [DSP-процесорів][1] призвело до деякого його спрощення, коло виробників, яким до снаги створювати таку апаратуру (особливо базові станції), не назвеш широким.
Інший недолік - виникнення взаємних перешкод, що погіршують умови прийому при зростанні числа активних абонентів, що позначається на зв'язку периферійних віддалених абонентських станцій. Так, у міру збільшення завантаження системи можуть зменшуватися розміри зони обслуговування і погіршуватися завадової обстановка («дихання» соти, cell breathing). Головні ж камені спотикання на шляху впровадження технології CDMA - висока чутливість до розкиду потужностей абонентських станцій і складність синхронізації базових станцій. Перша з цих проблем була вирішена за рахунок створення унікальної високоточної системи управління потужністю (крок 0,5-1 дБ, швидкість 0,8 або 1,6 кбіт / с), а друга - за допомогою сигналів GPS.
Для підвищення якості зв'язку однієї абонентської станції за допомогою м'якого перемикання каналів потрібно одночасно виділяти для неї два або більше каналів, що знижує пропускну здатність загального каналу радіозв'язку. Нарешті, для користувачів серйозним недоліком є необхідність виділення операторам CDMA-мереж широких ділянок спектра
Відмінності стандарту CDMA від інших цифрових технологій
Висока якість зв'язку
Екологічність - безпека для здоров'я людини
Висока швидкість передачі даних
Конфіденційність
Завадостійкість
Економічність
| Діапазон частот передачі MS | 824,040 – 848, 860 Мгц |
| Діапазон частот передачі BTS | 869,040 – 893,970 мгц |
| Відносна нестабільність несучої частоти BTS | +/- 5*10^-8 |
| Відносна нестабільність несучої частоти MS | +/- 2,5*10^-6 |
| Вид модуляції несучої частоти | QPSK(BTS), O-QPSK(MS) |
|
Ширина спектра випромінюваного cигнала: : за рівнем мінус 3 Дб за рівнем мінус 40 Дб
|
1,25 Мгц 1,50 Мгц |
| Тактова частота ПСП М-функції | 1,2288 Мгц |
| Кількість каналів BTS на 1 несучої частоті |
1 пілот-канал 1 канал синхронізації 7 каналів персонально дзвінка 55 каналів зв'язку |
| Кількість каналів MS |
1 канал доступу 1 канал зв'язку |
|
Швидкість передачі даних: У каналі синхронізації У каналі перс.визова і доступу У каналах зв'язку |
1200 бит/с 9600, 4800 бит/с 9600, 4800, 2400, 1200 бит/с |
| Кодування в каналах передачі BTS | Зверточний код R=1/2, К=9 |
| Кодування в каналах передачі MS | Зверточний код R=1/3, K=9 |
| Необхідне для прийому відношення енергії біта інформації | 6-7 дБ |
| Максимальна ефективна випромінювана потужність BTS | 50 Вт |
| Максимально ефективна випромінювана потужність MS | 6,3 – 1,0 Вт |
Стійкість зв'язку
Зв'язок у зоні покриття CDMA, як правило, більш стійка, ніж у інших Cтандартів. Пояснюється це властивостями зв'язку в стандарті CDMA. По-перше, це велика перешкодозахищеність, яку сигнал набуває внаслідок дуже широкого спектру сигналу (1,25 МГц). Такому сигналу не страшні перешкоди промислового походження (наприклад автомобілі), так як їх спектр набагато вужчий і нездатний перекрити сигнал CDMA. По-друге, від абонента, що розмовляє по телефону стандарту CDMA, сигнал приймається не однією базовою станцією, як в інших стандартах, а двома чи навіть трьома найближчими до нього. Це дає ряд переваг: Перше: при переміщенні з соти в стільнику відбувається плавна естафетна передача абонента від однієї базової станції до іншої, таким чином виключаються перерви зв'язку при русі. Друге: підтримуючи зв'язок одночасно з двома-трьома базовими станціями, вибирається найкращий сигнал. Більш того, якщо жоден канал не забезпечує належної якості, то сигнал будується з «поганих» складових, в сумі дають хороший результат. Типовий приклад: у підземному переході, де телефони GSM, NMT або DAMPS втрачають зв'язок, телефон CDMA, вловлюючи багаторазово відбиті сигнали, що приходять з різних напрямків, може впевнено тримати зв'язок.
Питання:
1. Які переваги у CDMA над GSM?
До переваг CDMA над GSM відносять наступне
- Висока якість зв'язку
- Екологічність - безпека для здоров'я людини
- Висока швидкість передачі даних
- Конфіденційність
- Завадостійкість
- Економічність
Детальніше описано тут
2. У чому відмінність між FDMA, TDMA та CDMA?
Йдеться про технології мультиплексування, а не про окремі стандарти:
- FDMA (Frequency Division Multiple Access) - частотний поділ каналу
- TDMA (Time division multiple access) - часовий поділ каналу
- CDMA (Code Division Multiple Access) - кодове розділення каналу
