Cdma-quick-guide
CDMA-はじめに
CDMAとは何ですか？
- C ode D ivision M ultiple A * ccess（CDMA）は、モバイル通信に使用されるデジタル携帯電話技術です。 CDMAは、cdmaOne、CDMA2000、WCDMAなどのアクセス方法が構築される基盤です。 CDMAセルラーシステムはFDMAおよびTDMAよりも優れていると見なされているため、CDMAが効率的で堅牢で安全な無線通信システムの構築に重要な役割を果たすのはこのためです。
簡単なアナロジー
CDMAの概念を理解するために簡単なアナロジーを見てみましょう。 教室に集まった数人の生徒が同時に話したいと思っているとします。 全員が同時に話し始めた場合、何も聞こえません。 交代で話すか、異なる言語を使用して通信する必要があります。
2番目のオプションはCDMAと非常によく似ています。同じ言語を話す学生は互いに理解できますが、他の言語はノイズとして認識されて拒否されます。 同様に、無線CDMAでは、ユーザーの各グループに共有コードが与えられます。 多くのコードが同じチャネルを占有しますが、特定のコードに関連付けられたユーザーのみが通信できます。
CDMAの顕著な特徴
スペクトラム拡散技術に基づいているCDMAは、次の顕著な特徴を持っています-
- CDMAでは、すべてのチャネルが利用可能なスペクトルをすべて使用します。
- 個々の会話は、擬似ランダムデジタルシーケンスでエンコードされ、広い周波数範囲を使用して送信されます。
- CDMAは、音声通信とデータ通信の容量を常に向上させ、より多くの加入者がいつでも接続できるようにします。
- CDMAは、3Gテクノロジーが構築される一般的なプラットフォームです。 3Gの場合、CDMAは1x EV-DOおよびEV-DVを使用します。
第三世代標準
CDMA2000は、周波数分割多重化マルチキャリア（FDD-MC）モードを使用します。 ここで、マルチキャリアとは、N個の既存のIS-95キャリアにオーバーレイされるか、占有されていないスペクトルに展開されるN×1.25 MHzチャネルを意味します。 CDMA2000に含まれるもの-
- 1x — 1.2288 Mcpsの拡散率を使用します。
- 3x — 3×1.2288 Mcpsまたは3.6864 Mcpsの拡散率を使用します。
- 1xEV-DO（1x Evolution –データ最適化）—データに最適化された拡散率1.2288 Mcpsを使用します。
- WCDMA/FDD-DS —広帯域CDMA（WCDMA）周波数分割二重化-直接シーケンス拡散（FDD-DS）モード。 これには、単一の5 MHzチャネルがあります。 WCDMAは、チャネルごとに単一のキャリアを使用し、3.84 Mcpsの拡散率を使用します。
CDMA開発グループ（CDG）
1993年12月に設立されたCDMA開発グループ（CDG）は、企業の国際的なコンソーシアムです。 高度な無線通信システムの成長と進化をリードするために連携します。
CDGは、サービスプロバイダー、インフラストラクチャメーカー、デバイスベンダー、テスト機器ベンダー、アプリケーション開発者、コンテンツプロバイダーで構成されています。 そのメンバーは、補完システムCDMA2000および4Gの開発のための技術要件を共同で定義します。 さらに、他の新しいワイヤレステクノロジーとの相互運用性は、世界中の消費者や企業に対するワイヤレス製品およびサービスの可用性を高めることを目的としています。
IMT-2000システム
CDMA-チャンネル
CDMAチャネルは、フォワードチャネルとリバースチャネルに大きく分類できます。 この章では、これらのチャネルの機能について説明します。
順方向チャネル
順方向チャネルは、通信またはモバイルからセルへのダウンリンクパスの方向です。 次のチャネルが含まれています-
- パイロットチャネル-パイロットチャネルは参照チャネルです。 移動局を使用して時刻を取得し、コヒーレント復調の位相基準として使用します。 各アクティブCDMA周波数で各基地局によって継続的に送信されます。 そして、各移動局はこの信号を継続的に追跡します。
- 同期チャネル-同期チャネルは、時間とシステム構成に関する情報をモバイルステーションに提供する単一の繰り返しメッセージを伝送します。 同様に、移動局は短いコードに同期することにより正確なシステム時間を持つことができます。
- ページングチャネル-ページングチャネルの主な目的は、ページ、つまり着信コールの通知をモバイルステーションに送信することです。 基地局はこれらのページを使用して、システムのオーバーヘッド情報と移動局固有のメッセージを送信します。
- Forward Traffic Channel -Forward Traffic Channelはコードチャネルです。 通常、音声および信号トラフィックを個々のユーザーに割り当てるために使用されます。
リバースチャンネル
リバースチャネルは、モバイルからセルへの通信方向またはアップリンクパスです。 それは次のチャネルで構成されています-
- アクセスチャネル-アクセスチャネルは、基地局との通信を確立するため、またはページングチャネルメッセージに応答するために、移動局によって使用されます。 アクセスチャネルは、呼び出し、ページへの応答、登録などの短いシグナリングメッセージ交換に使用されます。
- リバーストラフィックチャネル-リバーストラフィックチャネルは、個々のユーザーが実際の通話で使用し、単一のモバイルステーションから1つ以上のベースステーションにトラフィックを送信します。
CDMA-複数のアクセス方法
FDDモードまたはTDDモードのいずれかで動作する可能性は、さまざまな地域での周波数割り当てに従って利用可能なスペクトルを効率的に使用するために許可されます。
周波数分割二重
アップリンクとダウンリンクの送信が2つの別々の周波数帯域を使用する二重方式-
- アップリンク-1920 MHz〜1980 MHz
- ダウンリンク-2110 MHz〜2170 MHz
- 帯域幅-各キャリアは5 MHzの広帯域の中心に位置しています
チャンネル分離
調整可能な5 MHzの公称値。
チャンネルラスター
200 kHz（中心周波数は200 kHzの倍数でなければなりません）。
Tx-Rx周波数分離
190 MHzの公称値。 この値は、固定または可変（最小134.8および最大245.2 MHz）のいずれかです。
チャンネル番号
搬送周波数は、UTRA絶対無線周波数チャネル番号（UARFCN）によって指定されます。 この番号は、ネットワーク（BCアップリンクおよびダウンリンク）によってBCCH論理チャネルに送信され、Nu = 5 *（周波数アップリンクMHz）およびND = 5 *（周波数ダウンリンクMHz）で定義されます。
時分割デュプレックス
時分割デュプレックスは、同期化された時間間隔を使用して、アップリンクとダウンリンクの送信を同じ周波数で伝送する技術です。 キャリアは5 MHz帯域を使用しますが、3GPP（1.28 Mcps）で検討中の低チップレートソリューションがあります。 TDDで使用可能な周波数帯域は、1900〜1920 MHzおよび2010〜2025 MHzです。
無線リンクの二重方式
時分割デュプレックスの場合、順方向リンク周波数は逆方向リンク周波数と同じです。 各リンクでは、ピンポンゲームのように、信号が交互に連続的に送信されます。
TDDシステムの例
TDDは、送信と受信の両方に単一の周波数帯域を使用します。 さらに、送信操作と受信操作に別のタイムスロットを割り当てることにより、帯域を共有します。 送信される情報は、ビットシリアル形式の音声、ビデオ、またはコンピューターデータです。 各時間間隔は1バイトの長さにすることも、数バイトの一部にすることもできます。
TDDは、送信局と受信局のデータを経時的に交互に切り替えます。 タイムスロットは可変長にすることができます。 高速データの性質により、通信側は送信が断続的であることを意味することはできません。 同時として表示される伝送は、実際には互いに競合しています。 デジタルでアナログ音声に変換されるため、全二重ではないとは言えません。
一部のTDDシステムでは、代替の時間間隔は同じ期間であるか、DLとULの両方を持ちます。ただし、システムは対称的な50/50である必要はありません。 システムは必要に応じて非対称にすることができます。
たとえば、インターネットにアクセスしているとき、通常、ダウンロード速度はアップロード速度よりも高くなります。 ほとんどの機器は、ダウンロード速度がアップロード速度よりも速い非同期モードで動作します。 ダウンロード速度がアップロード速度よりも速い場合、アップロードに必要なタイムスロットは少なくなります。 一部のTDD形式では、時間間隔または期間の数が必要に応じてオンザフライで変更される場合、動的な帯域幅割り当てが提供されます。
TDDの本当の利点は、周波数スペクトルの単一チャネルのみであり、タイムスロットを使用して間隔が発生するため、バンドガードやチャネル分離が不要であることです。 欠点は、TDDの実装を成功させるにはタイミングシステムが必要なことです。 時間間隔が他の時間間隔と重なったり干渉したりしないようにするには、送信機と受信機の両方に対する正確なタイミングが必要です。
タイミングは、多くの場合、GPS原子時計標準固有の派生物に同期されます。 重複を避けるために、タイムスロット間でもガード時間が必要です。 この時間は、一般に、通信チャネルでの送受信処理時間（送受信切り替え時間）および伝送遅延（遅延）に等しくなります。
周波数分割二重
周波数分割複信（FDD）では、順方向リンク周波数は逆方向リンク周波数と同じではありません。 各リンクでは、信号が連続して並行して送信されます。
FDDシステムの例
FDDでは、アップリンクチャネルとダウンリンクチャネルに2つの対称的なスペクトルセグメントが必要です。
このように近接して同時に動作する送信機と受信機を備えた携帯電話では、受信機は送信機からの信号をできるだけフィルタリングする必要があります。 スペクトルの分離、最も効果的なフィルター。
FDDは、一般に必要なTDDスペクトルの2倍の周波数スペクトルを使用します。 さらに、チャネルの送信と受信の間に適切なスペクトル分離が必要です。 これらのバンドは言い続ける-それは使用できない、彼らは不要です。 スペクトルの不足とコストを考えると、それらは本当の欠点です。
FDDの使用
FDDはさまざまな携帯電話システムで広く使用されています。 一部のシステムでは、869〜894 MHzの帯域が、セルサイトタワーからデバイスへのダウンリンク（DL）スペクトルとして使用されます。 また、824〜849 MHzの帯域は、セルサイトのハンドセットのアップリンク（UL）スペクトルとして使用されます。
FDDは、ケーブルTVシステムのように、送信および受信チャネルにケーブルスペクトルの異なる部分が与えられているケーブルでも動作します。 また、フィルターを使用してチャネルを分離します。
FDDの欠点
FDDの欠点は、複数のアンテナ、複数の入出力（MIMO）、ビームフォーミングなどの特別な技術が許可されないことです。 これらのテクノロジーは、データレートを向上させるための新しい戦略であるLong Term Evolution（LTE）4G携帯電話の重要な要素です。 両方のアンテナスペクトルをカバーするのに十分な帯域幅を確保することは困難です。 回路の複雑な動的調整が必要です。
複数のアクセス方法
無線チャネルは、地理的領域の複数のユーザーが共有する通信媒体です。 移動局は、周波数リソースが情報フローを送信するために互いに競合しています。 複数のユーザーの同時アクセスを制御する他の手段がないと、衝突が発生する可能性があります。 衝突は携帯電話などの接続指向の通信には望ましくないため、個人/モバイル加入者ステーションには、要求に応じて専用チャネルを割り当てる必要があります。
すべてのユーザーでワイヤレスリソースを共有するモバイル通信は、ユーザーを識別するために通信する必要があります。 ユーザーを識別しながら、受信局で複数の送信局の電波を受信する「マルチアクセス」（Multiple Access）と呼ばれます（次の画像を参照）。
FDMA-テクノロジー
周波数分割多重アクセス（FDMA）は、最も一般的なアナログ多重アクセス方式の1つです。 各会話が異なる周波数で伝送されるように、周波数帯域は等しい帯域幅のチャネルに分割されます（下図に示すように_）。
FDMAの概要
FDMA方式では、チャネル間のクロストークを最小限に抑えるために、隣接する信号スペクトル間でガードバンドが使用されます。 特定の周波数帯域が1人に与えられ、受信側の各周波数を識別することで受信されます。 アナログ携帯電話の第一世代でよく使用されます。
FDMAの利点
FDMAシステムは、平均遅延スプレッドと比較して低ビットレート（大きなシンボル時間）を使用するため、次の利点があります-
- ビットレート情報を削減し、効率的な数値コードを使用すると容量が増加します。
- コストを削減し、シンボル間干渉（ISI）を低減します
- イコライゼーションは必要ありません。
- FDMAシステムは簡単に実装できます。 システムは、音声エンコーダとビットレートの削減に関する改善点を簡単に組み込むことができるように構成できます。
- 送信は連続的であるため、同期とフレーミングに必要なビット数は少なくなります。
FDMAの欠点
FDMAにはいくつかの利点がありますが、以下にリストされているいくつかの欠点もあります-
- アナログシステムとそれほど違いはありません。容量の改善は、信号対干渉の低減、または信号対雑音比（SNR）に依存します。
- チャネルごとの最大流量は固定されており、小さくなっています。
- ガードバンドは容量の無駄につながります。
- ハードウェアは狭帯域フィルターを意味しますが、これはVLSIでは実現できないため、コストが増加します。
TDMA-テクノロジー
時分割多元接続（TDMA）は、デジタル携帯電話通信技術です。 これにより、多くのユーザーが干渉せずに同じ周波数を共有できます。 その技術は、信号を異なるタイムスロットに分割し、データ伝送容量を増やします。
TDMAの概要
時分割多重アクセス（TDMA）は、送信機と受信機の間の正確な同期を必要とするため、複雑な技術です。 TDMAは、デジタル移動無線システムで使用されます。 個々の移動局は、時間間隔を排他的に使用する周波数を周期的に割り当てます。
ほとんどの場合、一定期間のシステム帯域幅全体がステーションに割り当てられていません。 ただし、システムの周波数はサブバンドに分割され、各サブバンドでの多重アクセスにはTDMAが使用されます。 サブバンドは「キャリア周波数」と呼ばれます。 この手法を使用するモバイルシステムは、*マルチキャリアシステム*と呼ばれます。
次の例では、3人のユーザーが周波数帯域を共有しています。 各ユーザーには、データを送受信するための明確な*タイムスロット*が割り当てられます。 この例では、ユーザー 'B' はユーザー 'A、' の後に送信し、ユーザー 'C' はその後送信します。 このように、ピーク電力はバースト通信により問題となり、より大きくなります。
FDMAおよびTDMA
これはマルチキャリアTDMAシステムです。 25 MHzの周波数範囲は、各kHzの124の単一チェーン（キャリア周波数200）帯域幅を保持します。これらの各周波数チャネルには、8つのTDMA会話チャネルが含まれます。 したがって、移動局に割り当てられたタイムスロットと周波数のシーケンスは、TDMAシステムの物理チャネルです。 各タイムスロットで、移動局はデータパケットを送信します。
移動局のタイムスロットに割り当てられた期間も、キャリア周波数上のTDMAチャネルの数を決定します。 タイムスロットの期間は、いわゆるTDMAフレームで結合されます。 キャリア周波数で送信されるTDMA信号は通常、FDMA信号よりも多くの帯域幅を必要とします。 複数回使用するため、総データレートはさらに高くなります。
TDMAの利点
ここにTDMAのいくつかの注目すべき利点のリストがあります-
- 柔軟な料金を許可します（つまり、 複数のスロットをユーザーに割り当てることができます。たとえば、各時間間隔は32Kbpsに変換され、ユーザーにはフレームごとに2つの64 Kbpsスロットが割り当てられます）。
- 突発的または可変ビットレートのトラフィックに耐えることができます。 ユーザーに割り当てられたスロットの数は、フレームごとに変更できます（たとえば、フレーム1に2つのスロット、フレーム2に3つのスロット、フレーム3に1つのスロット、ノッチ4のフレーム0など）。
- 広帯域システムにガードバンドは不要です。
- 広帯域システムに狭帯域フィルターは必要ありません。
TDMAの欠点
TDMAの欠点は次のとおりです-
- ブロードバンドシステムの高いデータレートには、複雑なイコライゼーションが必要です。
- バーストモードのため、同期と監視には多数の追加ビットが必要です。
- 不正確になるまでの時間に対応するには、各スロットで呼び出し時間が必要です（クロックが不安定なため）。
- 高ビットレートで動作する電子機器はエネルギー消費を増加させます。
- 短いスロット内で同期するには、複雑な信号処理が必要です。
CDMA-テクノロジー
Code Division Multiple Access（CDMA）は、さまざまな信号が単一の伝送チャネルを占有するのを容易にする一種の多重化です。 利用可能な帯域幅の使用を最適化します。 この技術は一般に、800 MHz〜1.9 GHzの帯域の超高周波（UHF）携帯電話システムで使用されます。
CDMAの概要
コード分割多重アクセスシステムは、時間と周波数の多重化とは大きく異なります。 このシステムでは、ユーザーは期間全体にわたって帯域幅全体にアクセスできます。 基本的な原則は、異なるCDMAコードを使用して、異なるユーザーを区別することです。
一般的に使用される手法は、直接シーケンス拡散スペクトル変調（DS-CDMA）、周波数ホッピング、または混合CDMA検出（JDCDMA）です。 ここでは、広い帯域幅に広がる信号が生成されます。 *拡散コード*と呼ばれるコードは、このアクションを実行するために使用されます。 互いに直交するコードのグループを使用すると、異なる直交コードを持つ他の多くの信号の存在下で、特定のコードを持つ信号を選択できます。
CDMAの仕組み
CDMAでは、2つのPNコードで各音声パケットを処理することにより、1.2288 MHzチャネルで最大61人の同時ユーザーを許可します。 コールと理論上の限界を区別するために利用できる64のウォルシュコードがあります。 操作上の制限と品質の問題により、コールの最大数はこの値よりもやや少なくなります。
実際、さまざまな拡散コードを持つ多くのさまざまな「信号」ベースバンドを同じキャリアで変調して、さまざまなユーザーをサポートできます。 異なる直交コードを使用すると、信号間の干渉が最小限に抑えられます。 逆に、信号が複数の移動局から受信されると、基地局は異なる直交拡散コードを持つため、それぞれを分離できます。
次の図は、CDMAシステムの技術を示しています。 伝播中に、すべてのユーザーの信号を混合しましたが、それにより、受信側の送信時に使用されたコードと同じコードを使用します。 各ユーザーの信号のみを取り出すことができます。
CDMA容量
CDMAの容量を決定する要因は次のとおりです-
- 処理ゲイン
- 信号対雑音比
- 音声アクティビティ係数
- 周波数再利用効率
CDMAの容量はソフトで、CDMAは各周波数ですべてのユーザーを持ち、ユーザーはコードで区切られています。 つまり、CDMAはノイズと干渉の存在下で動作します。
さらに、隣接するセルは同じ周波数を使用するため、再利用はできません。 したがって、CDMAキャパシティの計算は非常に簡単なはずです。 セルにコードチャネルがなく、セルが乗算されていません。 しかし、それはそれほど単純ではありません。 使用可能なコードチャネルは64ですが、CDMA周波数は同じであるため、単一の時間を使用できない場合があります。
一元化された方法
- CDMAで使用される帯域は824 MHz〜894 MHz（50 MHz + 20 MHz分離）です。
- 周波数チャネルはコードチャネルに分割されます。
- 1.25 MHzのFDMAチャネルは64コードチャネルに分割されます。
処理ゲイン
CDMAはスペクトラム拡散技術です。 各データビットは、コードシーケンスによって拡散されます。 つまり、ビットあたりのエネルギーも増加します。 これは、これが得られることを意味します。
P（ゲイン）= 10log（W/R）
Wはスプレッドレート
Rはデータレート
CDMA P（ゲイン）= 10 log（1228800/9600）= 21dBの場合
これはゲイン係数であり、実際のデータ伝播速度です。 平均的に、典型的な送信条件では、音声の適切な品質を得るために7 dBの信号対雑音比が必要です。
比率に換算すると、信号はノイズの5倍強くなければなりません。
実際の処理ゲイン= P（ゲイン）-SNR
21 – 7 = 14dB
CDMAは可変レートコーダーを使用します
音声アクティビティ係数0.4は、-4dBと見なされます。
したがって、CDMAには100％の周波数再利用があります。 周囲のセルで同じ周波数を使用すると、追加の干渉が発生します。
*CDMA周波数では、再利用効率は0.67（70％eff。）= -1.73dB* ですCDMAの利点
CDMAにはソフトキャパシティがあります。 コードの数が多いほど、ユーザーの数は多くなります。 次の利点があります-
- CDMAは、遠近効果の影響を受けるため、厳密な電力制御が必要です。 言い換えれば、同じ電力で送信している基地局の近くのユーザーは、後者の信号をdrれさせます。 すべての信号は、受信機でほぼ等しいパワーを持っている必要があります
- レーキレシーバーを使用すると、信号の受信を改善できます。 信号（マルチパス信号）の時間（チップ以降）の遅延バージョンを収集し、ビットレベルでの判断に使用できます。
- 柔軟な転送を使用できます。 モバイル基地局は、オペレータを変更せずに切り替えることができます。 2つの基地局はモバイル信号を受信し、モバイルは2つの基地局から信号を受信します。
- 送信バースト-干渉を減らします。
CDMAの欠点
CDMAを使用することの欠点は次のとおりです-
- コード長は慎重に選択する必要があります。 長いコード長は遅延を誘発したり、干渉を引き起こす可能性があります。
- 時刻の同期が必要です。
- 段階的な転送により、無線リソースの使用が増加し、容量が減少する場合があります。
- 基地局から受信および送信される電力の合計には、一定の厳密な電力制御が必要です。 これにより、複数のハンドオーバーが発生する可能性があります。
CDMA-ネットワーク
CDMAネットワークは、CDMAテクノロジーを規制するためのシステムです。 これには、基地局、送信アンテナ、受信アンテナからモバイルスイッチングセンターまでのすべての側面と機能が含まれます。
CDMAネットワークの概要
基地局は、CDMAネットワークの重要な要素です。 基地局は、*セル*と呼ばれる小さな地理的エリアをカバーします。 セルは無指向性またはセクター型です。 各基地局には、各セルに送信アンテナと2つの受信アンテナがあります。 *空間ダイバーシティ*の目的で、セルごとに2つの受信アンテナが使用されます。 多くのアプリケーションでは、いくつかのベースステーションを制御するBSC（ベースステーションコントローラ）です。
携帯電話のデータレートは13kbpsまたは8kbpsのいずれかであり、これは非ISDNですが、モバイルスイッチングセンター（MSC）であるスイッチは一般に64 kbpsに切り替えられます。 したがって、切り替えられる前に、このモバイルデータレートを64 kbpsに変換する必要があります。 これは transcoder であるメンバーによって実現されます。 トランスコーダは個別の要素でも、各基地局またはMSCに配置することもできます。
すべてのベースステーションはMSCに接続されます。これは、* m obile s witching c * enterです。 MSCは、ネットワーク内および外部とのコールの確立、接続、保守、および廃棄を管理するエンティティです。
MSCには、HLR/ACと呼ばれるデータベースもあります。これは、ホームロケーション登録/認証センターです。 HLRは、すべてのネットワークサブスクライバーのデータベースを保持するデータベースです。 AC認証センターはHLRのセキュリティの一部であり、一部のアルゴリズムは携帯電話を検査します。
MSCは外部の世界に接続されています。 固定回線ネットワーク。 MSCは、他のいくつかのMSCに接続することもできます。
CDMA ID
ネットワークID-
- SID（システムアイデンティティ）
- NID（ネットワークID）
モバイルステーションID-
- ESN（電子シリアル番号）
- 順列ESN
- IMSI（国際モバイルステーションアイデンティティ）
- IMSI_S
- IMSI_11_12
- 駅クラスマーク
システムとネットワークのアイデンティティ
基地局は、セルラーシステムとネットワークのメンバーです。 ネットワークはシステムのサブセットです。 システムは、 Identification System （CIS）と呼ばれるIDでインストールされます。 システムが受信するネットワークは、*ネットワークID *（NID）です。 （SID、NID）の一意に識別されたネットワークペアです。 モバイルステーションには、1つ以上のホーム（非ローミング）ペア（SID、NID）のリストがあります。
SID
システム識別インジケータ15ビット（SID）は、移動局に保存されます。 これは、モバイルステーションのホストシステムを決定するために使用されます。 システム識別インジケータのビット割り当てを以下に示します。
国際コード（INTL）（ビット14および13）の分布も表に示されています。 ビット12〜0は、米国以外の国のFCCによって各米国システムに割り当てられます。 ビットの割り当ては、現地の規制当局によって行われます。
NID
NIDの予約値は0〜65535です。 SIDの値65535は、NIDペアが、モバイルステーションがSID全体をホームと見なすことを示すことを意味します。
システムとネットワーク
モバイルステーションには、1つ以上のホーム（非ローミング）ペア（SID、NID）のリストがあります。 基地局ブロードキャスト（SID、NID）のペアが非ローミング移動局（SID、NID）のペアのいずれかと一致しない場合、移動局はローミングしています。
モバイルステーションは、外部NIDローマーです-
- モバイルステーションがローミングしていて、SIDに対応するモバイルステーション（SID、NID）リストに（SID、NID）ペアがある場合。
- モバイルステーションがローミングしており、一致するSIDが利用できないモバイルステーション（SID、NID）リストに（SID、NID）ペアがある場合（モバイルステーションにローミング顧客の外部SIDがあることを意味します）。
電子シリアル番号（ESN）
ESNは、CDMAセルラーシステムで移動局を一意に識別する32ビットの2進数です。 工場で設定する必要があり、現場で簡単に変更することはできません。 ESNを変更するには、通常は加入者が利用できない特別な機器が必要になります。 ESNのビット割り当てを以下に示します-
ESNを提供する回路は、誰も接触したり改ざんしたりできないように隔離する必要があります。 ESN回線を変更しようとすると、モバイルステーションが動作不能になります。 最初の受け入れの発行時に、製造元には、8つの最上位ビット（ビット31〜24ビット）32ビットのシリアル番号でコード製造元（MFR）を割り当てる必要があります。 ビット23〜18は予約されています（最初はゼロ）。 また、すべての製造元は17ビットのみを0に割り当てています。 製造業者がビット17-0のシリアル番号のほとんどすべての可能な組み合わせを使用している場合、製造業者はFCCに通知を送信できます。 FCCは、予約ブロック内の次の2進数（ビット23〜）を割り当てます。
順列ESN
CDMAは、複数のユーザーがセル内の同じ例で、そしてもちろん同じ周波数でシステムにアクセスするスペクトラム拡散技術です。 したがって、逆方向リンク上のユーザーを識別します（つまり、 MSから基地局への情報）。 すべてのCDMAセルラーシステムの移動局に固有のコードを使用して情報を拡散します。 このコードにはESNという要素がありますが、代わりに同じ形式のESNを使用せず、ESNスワップを使用します。
同じブランドのセルに2つのモバイルがあり、連続したシリアル番号があり、基地局の受信機の場合、それらを接続することは困難になります。 したがって、連続するESNに対応する長いコード間の強い相関を回避するために、置換されたESNを使用します。
国際モバイルステーションアイデンティティ（IMSI）
移動局は、国際移動局識別（IMSI）の識別によって識別されます。 IMSIは、最大10〜15桁の数字で構成されます。 IMSIの最初の3桁はモバイルの国コード（MCC）で、残りの数字は国立NMSI移動局IDです。 NMSIは、モバイルネットワークコード（MNC）とモバイルステーション識別番号（SIDS）で構成されています。
MCC
MSN
MSIN
NMSI
IMSI≤15桁
- MCC：モバイル国コード
- MNC：モバイルネットワークコード
- MSIN：モバイルステーションの識別
- NMSI：ナショナルモバイルステーションアイデンティティ
長さが15桁のIMSIは、クラス0 IMSIと呼ばれます（NMSIは長さが12桁です）。 長さが15桁未満のIMSIは、クラス1 IMSIと呼ばれます（NMSIは12カウント未満です）。 ＣＤＭＡ動作の場合、同じＩＭＳＩが複数の移動局に登録される場合がある。 個々のシステムは、これらの機能を許可する場合と許可しない場合があります。 これらの機能の管理は、基地局とシステムオペレータの機能です。
CDMA-テクニック
レーキレシーバー
ブロードバンドの課題への反映により、無線チャネルは多くのコピー（マルチパス）、異なる振幅、位相、および遅延で元々送信された信号で構成されます。 信号成分が互いにチップ周期にわたって到着する場合、レーキ受信機を使用して調整および結合することができます。 Rakeレシーバーは、複数のパスを通じてダイバーシティの原則を使用します。 以下の図は、Rakeレシーバースキームを示しています。
Rakeレシーバーは、いくつかのマルチパス信号コンポーネントを処理します。 相関器の出力を組み合わせて、信頼性と通信パフォーマンスを向上させます。 単一の相関に基づくビット決定は、相関器が変色によって損傷を受ける可能性があるという事実によって処理されるマルチパス成分として、大きなビット誤り率を生成する可能性があります。 相関器の出力がフェージングによって破損している場合、もう一方は破損することはありません。破損した信号は、重み付けプロセスによって削減できます。
ウォルシュコード
ウォルシュコードは、CDMAアプリケーションの直交コードで最も一般的に使用されています。 これらのコードは、アダマール行列と呼ばれる特別な正方行列の行に対応しています。 長さNのウォルシュコードのセットでは、n行で構成され、_n×n_ウォルシュコードの正方行列を形成します。
IS-95システムは64ウォルシュ関数行列64を使用します。 この行列の最初の行には、すべてゼロの文字列が含まれ、次の各行にはビット0と1の異なる組み合わせが含まれます。 各ラインは、バイナリビットの直交および等式です。 CDMAシステムで実装された場合、各モバイルユーザーは、行列内の64行のシーケンスの1つを拡散コードとして使用します。 また、他のすべてのユーザー間で相互相関がゼロになります。 この行列は、次のように再帰的に定義されます-
ここで、nは2のべき乗で、マトリックスWの異なる次元を示します。 さらに、nは、このマトリックスのすべてのビットに対する論理否定演算を表します。 3つの行列W〜2、〜W〜4、〜およびW〜8、〜は、それぞれ次元2、4、および8のウォルシュ関数を示しています。
64ウォルシュ行列64の各行は、チャネル番号に対応しています。 チャネル番号0は、すべてゼロのコードであるウォルシュ行列の最初の行にマッピングされます。 このチャネルはパイロットチャネルとも呼ばれ、モバイル無線チャネルのインパルス応答の形成と推定に使用されます。
シーケンス間の相互相関を計算するには、ビットを行列に変換して、±1値のアンチテーゼを形成する必要があります。 ただし、同じCDMAチャネル上のすべてのユーザーは、共通の長いPNシーケンスを使用して1チップ間隔の精度で同期できます。 また、データスクランブラーとしても機能します。
- ウォルシュコードは、良好な自己相関特性と貧弱な相互相関特性を持つ拡散コードのグループです。 WalshコードはCDMAシステムのバックボーンであり、CDMAの個々のチャネルを開発するために使用されます。
- IS-95の場合、64個のコードが利用可能です。
- コード「0」がパイロットとして使用され、コード「32」が同期に使用されます。
- コード1〜7は制御チャネルに使用され、残りのコードはトラフィックチャネルに使用できます。 コード2〜7は、必要ない場合はトラフィックチャネルでも使用できます。
- cdma2000には、さまざまな無線構成のさまざまなデータレートと拡散係数に対応するために長さが異なる多数のWalshコードが存在します。
- 1.2288 Mcpsのレートでの64個の直交ビットパターンの1つ。
- ウォルシュコードは、個々の送信のデータを識別するために使用されます。 フォワードリンクでは、CDMA周波数内のフォワードコードチャネルを定義します。
- 逆方向リンクでは、64個のコードすべてが各逆方向チャネルで使用されて情報を伝達します。
次の図をご覧ください。 Walsh Codeを使用して多重化がどのように実行されるかを示しています。
CDMA-スペクトラム拡散
すべての技術的な変調と復調は、ホワイトガウスの加算定常ノイズチャネルで帯域幅の電力と効率の両方または一方を高めるために努力しています。 帯域幅は限られたリソースであるため、すべての変調方式の主要な設計目標の1つは、伝送に必要な帯域幅を最小限にすることです。 一方、スペクトラム拡散技術では、最小信号に必要な帯域幅よりも桁違いに大きい伝送帯域幅を使用します。
スペクトラム拡散技術の利点は、多くのユーザーが互いに干渉することなく同じ帯域幅を同時に使用できることです。 したがって、ユーザー数が少ない場合、スペクトラム拡散は経済的ではありません。
- スペクトラム拡散は、送信信号の周波数が意図的に変更されて帯域幅が広くなる無線通信の一種です。
- スペクトラム拡散は、シャノンおよびハートレーのチャネル容量定理で明らかです- + C = B×log〜2〜（1＆plus; S/N）
- 与えられた式で、「C」はビット/秒（bps）単位のチャネル容量であり、理論的なビットエラーレート（[.underline]＃BER＃）の最大データレートです。 「B」は、Hz単位の必要なチャネル帯域幅であり、S/Nは信号対雑音電力比です。
- スペクトラム拡散は、検出、傍受、または復調が困難な広帯域のノイズのような信号を使用します。 さらに、スペクトラム拡散信号は、狭帯域信号よりも妨害（干渉）が困難です。
- スペクトラム拡散信号は非常に広いため、狭帯域送信機よりもはるかに低いスペクトル電力密度で送信されます。 スペクトル拡散信号と狭帯域信号は、干渉をほとんどまたはまったく伴わずに同じ帯域を占有できます。 この機能は、今日のスペクトラム拡散に対するすべての関心の主要な魅力です。
覚えておくべきポイント-
- 送信される信号帯域幅は、信号を正常に送信するために必要な最小情報帯域幅よりも大きくなります。
- 結果として送信される帯域幅を決定するために、情報自体以外の機能が通常使用されます。
以下は、2種類のスペクトラム拡散技術です-
- 直接シーケンスと
- 周波数ホッピング。
直接シーケンスはCDMAで採用されています。
ダイレクトシーケンス（DS）
直接シーケンス符号分割多元接続（DS-CDMA）は、異なるコードでユーザーを多重化する技術です。 この手法では、異なるユーザーが同じ帯域幅を使用します。 各ユーザーには、独自の拡散コードが割り当てられます。 コードのこれらのセットは、2つのクラスに分かれています-
- 直交コードと *非直交コード
Walshシーケンスは、直交コードである最初のカテゴリに分類されますが、他のシーケンスは PN、Gold、およびKasamiはシフトレジスタシーケンスです。
直交コードがユーザーに割り当てられ、受信機の相関器の出力は、希望するシーケンスを除いてゼロになります。 同期直接シーケンスでは、受信者は送信されたのと同じコードシーケンスを受信するため、ユーザー間の時間シフトはありません。
DS信号の復調-1
DS信号を復調するには、送信時に使用されたコードを知る必要があります。 この例では、送信で使用されるコードを受信信号に乗算することにより、送信信号を取得できます。
この例では、受信信号への送信（10,110,100）時に複数のコードが使用されました。 ここでは、2つの添加剤の法則（モジュロ2加算）を使用して計算しています。* 逆拡散*（逆拡散）と呼ばれる、この送信時に使用されたコードを乗算することによりさらに復調されます。 以下の図では、データを狭帯域（狭帯域）スペクトルに送信している間、信号のスペクトルが拡散していることがわかります。
DS信号の復調− 2
一方、送信時に使用されたコードがわからない場合は、復調できません。 ここでは、異なるコード（10101010）と送信時間で復調しようとしていますが、失敗しました。
スペクトルを見ても、送信中に広がります。 バンドパスフィルター（バンドパスフィルター）を通過すると、この小さな信号のみが残り、これらは復調されません。
スペクトラム拡散の機能
次の図に示すように、スペクトラム拡散信号の電力密度はノイズ密度よりも低くなる可能性があります。 これは、信号を保護し、プライバシーを維持できるすばらしい機能です。
送信信号のスペクトルを拡散することにより、ノイズのパワー密度よりも小さくなるようにパワー密度を下げることができます。 このようにして、ノイズの中の信号を隠すことができます。 信号の送信に使用されたコードがわかっている場合は、復調できます。 コードが不明な場合、受信信号は復調後でもノイズに隠れたままになります。
DS-CDMA
DSコードはCDMAで使用されます。 これまで、スペクトラム拡散通信の基本的な部分について説明してきました。 ここから、直接シーケンス符号分割多元接続（DS-CDMA）の仕組みを説明します。
スペクトラム拡散された信号は、送信に使用されるコードによってのみ復調できます。 これを使用することにより、各ユーザーの送信信号は、信号を受信したときに個別のコードで識別できます。 与えられた例では、コードAでのユーザーAの拡散信号、およびコードBでのユーザーBの拡散信号。 受信する各信号は混合されます。 ただし、逆拡散器（逆拡散器）によって、各ユーザーの信号が識別されます。
- DS-CDMAシステム-フォワードリンク*
- DS-CDMAシステム-リバースリンク*
拡散コード
相互相関
相関は、特定の信号が目的のコードとどれだけ正確に一致するかを測定する方法です。 CDMAテクノロジーでは、各ユーザーに異なるコードが割り当てられます。ユーザーが割り当てたり選択したりするコードは、CDMAシステムのパフォーマンスに関連するため、信号を変調するために非常に重要です。
目的のユーザーの信号と他のユーザーの信号が明確に分離されている場合、最高のパフォーマンスが得られます。 この分離は、ローカルで生成された目的の信号コードと他の受信信号を相関させることにより行われます。 信号がユーザーのコードと一致する場合、相関関数は高くなり、システムはその信号を抽出できます。 ユーザーの希望するコードに信号との共通点がない場合、相関は可能な限りゼロに近い必要があります（したがって、信号を除去します）。相互相関とも呼ばれます。 そのため、自己相関（自己相関）と*相互相関*（相互相関）があります。
自己相関とコードのプロパティを下の図に示します。拡散コード「A」と拡散コード「B」の相関が示されています。 この例では、拡散コード「A（1010110001101001）」と拡散コード「B」（1010100111001001）の相関関係が計算されますが、以下の例で計算を実行すると、結果は6/16になります。
好ましいコード
CDMAでは好ましいコードが使用されます。 CDMAのシステムのタイプに応じて使用できるさまざまなコードがあります。 システムには2つのタイプがあります-
- 同期（同期）システムと
- 非同期（非同期）システム。
同期システムでは、直交コード（直交コード）を使用できます。 このための非同期システムでは、擬似ランダムコード（擬似ランダムノイズ）やゴールドコードなどが使用されます。
DS-CDMAでの相互干渉を最小限に抑えるために、相互相関の少ない拡散コードを選択する必要があります。
- 同期DS-CDMA *
- 直交コードが適切です。 （ウォルシュコードなど）
- 非同期DS-CDMA *
- 擬似ランダムノイズ（PN）コード/最大シーケンス
- ゴールドコード
- 同期DS-CDMA *
同期CDMAシステムは、ポイントツーマルチポイントシステムで実現されます。 たとえば、携帯電話のフォワードリンク（ベースステーションからモバイルステーション）。
同期システムは、1対多（ポイントツーマルチポイント）システムで使用されます。 たとえば、移動通信システムでは、特定の時間に単一の基地局（BTS）が複数の携帯電話と通信できます（フォワードリンク/ダウンリンク）。
このシステムでは、すべてのユーザーの送信信号が同期して通信できます。 つまり、この点での「同期」は、各ユーザー信号の上部を揃えるために送信できる意味です。 このシステムでは、直交コードを使用することができ、相互干渉を減らすこともできます。 そして、直交コード、それは相互相関などの符号です。 0.
- 非同期DS-CDMA *
非同期CDMAシステムでは、直交コードの相互相関が悪い。
基地局からの信号とは異なり、移動局から基地局への信号は非同期システムになります。
非同期システムでは、相互干渉が多少増加しますが、PNコードやゴールドコードなどの他のコードを使用します。
スペクトラム拡散の利点
信号は広い周波数帯域に広がるため、パワースペクトル密度は非常に低くなるため、他の通信システムはこの種の通信の影響を受けません。 ただし、ガウスノイズは増加します。 以下に、スペクトラム拡散のいくつかの主要な利点のリストを示します-
- 多数のコードを生成でき、多数のユーザーを許可するため、マルチパスに同意できます。
- スペクトラム拡散では、ユーザーの制限はありませんが、FDMAテクノロジーにはユーザーの制限があります。
- セキュリティ-拡散コードを知らないと、送信されたデータを回復することはほとんど不可能です。
- 降順の拒否-広い帯域幅が使用されると、システム。変形の影響を受けにくい。
PNシーケンス
DS-CDMAシステムは、2種類の拡散シーケンス、すなわち* PNシーケンス*と*直交コード*を使用します。 前述のように、PNシーケンスは擬似ランダムノイズジェネレーターによって生成されます。 これは、XORゲートとシフトレジスタで構成されるバイナリリニアフィードバックシフトレジスタです。 このPNジェネレーターには、送信機と受信機の両方で同じシーケンスを作成する機能があり、ノイズランダムビットシーケンスの望ましい特性を保持します。
PNシーケンスには、ほぼ同じ数のゼロと1、シーケンスのシフトバージョン間の非常に低い相関、干渉やノイズなどの他の信号との相互相関が非常に低いなど、多くの機能があります。 ただし、それ自体およびその逆と十分に相関することができます。 もう1つの重要な側面は、受信信号の拡散コードを同期およびロックする機能を決定するシーケンスの自己相関です。 この戦いは、多重干渉に効果的に影響し、SNRを改善します。 Mシーケンス、ゴールドコード、カサミシーケンスは、このクラスのシーケンスの例です。
- 疑似ランダムノイズ（PN）シーケンスは、2進数のシーケンスです。 ±1、ランダムに見える;しかし、実際には完全に決定論的です。
- PNシーケンスは、2種類のPN拡散スペクトル技術に使用されます-
- 直接信号拡散スペクトル（DS-SS）および
- 周波数ホップ拡散スペクトル（FH-SS）。
- 「u」がPNシーケンスの変調にPSKを使用する場合、DS-SSになります。
- 「u」がPNシーケンスの変調にFSKを使用する場合、FH-SSになります。
周波数ホッピング技術
周波数ホッピングは、広帯域にわたって周波数をホッピングすることにより伝播が行われるスペクトラム拡散です。 ブレークが発生する正確な順序は、擬似ランダムコードシーケンスを使用して生成されたホッピングテーブルによって決まります。
ホッピング速度は、速度情報の関数です。 周波数の順序は受信機によって選択され、擬似ランダムノイズシーケンスによって決定されます。 周波数ホッピング信号スペクトルの伝送は直接シーケンス信号の伝送とはまったく異なりますが、データは信号帯域に分散されていることに注意するだけで十分です。 どちらの場合も、結果の信号はノイズとして現れ、受信機は同様の手法を使用します。これは、送信で元の信号を復元するために使用されます。
CDMA-フェージング
ワイヤレス通信では、フェージングとは、特定の伝搬媒体に影響を与える信号減衰の偏差です。 変色は、時間、ラジオの地理的位置または周波数によって異なる場合があり、多くの場合、ランダムなプロセスとしてモデル化されます。 フェージングチャネルは、フェージングが発生している通信チャネルです。
マルチパスフェージング
ワイヤレスシステムでは、フェージングは、*マルチパスフェージング*と呼ばれるマルチパスによるか、*シャドウフェーディング*と呼ばれる、波動伝播に影響を与える障害物による*シャドーイング*による可能性があります。 この章では、マルチパスフェージングがCDMAでの信号の受信にどのように影響するかについて説明します。
CDMAシステムでのフェージング
CDMAシステムは、スペクトルの拡散に信号高速チップレートを使用します。 時間分解能が高いため、各パスから別々に異なる信号を受信します。 RAKEレシーバーは、すべての信号を合計することにより、信号の劣化を防ぎます。
CDMAは時間分解能が高いため、異なるパスがCDMA信号を遅延させるため、識別できます。 したがって、すべてのパスからのエネルギーは、位相とパス遅延を調整することで合計できます。 これは、RAKE受信機の原理です。 RAKE受信機を使用すると、フェージングによる受信信号の損失を改善できます。 安定した通信環境を確保できます。
CDMAシステムでは、マルチパス伝搬により、RAKE受信機を使用することで信号品質が向上します。
CDMA-近遠問題
遠近問題は、モバイル通信をひどく傷つける大きな問題の1つです。 CDMAシステムでは、相互干渉により各ユーザーのSN比の大部分が決まります。
遠近問題はコミュニケーションにどのように影響しますか？
次の図は、遠近の問題が通信に与える影響を示しています。
図に示すように、ユーザーAは受信機から遠く、ユーザーBは受信機に近いため、希望の信号電力と干渉信号電力には大きな差があります。 所望の信号電力は干渉信号電力よりもはるかに高いため、ユーザーAのSN比は小さくなり、ユーザーAの通信品質は大幅に低下します。
CDMA-電力制御
CDMAでは、すべてのモバイルが同じ周波数で送信するため、ネットワークの内部干渉はネットワーク容量を決定する上で重要な役割を果たします。 さらに、各モバイル送信機の電力は、干渉を制限するために制御する必要があります。
遠近の問題を解決するには、基本的に電力制御が必要です。 遠近問題を減らすための主なアイデアは、基地局へのすべてのモバイルによって受信される同じ電力レベルを達成することです。 各受信電力は少なくともレベルである必要があります。これにより、リンクがEb/N0などのシステムの要件を満たすことができます。 基地局で同じ電力レベルを受信するには、基地局に近いモバイルは、モバイル基地局から遠いモバイルよりも少ない電力を送信する必要があります。
以下の図では、2つのモバイルセルAとBがあります。 Aは基地局により近く、Bは基地局から遠い。 Prは、必要なシステムのパフォーマンスの最小信号レベルです。 したがって、モバイルBは、より多くの電力を送信して、同じPrを基地局に送信する必要があります（PB> PA）。 電力制御がない場合、つまり、両方のモバイルセルからの送信電力が同じ場合、Aから受信した信号はモバイルセルBから受信した信号よりもはるかに強くなります。
すべての移動局が同じ電力（MS）で信号を送信する場合、基地局での受信レベルは互いに異なり、BSとMS間の距離に依存します。
受信レベルは、フェージングのためにすばやく変動します。 BSで受信レベルを維持するには、CDMAシステムで適切な電力制御技術を使用する必要があります。
各ユーザーの送信電力を制御する必要があります。 この制御は、送信電力制御（制御電力）と呼ばれます。 送信電力を制御するには2つの方法があります。 1つ目は open-loop （オープンループ）コントロールで、2つ目は closed-loop （クローズドループ）コントロールです。
逆方向リンク電力制御
上記の遠近効果に加えて、当面の問題は、モバイルが最初に接続を確立するときにモバイルの送信電力を決定することです。 モバイルが基地局と接触しなくなるまで、システム内の干渉の量はわかりません。 接触を確保するために高電力を送信しようとすると、干渉が多すぎる可能性があります。 一方、モバイルが送信する電力が少ない場合（他のモバイル接続を妨害しないため）、電力は必要に応じて_E〜b〜/N〜0〜_を満たすことができません。
IS-95規格で指定されているように、モバイルはシステムにアクセスしたいときに動作し、 access と呼ばれる信号を送信します。
CDMAでは、各ユーザーの送信電力は、制御電力によって割り当てられ、低電力のアクセスプローブを使用して基地局/BTSが受信するのと同じ電力（Pr）を実現します。 モバイルは最初のアクセスプローブを送信し、基地局からの応答を待ちます。 応答がない場合、2番目のアクセスプローブがより高い電力で送信されます。
このプロセスは、基地局が応答するまで繰り返されます。 基地局が応答する信号が高い場合、モバイルは、低い送信電力でモバイルセルに近い基地局に接続されます。 同様に、信号が弱い場合、モバイルはパス損失が大きいことを認識し、高電力を送信します。
上記のプロセスは、モバイル自体によってのみ制御されるため、*開ループ電力制御*と呼ばれます。 開ループ電力制御は、最初のモバイルがベースステーションとの通信を試みると開始されます。
この電力制御は、低速変数のシェーディング効果を補正するために使用されます。 ただし、後方リンクと前方リンクは異なる周波数上にあるため、基地局の前方への経路損失のため、推定送信電力は電力制御の正確なソリューションを提供しません。 この電力制御が失敗するか、高速レイリーフェージングチャネルには遅すぎます。
閉ループ制御の力は、急速なレイリー変色を補正するために使用されます。 今回、モバイル送信電力は基地局によって制御されます。 この目的のために、基地局は逆方向リンク信号品質を継続的に監視します。 接続の品質が低い場合、モバイルに電力を増やすよう指示します。接続の品質が非常に高い場合、モバイル基地局コントローラは電力を削減します。
順方向リンク電力制御
同様に、逆方向リンクの電力制御には、順方向リンクの品質を指定されたレベルに維持するために、順方向リンクの電力制御も必要です。 今回、モバイルはフォワードリンクの品質を監視し、基地局にオンまたはオフを指示します。 この電力制御は、遠近問題には影響しません。 モバイルに到達すると、すべての信号が同じレベルのパワーで一緒にぼやけます。 要するに、順方向リンクには遠近の問題はありません。
電力制御の効果
送信電力制御により、ユーザーは場所に関係なく一定の通信環境を取得できます。 基地局から遠いユーザーは、基地局に近いユーザーよりも高い送信電力を送信します。 また、この送信電力制御により、フェージングの影響を減らすことができます。 これは、フェージングによる受信電力の変動が送信電力制御によって抑制できることを意味します。
- 電力制御は、フェージング変動を補償することができます。
- すべてのMSからの受信電力が等しくなるように制御されます。
- 遠近の問題は、電力制御によって軽減されます。
CDMA-周波数割り当て
CDMAの主な容量の利点は、すべてのセルのすべてのセクターで同じ割り当てられた周波数を再利用することです。 IS-136およびアナログセルラーシステムには、3つのセクターを持つ7つのセルリピートファクターがあります。 これは、各セクターが21チャネルごとに1つしか使用できないことを意味します。 CDAMは、各セルの各セクターで同じ周波数を共有するように設計されています。 IS-95ではなくcdma2000コーディングを使用する各ユーザーにとって、システムはより効率的です。
FDMAまたはTDMAでは、無線リソースは隣接セル間で干渉しないように割り当てられます-
- 隣接セルは、同じ（同一の）周波数帯域（またはタイムスロット）を使用できません。
- 左の図は、7つの周波数帯域を持つ単純なセル割り当てを示しています。
実際の状況では、複雑な無線伝搬と不規則なセル割り当てのために、周波数（またはタイムスロット）を適切に割り当てることは容易ではありません。
これに対するCDMAシステムでは、すべてのユーザーが同じ周波数を共有するため、周波数の配置は問題になりません。 これは、CDMAテクノロジーの最大の利点です。
CDMAでは、CDMAチャネルが同時に同じ周波数を使用するため、すべてのセルで同一の無線リソースを使用できます。
- CDMAでの周波数割り当ては不要です。
- この意味で、CDMAセルラーシステムは設計が容易です。
CDMA-ハンドオフ
セルラー加入者が1つの基地局を介して別の基地局を通過するたびに、ネットワークは自動的に他の各基地局に切り替わり、カバレッジの責任を維持します。 この動作は「ハンドオフ」（ハンドオフ）または「ハンドオーバー」（ハンドオーバー）と呼ばれます。
一方、FDMAおよびTDMAシステムでは、異なる周波数を使用してそのエリアの基地局と通信します。 これは、ある周波数から別の周波数への周波数切り替えがあり、切り替え中に*「ハードハンドオフ」（ハードハンドオフ）*または「ハードハンドオーバー」*（ハード引き渡す）。
ハードハンドオフ
FDMAまたはTDMAセルラーシステムでは、ハンドオフの瞬間に現在の通信を中断した後、新しい通信を確立できます。 周波数またはタイムスロットの切り替え時に、MSとBS間の通信が切断されます。
ソフトハンドオフ
セルラーシステムは、通信リンクを維持するために移動局を追跡します。 移動局が隣接セルに移動すると、通信リンクは現在のセルから隣接セルに切り替わります。
（基地局から別の基地局へ）移動体が新しいエリアに入ると、その移動体は、ドライバーの体力に合わせてメッセージを第1基地局に送信することにより、十分な電力の2番目のパイロットになります。 基地局はMTSOに通知し、MTSOは2番目の基地局の新しい*ウォルシュコード割り当て*を要求します。
- 第1基地局は、新しいプログレッシブ転送で制御し、ウォルシュ割り当てMTSOは第2基地局にランドリンクを送信します。 モバイルは2つのベースステーションから電力を供給され、MTSOは20ミリ秒ごとに最高の品質ステータスを選択します。
- 電力は、最初のBSによって移動局で低くなり、モバイルはパイロット強度メッセージを送信し、その後、最初のBS送信が停止し、チャネルを解放します。 そして、トラフィックチャネルは2番目のベースステーションで継続します。
- CDMAセルラーシステムでは、スイッチング周波数やタイムスロットが不要なため、ハンドオフを行う瞬間でも通信は中断しません。
注-ウォルシュシーケンスは直交コードの一部ですが、PN、ゴールド、カサミなどの他のシーケンスはシフトレジスタシーケンスです。 直交コードがユーザーに割り当てられている場合、受信機の相関器の出力は目的のシーケンスを除いてゼロになりますが、同期直接シーケンス受信機は送信された同じコードシーケンスを受信するため、ユーザー間に時間シフトはありません。
CDMA-干渉
CDMA信号は、CDMAユーザー以外の高い干渉信号を経験します。 これには、同じミニセル内の他のユーザーからの干渉と隣接セルからの干渉という2つの形式の干渉があります。 総干渉には、バックグラウンドノイズやその他のスプリアス信号も含まれます。
CDMAは、スペクトル拡散形式の変調を使用して、送信および取得のために信号をエンコードすることに基づいています。
騒音源
スペクトラム拡散技術では、無線信号は1.23 MHzの単一周波数帯域に分散されます。 各加入者はPNコードを割り当てています。 PNコードに対応する信号がデコードされ、処理されます。 コードの一致を含まない信号はノイズとして扱われ、無視されます。
信号処理：受信
CDMAは、エンコードされた狭帯域信号から始まります。これは、PNコードを使用して1.23 MHzの帯域幅まで広がります。
信号が受信されると、フィルタリングされて処理され、目的の信号が復元されます。 相関器は、目的の信号処理とは無関係であるため、干渉源を排除します。 この方法を使用すると、CDMAコールの数が同じ周波数スペクトルを同時に占有できます。
フレームエラー率
フレームエラー率（FER）で測定された送信エラーの数。 呼び出し回数とともに増加します。 この問題を克服するために、ミニセルおよびモバイルサイトは、モバイルサイトまたはミニセルサイトのいずれかがさらにパワーアップしてFERを許容量まで減らすことができるまで、パワーを増やすことができます。 このイベントは、特定のミニセルからソフトリミットコールを提供し、依存します-
- 自然に発生するノイズフロアと人為的な干渉。
- このミニセルの呼び出しによる干渉。
- 他のセルの呼び出しからの干渉。
ウォルシュコードあたりの電力
電力制御ビットは、個々のアクティブなトラフィックチャネルの相対的な電力を維持するためにコール処理中に使用され、チャネル上のモバイルによる許容可能なFER測定を維持するためにパワーアップまたはパワーダウンします。 この電力は、デジタルゲイン単位で表されます。
次のアクションは、送信パスで見ることができます-
- PSU2（5ESSスイッチのパケットスイッチユニット2）からの低ビットレートのデジタル音声パケットは、ミニセル内のウォルシュコードによって拡散されます。
- RF送信搬送周波数は、拡散信号によって変調されます。
- 直接拡散スペクトラム信号が送信されます。
次のアクションは、受信パスで見ることができます-
- 直接シーケンススペクトラム拡散信号が受信されます。
- 信号は、RF受信搬送周波数を使用して復調されます。
- 信号は、同じウォルシュコードを使用して拡散します。
- ビット検出器は、デコードされた信号を元の音声パターンの合理的な表現に復元します。
