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¿Qué modelos de teléfonos admiten el formato cdma? GSM y CDMA: ¿Cuál es la diferencia y cuál es mejor? Principios de división de código de canales.

CDMA(Acceso múltiple por división de código): una tecnología de comunicación, generalmente radio, en la que los canales de transmisión tienen una banda de frecuencia común, pero una modulación de código diferente. Se hizo más famoso a nivel cotidiano después de la aparición de las redes de comunicación móvil celular que lo utilizan, por lo que a menudo se lo identifica erróneamente exclusivamente con él (comunicación móvil celular). Acceso inalámbrico de suscriptores WLL (Wireless Local Loop), implementado sobre la base de la última tecnología digital con división de código de canales CDMA.

Este estándar se caracteriza por una excelente calidad de sonido y un bajo ruido de fondo. El aumento de capacidad del sistema, que es 10 veces mayor que el de AMPS y de 3 a 5 veces mayor que el de GSM, está determinado por el número máximo posible de usuarios activos del sistema en el territorio de su área de servicio. CDMA mejora la calidad de la comunicación en áreas congestionadas y montañosas donde se produce interferencia de señales reflejadas. CDMA aumenta la capacidad del sistema al detectar “virtualmente” las llamadas ocupadas, las conversaciones cruzadas y las llamadas colgadas. Esto es posible reutilizando el mismo canal de frecuencia en todas las celdas. El aumento de la capacidad del sistema se ve facilitado por el uso de un mecanismo de control de potencia y actividad del habla, que reduce la interferencia mutua que afecta la capacidad del sistema y otros factores. Como resultado, los suscriptores no sufren bloqueos de llamadas durante las horas pico de la red.

Principio de funcionamiento

Hay dos recursos principales para los sistemas de radio: frecuencia y tiempo. Dividir pares de receptores y transmisores por frecuencia de tal manera que a cada par se le asigne una parte del espectro durante toda la conexión se denomina FDMA (Acceso múltiple por división de frecuencia). La división del tiempo de tal manera que a cada par receptor-transmisor se le asigna todo el espectro o la mayor parte del mismo durante un período de tiempo designado se denomina TDMA (Acceso múltiple por división de tiempo). En CDMA (Acceso múltiple por división de código), a cada nodo se le asigna todo el espectro de frecuencias en todo momento. CDMA utiliza códigos especiales para identificar conexiones. Los canales de tráfico con este método de división del medio se crean mediante el uso de una señal de radio modulada por código de banda ancha, una señal similar a un ruido transmitida a un canal común a otros transmisores similares, en un único y amplio rango de frecuencia. Mediante el funcionamiento de varios transmisores, el aire en un rango de frecuencia determinado se vuelve aún más ruidoso. Cada transmisor modula la señal utilizando un código numérico separado actualmente asignado a cada usuario; un receptor sintonizado con un código similar puede aislar de la cacofonía general de señales de radio la parte de la señal destinada a este receptor. No existe una separación explícita de canales en tiempo o frecuencia; cada suscriptor utiliza constantemente todo el ancho del canal, transmitiendo una señal al rango de frecuencia común y recibiendo una señal del rango de frecuencia común. Al mismo tiempo, los canales de recepción y transmisión de banda ancha se encuentran en diferentes rangos de frecuencia y no interfieren entre sí. La banda de frecuencia de un canal es muy amplia, las transmisiones de los suscriptores se superponen entre sí, pero como sus códigos de modulación de señal son diferentes, se pueden diferenciar mediante el hardware y el software del receptor.

La modulación de código utiliza una técnica de espectro ensanchado de acceso múltiple. Le permite aumentar el rendimiento manteniendo la misma intensidad de la señal. Los datos transmitidos se combinan con una señal pseudoaleatoria similar a un ruido más rápida mediante una operación XOR bit a bit. La siguiente imagen muestra un ejemplo que demuestra la aplicación del método para generar una señal. Una señal de datos con duración de pulso Tb se aplica XOR con un código de señal cuya duración de pulso es igual a (referencia: el ancho de banda es proporcional a donde = el tiempo de transmisión de un bit), por lo tanto, el ancho de banda de la señal de datos es igual y el ancho de banda de la señal recibida es igual a . Dado que es mucho menor, el ancho de banda de la señal recibida es mucho mayor que el de la señal de datos transmitida original. El valor se denomina factor de propagación o base de señal y determina hasta cierto punto el límite superior del número de usuarios admitidos por la estación base al mismo tiempo.

Ventajas

· Flexible distribución de recursos. Con la división de códigos no existe una limitación estricta en el número de canales. A medida que aumenta el número de suscriptores, la probabilidad de errores de decodificación aumenta gradualmente, lo que conduce a una disminución en la calidad del canal, pero no a una falla del servicio.
· Mayor seguridad del canal. Es muy difícil seleccionar el canal deseado sin conocer su código. Toda la banda de frecuencia se llena uniformemente con una señal similar a un ruido.
· Los teléfonos CDMA tienen un pico de potencia de emisión más bajo y, por lo tanto, pueden ser menos dañinos.

No se puede decir que la comparación de las redes GSM y CDMA sea relevante para Rusia hoy en día: el estándar GSM ha conquistado el mercado hace mucho tiempo y con firmeza, y aún no se va a saturar. Sin embargo, una serie de ventajas del CDMA, que no es nuevo pero está en desarrollo, hace pensar en la elección en varios casos: por ejemplo, cuando la alta velocidad de transferencia de datos o la calidad de la comunicación de voz son de fundamental importancia. Un consumidor común se enfrenta a un dilema cuando accidentalmente ve las tarifas de algunos operadores CDMA o lee en las características del teléfono que le gusta que este último admite este estándar de comunicación en particular. ¿Qué conseguimos cambiando nuestro smartphone GSM habitual a CDMA? Evaluemos las ventajas y desventajas de ambas redes desde el punto de vista del pagador hasta la caja de los operadores.

Definición

CDMA estándar celular Utiliza una única banda de frecuencia ancha con división de código de la señal. En general, el esquema de funcionamiento se puede representar de la siguiente manera: varios suscriptores transmiten un paquete de datos simultáneamente en la misma frecuencia, el paquete de datos de cada uno está codificado de forma única.

Estándar celular GSM Utiliza el principio de división de canales tiempo-frecuencia. Vista general del esquema de operación: cada suscriptor utiliza su propio intervalo de tiempo (al que está conectado) y una banda de frecuencia estrecha para transmitir un paquete de datos.

Comparación

¿Cuál es la diferencia entre GSM y CDMA si las definiciones son prácticamente un conjunto de palabras? Bandas estrechas, bandas anchas, frecuencias... ¿Y en qué forma al usuario final? En primer lugar, la diferencia para nosotros, los que llamamos y nos conectamos a Internet, está en la calidad de la comunicación. Sólo una banda ancha garantiza la transmisión de datos prácticamente sin pérdida de calidad. Si ha utilizado un teléfono fijo con cable, inmediatamente sentirá la diferencia entre GSM y CDMA: este último emite aproximadamente el mismo sonido sin interferencias ni interrupciones.

La velocidad de transferencia de datos en las redes CDMA es bastante alta, hasta 2 Mbit por segundo. Sin embargo, muchos se sorprenderán al saber que están muy familiarizados con CDMA. La conocida tecnología 3G, o UMTS, es sólo una de las variedades de CDMA. Lo usamos para transferir datos utilizando nuestros teléfonos inteligentes, tabletas y otros dispositivos habituales. Sin embargo, las llamadas de voz y el envío de mensajes SMS (así como otros servicios del operador) se realizan en la red GSM.

Hay pocos operadores CDMA en Rusia, su área de cobertura incluye pocos territorios, por lo que es prematuro hablar de cambiar a este estándar de comunicación. Sin embargo, donde, por ejemplo, opera Skylink, los clientes de este operador notan en primer lugar la confiabilidad de la conexión. Una ventaja indudable puede considerarse la mayor seguridad de la transmisión de datos gracias a los complejos sistemas de cifrado de señales. Lo principal es que interceptar información en las redes CDMA es mucho más complicado que en el GSM convencional.

La red GSM está distribuida en casi todas partes de Rusia y casi no deja "espacios en blanco". Los teléfonos inteligentes y los teléfonos diseñados para funcionar en redes CDMA representan una cantidad insignificante del total, por lo que elegir el modelo correcto no es fácil. Los dispositivos CDMA están equipados con una tarjeta R-UIM, que le permite cambiar el operador y el número.

La diferencia entre GSM y CDMA puede ser significativa para quienes se preocupan por su salud. Los expertos creen que el impacto negativo de la radiación de los módulos CDMA en el cuerpo humano es varias veces menor que el de los módulos GSM. Esto se debe a la baja potencia del emisor: 0,2 W frente a 2 W, respectivamente.

Sitio web de conclusiones

Las redes móviles CDMA brindan mayor calidad de voz y seguridad de conexión.
Las redes CDMA proporcionan altas tasas de transferencia de datos.
La cobertura de las redes GSM en Rusia hoy es más amplia.
La elección de dispositivos que operan en redes GSM es decenas de veces mayor que la de los dispositivos CDMA.
Al conectarse a CDMA, al dispositivo se le asigna un número corto (directo).

El teléfono móvil está diseñado para funcionar de forma autónoma en la red celular, que tiene demanda y se está desarrollando dinámicamente. Se ha convertido en un medio de comunicación imprescindible para los usuarios. Se trata de un dispositivo de alta tecnología que identifica al suscriptor mediante una tarjeta SIM. Hay muchos tipos de teléfonos.

En comparación entre sí, se diferencian en características técnicas, funcionalidad y diseño. El costo depende directamente de las capacidades del dispositivo, su fabricante, la calidad y el factor de forma. Existen principales tipos de dispositivos móviles:

monobloque con teclado;
control deslizante;
cuna;
teléfono móvil con pantalla táctil.

Tecnologías modernas

El progreso no se detiene y ahora los teléfonos inteligentes tienen una gran demanda. Se trata de un teléfono móvil “inteligente” que funciona al mismo nivel que un ordenador personal. Tiene sistema operativo y además funciona con variedad de programas, aplicaciones y cuenta con módulos WIFI y GPS. Esto lo diferencia radicalmente de un simple teléfono.

El catálogo de teléfonos presenta los últimos modelos de dispositivos. Principales características de los teléfonos inteligentes modernos:

Sistema operativo;
cantidad de RAM, memoria incorporada;
permiso;
cámara;
tipo monobloque.

Cuanto más altos sean estos indicadores para un teléfono inteligente, mayor será su precio.

donde comprar

Las tiendas en línea ofrecen una amplia selección de modelos de dispositivos de las marcas globales más populares y confiables: Samsung, Alcatel, Fly, Lenovo, HTC, Nokia, IPhone y otras. Están apareciendo modelos nuevos y mejorados. Los precios de teléfonos, accesorios adicionales, componentes y repuestos se pueden comparar utilizando el sitio web de Aport. Además, el sitio le ayudará a evaluar las ofertas del mercado y elegir el mejor vendedor.

S. Orlov

Tecnología CDMA: características y beneficios

La elección de la tecnología de telefonía celular en el inicio del tercer milenio parece haberse vuelto más segura. A finales de 1999, según CDG (grupo de desarrollo CDMA), la tecnología CDMA (Acceso múltiple por división de código) fue elegida por 50 millones de suscriptores en todo el mundo (Fig. 1). Incluyendo 28 millones en Asia, 16,5 millones en América del Norte y 5 millones en América Latina. Hay medio millón de suscriptores en Europa, Oriente Medio y África.

Arroz. 1. Crecimiento del número de suscriptores CDMA en el mundo

Este rápido desarrollo de la tecnología de acceso por división de código se explica por el aumento esperado en la densidad de suscriptores, la resistencia a las interferencias, un alto grado de seguridad de los datos transmitidos contra accesos no autorizados y mejores indicadores energéticos y económicos. El modelado simplificado muestra que la capacidad de las estaciones base con tecnología CDMA es varias veces mayor en comparación con los estándares de telefonía celular existentes que utilizan canales de división de frecuencia (NMT, AMPS, TACS). La realidad es, por supuesto, mucho más compleja que los modelos idealizados.

Brevemente, las ventajas de CDMA sobre otros sistemas son las siguientes:

la capacidad de las estaciones base aumenta entre 8 y 10 veces en comparación con AMPS y entre 4 y 5 veces en comparación con GSM;
calidad de sonido mejorada en comparación con AMPS;
falta de planificación de frecuencias por el uso de las mismas frecuencias en sectores adyacentes de cada celda;
seguridad mejorada de los datos transmitidos;
características de cobertura mejoradas que permiten el uso de menos células;
mayor duración de la batería antes de descargarla;
la capacidad de asignar la banda de frecuencia requerida, según sea necesario.

Características técnicas de la tecnología CDMA.

Para comparar las capacidades de la tecnología CDMA, es necesario proporcionar una descripción de los estándares existentes.

Servicio Avanzado de Telefonía Móvil (AMPS). Este estándar proporciona acceso múltiple por división de frecuencia para suscriptores a la estación base (FDMA). A cada canal se le asigna una banda de frecuencia estrecha (30 kHz) y este canal está asignado a un suscriptor. También existe el AMPS de banda estrecha (NAMPS), en el que sólo se asignan 10 kHz por canal. En el sistema TACS (Sistema de Comunicaciones de Acceso Total), la banda de frecuencia asignada para un canal es de 25 kHz.

En América del Norte, un operador posee un promedio de 416 canales AMPS y ocupa la banda de 30 kHz 416 » 12,5 MHz. Obviamente, no se pueden usar las mismas frecuencias en celdas adyacentes, por lo que las siete celdas que forman la “margarita” usan un plan de frecuencia. Por tanto, para AMPS el número de suscriptores por celda es aproximadamente 416/7 = 59. En la Fig. 2, la reutilización de las mismas frecuencias se muestra en los mismos tonos.

Arroz. 2. Plan de frecuencia AMPS "Manzanilla"

Cabe señalar que el coeficiente de reutilización de frecuencia K = 7 se eligió más a partir de mediciones prácticas de campo que de la ley de atenuación de las ondas de radio en el vacío sobre una superficie libre, y tiene en cuenta el entorno real: casas, terreno, etc. En una superficie libre este coeficiente sería ligeramente mayor.

Las tecnologías de división del tiempo se han generalizado en Europa. GSM (IS-54) utiliza 10 canales de frecuencia y 8 intervalos de tiempo que ocupan un canal de frecuencia de 200 kHz de ancho. Así, en un sistema GSM, se pueden colocar 12,5/0,2 = 62 troncales de 200 kHz cada una en la misma banda de frecuencia de 12,5 MHz. Teniendo en cuenta que cada canal de frecuencia está dividido en 8 franjas horarias, la capacidad de la celda es de 80 suscriptores, frente a 59 en AMPS.

La tecnología de división de código ofrece otras posibilidades para aumentar la capacidad de las estaciones base. El punto clave es el uso de señales similares a ruido. En lugar de dividir el espectro o los intervalos de tiempo, a cada usuario se le asigna un fragmento de una portadora similar al ruido. Dado que sus fragmentos son casi ortogonales, es posible asignar todo el ancho del canal dedicado para cada usuario. Al resolver el problema cercano-lejano y el control dinámico de potencia, la distribución de frecuencia queda como se muestra en la Fig. 3, es decir, toda la banda de frecuencia de 1,25 MHz es utilizada por cada usuario y la misma se utiliza nuevamente en la celda adyacente. La capacidad por celda está determinada por el equilibrio entre la relación señal-ruido requerida para cada usuario y el factor de compresión de la secuencia de códigos.

Arroz. 3. Plan de frecuencia CDMA

Un indicador cuantitativo de la calidad de un receptor digital es la relación señal-ruido adimensional (SNR - Signal Noise Ratio)

En la expresión densidad espectral de potencia de ruido nos referimos a esta última para el ruido térmico, y la interferencia es la influencia mutua de otros abonados. La relación señal-ruido determina la relación entre el número de bits transmitidos erróneamente y su número total. Esta relación también depende de otros factores adicionales, como la codificación de canal y la corrección de errores, la propagación por trayectos múltiples y el desvanecimiento. Para los receptores que se utilizan normalmente en CDMA comercial, la relación señal-ruido debe estar entre 3 y 9 dB. La energía por bit y la velocidad de datos se relacionan de la siguiente manera:

donde P s es la potencia de la señal.

El ruido más el componente de interferencia es la densidad espectral de potencia. Si el espectro de la señal tiene una distribución uniforme con un ancho de banda W, entonces el ruido más el componente de interferencia de la densidad espectral de potencia es:

donde el primer término representa el nivel de ruido térmico del receptor (FN = factor de ruido del receptor). Reescribiendo la expresión de la relación señal-ruido en términos de la velocidad de transferencia de datos y el ancho del espectro ocupado, obtenemos una fórmula que relaciona la relación de energía por bit con la potencia de ruido con la potencia por usuario, así como al igual que con la tasa de transferencia de datos, la potencia total por usuario a otros usuarios y el ancho del espectro ocupado:

Esta fórmula explica que los sistemas de división de códigos brindan el mayor beneficio en redes con alta densidad de suscriptores y alto tráfico.

El problema cercano y lejano

CDMA (y otros sistemas de espectro ensanchado) han sido descuidados en los sistemas de comunicaciones inalámbricas móviles durante muchos años debido al llamado problema cercano-lejano. Dado que el resultado del funcionamiento del receptor en tales sistemas es la convolución de las señales recibidas y de referencia, surgió ambigüedad en la identificación de la señal de convolución. Por ejemplo, los lóbulos laterales de la señal de convolución procedente de un terminal móvil cercano pueden ser comparables en amplitud a la respuesta principal de la señal de convolución procedente del terminal más distante. Por lo tanto, otro punto muy importante en la tecnología CDMA: todos los terminales móviles deben crear aproximadamente la misma intensidad de campo cerca de la antena de la estación base.

Gestión de energía

El punto clave del CDMA comercial es muy simple: si se utiliza el control de potencia de manera que la potencia recibida de todos los sitios remotos sea equivalente, entonces todos los beneficios de la dispersión del espectro se vuelven realizables. Suponiendo que la potencia esté controlada, el ruido y la interferencia se pueden expresar mediante:

norte 0 + yo 0 = norte 0 + (norte - 1)P,
norte 0 = F norte k B T O , (5)

donde N es el número total de usuarios. La relación señal-ruido toma la forma:

El número máximo de suscriptores por base se logra si se agrega energía exactamente tanto como sea necesario para proporcionar la relación señal-ruido requerida, en estricta conformidad con el valor aceptado de probabilidad de error. Si igualamos el valor del lado izquierdo de la expresión (6) a la relación señal-ruido dada y resolvemos esta expresión para N, obtenemos una relación para determinar la capacidad de la estación base para CDMA:

Teniendo en cuenta que la velocidad de transferencia de datos en CDMA es de 9,6 kbaudios, obtenemos:

O, dado que 15,1 dB es 5,688, y al elevarlo al cuadrado, el número de usuarios por estación base con una relación señal-ruido = 6 dB es 32. Cuando el sistema tiene control de potencia, el diseñador del sistema o el operador tiene la oportunidad elegir un compromiso entre la relación señal-ruido y el número máximo de conversaciones simultáneas. Notemos una vez más que la relación señal-ruido y el número de suscriptores están interrelacionados: si aumentamos la relación señal-ruido en 3 dB, entonces el número permitido de suscriptores se reducirá a la mitad, es decir, a 16. . En la expresión (8) hemos despreciado la diferencia entre N y N–1. Hay algunos otros factores que no hemos tenido en cuenta.

Capacidad celular

La discusión sobre la expresión (8) asumió solo una celda, sin tener en cuenta la interferencia con las vecinas. Puedes hacer la pregunta, ¿qué estamos ganando? La capacidad de una celda AMPS aislada es aún mayor. De hecho, nada impide el uso de todos los canales de frecuencia (1,25 MHz cada uno) dentro de una celda (compárense las Fig. 2 y 3). Así, si hacemos una comparación aproximada, entonces para AMPS la capacidad de una “margarita” de siete celdas es igual al producto del número de suscriptores por celda (59) por 7, es decir, 413. Una capacidad similar para CDMA es igual al producto del número de suscriptores por celda (32) por el número de troncales de frecuencia (10) y por el número de celdas (7), es decir, 2240. La relación de capacidad CDMA a AMPS es 5,4. Sin embargo, si tenemos en cuenta la interferencia con las células vecinas en la expresión (3), esta relación disminuye a 4,4. Además de la capacidad de utilizar simultáneamente los diez canales de frecuencia, CDMA utiliza la sectorización celular. Esta mejora permite aumentar hasta 13 veces la relación de capacidad comparativa de CDMA y AMPS.

codificación de voz

Un punto importante para reducir la interferencia mutua de canales de diferentes suscriptores es la codificación de voz. La codificación puede reducir significativamente la potencia promedio del transmisor.

Se sabe que el habla humana es una fuente intermitente de señal. De las mediciones de los Laboratorios Bell se deduce que la actividad del habla representa entre el 35% y el 40% del recurso de tiempo total. Si utiliza este factor, puede aumentar la capacidad de la red dos o más veces. En la práctica, este factor de actividad es del 50% debido a que durante el período de silencio, las estaciones móviles y base deben mantener un canal de comunicación físico y la potencia no se puede reducir a cero. Por tanto, la ventaja de CDMA sobre AMPS puede ser hasta 26 veces mayor.

Características de la construcción de redes CDMA.

Uno de los fundadores de la tecnología CDMA es la empresa estadounidense QUALCOMM. En los Estados Unidos, el sistema celular digital CDMA fue estandarizado por la TIA (Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones) y descrito en el estándar IS-95. Al igual que el IS-54, el IS-95 está diseñado para ser compatible con los sistemas de telefonía celular AMPS existentes. A los sistemas IS-95 se les asigna la misma banda de frecuencia que AMPS. En otras palabras, CDMA se ejecuta sobre AMPS existentes.

El sistema CDMA permite que cada usuario dentro de una celda utilice el mismo canal de radio y toda la banda de frecuencia asignada. Un usuario en una celda adyacente usa la misma banda de frecuencia. El sistema no requiere ninguna planificación de frecuencia. Para reducir costos para los operadores móviles y facilitar la transición de AMPS a CDMA, el sistema CDMA proporciona un ancho de canal de 1,25 MHz, al igual que AMPS. A diferencia de otros sistemas celulares, el tráfico por canal no es constante y depende de la actividad de voz y los requisitos de la red.

IS-95 utiliza diferentes tipos de modulación para los canales de ida y vuelta. En el canal directo, la estación base transmite simultáneamente datos para todos los usuarios de la celda, utilizando diferentes códigos de ensanchamiento para cada usuario para separar los canales. El código piloto también se transmite y tiene un nivel de potencia más alto, lo que permite a los usuarios sincronizar frecuencias. En sentido contrario, los terminales móviles responden de forma asíncrona, siendo el mismo nivel de potencia que llega a la estación base desde cada móvil. Este modo es posible gracias al control de potencia y al control de potencia de los tubos móviles a través del canal de servicio. IS-95 utiliza codificación de voz QCELP (Excited Linear Predictive). Está codificado y comprimido y la velocidad de datos por canal es de 9,6 kbaudios. El códec de voz detecta la actividad de la voz y durante las pausas (durante el silencio) reduce la velocidad del canal a 1200 baudios. También son posibles valores intermedios 2400, 4800.

Especificación de frecuencias y canales.

Para el canal de retorno, IS-95 define una banda de frecuencia de 824 a 849 MHz. Para el canal directo: 869–894 MHz. Los canales de ida y vuelta están separados por 45 MHz. Los datos del usuario se empaquetan en un canal con un ancho de banda de 1,2288 Mbit/s. La capacidad de carga del canal es de 128 conexiones telefónicas con una velocidad de tráfico de 9,6 kbaudios. El algoritmo de espectro ensanchado para los canales directo e inverso es diferente. En el canal directo, el flujo de datos del usuario se codifica y comprime 2 veces. A continuación, se utiliza un algoritmo de reordenamiento de bits (en la literatura nacional existe un término: entrelazado). Después de esto, los datos se convolucionan con una de las secuencias PSP pseudoaleatorias de 64 bits (funciones de Walsh). A cada suscriptor de telefonía móvil se le asigna un fragmento de PSP, con la ayuda del cual sus datos se separarán de los datos de otros suscriptores. La ortogonalidad de los fragmentos de PSP está garantizada por la codificación sincrónica de todos los canales de la celda al mismo tiempo (y los fragmentos en sí son ortogonales). El sistema proporciona una señal piloto (código) para permitir que el terminal móvil controle las características del canal y realice una detección sincrónica. Para la sincronización global de la red CDMA, el sistema también utiliza etiquetas de radio de satélites GPS. El enlace de retorno utiliza un algoritmo de configuración del espectro diferente porque las señales de terminales remotos llegan a la estación base a través de caminos diferentes. Después de la precodificación, la compresión de 1/3 y la permutación de bits, los bloques de 6 símbolos codificados se empaquetan en una de las 64 funciones ortogonales de Walsh. Esto crea una señal de 64 dígitos. Cuadriplicar el espectro en la salida crea un flujo de 1,2288 Mbit/s. La secuencia original de 307,2 Kbps se genera según los códigos definidos para el usuario 242 y la estación base 215. La compresión de 1/3 y el empaquetado Walsh dan como resultado una resistencia a la interferencia excepcional. Es absolutamente necesaria una tolerancia a errores mejorada para el canal inverso, ya que utiliza detección no coherente e interfiere con otros terminales móviles dentro de la célula. Otro elemento importante del canal inverso es el control de potencia del terminal móvil. El sistema proporciona control de potencia lento (estático) y control de potencia rápido. Los comandos de control rápido se envían a 800 baudios y están integrados en marcos de conversación. Sin un control rápido de la potencia, el desvanecimiento asociado con la propagación de ondas de radio en estructuras con objetos reflectantes (paredes de casas, estructuras metálicas, etc.) conduciría a una degradación significativa del rendimiento del sistema. El control de potencia lento proporciona una ecualización equivalente de las distancias desde los terminales móviles hasta la estación base. Para combatir la propagación por trayectos múltiples, tanto el terminal móvil como la estación base utilizan un receptor RAKE que utiliza la recepción de señales de correlación. En la entrada del receptor se utilizan varios correlacionadores que pliegan la secuencia de entrada. En este caso, la señal de referencia se suministra a diferentes correlacionadores con un ligero desplazamiento de tiempo, proporcional a la diferencia de tiempo cuando las ondas de radio viajan a lo largo de diferentes trayectorias. Se suman las señales de salida de los correlacionadores. Por lo tanto, si el nivel de la señal de convolución de una de las señales de trayectoria múltiple en el momento actual es igual a cero (como resultado del patrón de interferencia de la distribución de campo), entonces la convolución de la señal retardada será diferente de cero. El estándar IS-95 proporciona tres correlacionadores en la entrada del receptor. La arquitectura CDMA proporciona un "traspaso" suave. La comunicación cuando un terminal móvil pasa de una celda a otra no se destruye ni se interrumpe. El terminal móvil combina dos señales de dos estaciones base del mismo modo que combina dos señales de una estación base que llegan por caminos diferentes.

Canal directo CDMA

El canal CDMA directo consta de una señal piloto, un canal de sincronización, hasta siete canales de búsqueda y hasta 63 canales de tráfico. La señal piloto permite que el terminal móvil reciba marcas de tiempo, proporcionando sincronización de fase para una detección coherente. Basándose en la señal piloto, los terminales móviles pueden determinar los niveles relativos de señales de cada estación base y decidir cuándo y en qué estación base ubicarse. El canal de sincronización transmite señales de reloj a terminales móviles a una velocidad de 1200 baudios. Los canales de búsqueda se utilizan para transmitir información de control y otros mensajes y funcionan a velocidades de 9600, 4800, 2400 baudios. El canal de tráfico directo transmite todos los datos del usuario a velocidades de 9600, 4800, 2400, 1200 baudios.

Los datos del canal de tráfico directo se agrupan en una trama de 20 ms. Los datos del usuario, después de la codificación previa y el formateo, se entrelazan para regular la velocidad de transferencia de datos actual, que puede variar. A continuación, el espectro de la señal se expande mediante convolución con la función de Walsh y una secuencia pseudoaleatoria hasta un valor de 1,2288 Mbit/s.

Subcanal de control de potencia

Para minimizar la cantidad de errores, IS-95 proporciona control de la potencia de salida de cada tubo. La estación base recibe y evalúa la intensidad del campo de cada teléfono a través del canal inverso e informa al terminal móvil sobre la necesidad de reducir/aumentar la potencia.

Dado que la potencia recibida por la estación base está determinada tanto por la distancia al móvil como por la interferencia en el canal de comunicación (y los ceros y antinodos están ubicados a distancias cercanas en el patrón de interferencia), la estación base envía señales de control de potencia cada 1,25 ms. . La señal de control de potencia se envía al terminal móvil en el subcanal de control directo. Esta señal indica que la potencia debe aumentar o disminuir en 1 dB. Si el nivel de la señal es bajo, entonces se transmite "0" en el subcanal de control directo, ordenando así aumentar la potencia, y viceversa. Los bits de control de potencia se insertan después de los datos codificados.

Hay 24 símbolos de datos transmitidos en un intervalo de 1,25 ms y el IS-95 permite 16 posiciones posibles para transmitir el bit de control de potencia. Estas posiciones están ubicadas al principio y cualquiera de los primeros 16 bits puede ser un bit de control de potencia. Los 24 bits del diezmador de código largo se utilizan para codificar los datos en intervalos de 1,25 ms. Y los últimos 4 bits de 24 determinan la posición del bit de control de potencia.

canal de retorno CDMA

Los datos de usuario en el canal de retorno se agrupan en tramas de 20 ms. Todos los datos en el canal de retorno están codificados con un códec plegable, entrelazados y codificados con una secuencia ortogonal de 64 caracteres. La expansión del espectro ocurre antes de la transmisión. Los procedimientos de entrelazado, modulación ortogonal y ensanchamiento son similares a los del canal directo, por lo que se omite su descripción.

Conclusión

Los sistemas con espectro ensanchado directo, también llamados señales similares a ruido, no se inventaron hoy ni siquiera ayer. Estos sistemas de comunicación se utilizan desde hace mucho tiempo en equipos militares y especiales. Y el hecho de que hoy esta tecnología esté entrando gradualmente en la categoría de producción pública se debe en gran medida a los enormes éxitos de la microelectrónica: dispositivos pasivos de procesamiento de información, digitales y analógicos. Los científicos rusos llevaron a cabo una serie de desarrollos importantes y útiles: el Instituto de Investigación de Radiocomunicaciones de Voronezh, el Instituto de Investigación de Radiocomunicaciones de Moscú, NPO Almaz, etc. Para decorar el material, vale la pena citar los resultados de desarrollos que tienen aplicación comercial. en CDMA.

En la figura. La Figura 4 muestra la respuesta en frecuencia de un filtro de ondas acústicas de superficie diseñado para un terminal móvil en el estándar IS-95, y la Fig. 5 - respuesta de frecuencia de un filtro para CDMA de banda ancha: una tecnología de comunicación que permite transmitir imágenes en movimiento.

Literatura

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Hombre joven Rhee. CDMA Celular Comunicación Móvil y Seguridad de Red. 544 págs.

CDMA (Acceso múltiple por división de código): el acceso múltiple por división de código es un subconjunto de estándares de comunicación celular, cuya principal diferencia con otros estándares es el principio de organizar el acceso múltiple de suscriptores a una estación base.

Los operadores de telefonía móvil siempre se han enfrentado a dos problemas principales:

Aumento constante de la base de suscriptores;

Garantizar la seguridad de las comunicaciones.

Fue la solución a estos dos problemas el motivo de la mejora de los estándares de comunicación celular, así como la aparición de otros nuevos.

Hoy en día existen tres métodos principales para organizar las comunicaciones celulares:

1. FDMA - Acceso múltiple por división de frecuencia - acceso múltiple por división de frecuencia - estándares de comunicación celular en los que se asigna un determinado rango de frecuencia a cada suscriptor. Los estándares de tecnología FDMA más conocidos:

AMPS - Servicio avanzado de telefonía móvil - servicio avanzado de telefonía móvil - estándar analógico con un rango de frecuencia de 30 kHz.

DAMPS: implementación digital (digital) del estándar AMPS;

NAMPS: AMPS (banda estrecha) con un rango de frecuencia reducido de 10 kHz: le permite aumentar la capacidad de la celda.

TACS - Total Access Communication System - sistema de comunicaciones de acceso general - ancho de canal 25 kHz.

2. TDMA - Acceso múltiple por división de tiempo: acceso múltiple con división de canales en el tiempo. A diferencia del método de división de frecuencia, el método de división de tiempo permite que varios suscriptores utilicen el mismo rango de frecuencia, mientras que la transmisión de señales entre ellos y la estación base se cuantifica en el tiempo. Los estándares de tecnología TDMA más conocidos:

IS-54 es una extensión del estándar AMPS: los canales de frecuencia de 30 kHz se dividen en tres intervalos de tiempo.

PDC: canales de 25 kHz con tres intervalos de tiempo cada uno.

GSM - Sistema Global para Comunicaciones Móviles - sistema global de comunicaciones móviles - banda de 200 kHz con 8 franjas horarias.

3. CDMA. A diferencia de los dos primeros métodos, el método de división de códigos permite que todos los suscriptores operen en el mismo rango de frecuencia. Además, este rango en CDMA es mucho más amplio que en los dos primeros métodos. Por tanto, en la implementación más común de CDMA, IS-95, el ancho de banda es de 1,25 MHz. El último estándar CDMA (3G) de tercera generación, CDMA2000, utiliza el mismo ancho de banda.

En las comunicaciones celulares, el método CDMA se utilizó hace relativamente poco tiempo: el primer operador CDMA apareció en 1995. Antes de esto, el método de separación de códigos se utilizaba bastante en las comunicaciones militares.

Principales ventajas

Alta inmunidad al ruido.

Gracias a la codificación especial y la "difusión" de la señal (ver Organización del acceso múltiple) en el rango de frecuencia, se logra una alta protección de la información útil contra interferencias accidentales (o intencionales). Incluso si la información se pierde parcialmente debido a la interferencia de banda estrecha, la información transmitida en el resto de la señal será suficiente para restaurar la señal analógica original de alta calidad.

Gran capacidad celular.

La capacidad de una celda depende de la "independencia" de los códigos utilizados por las unidades de abonado al codificar información para la comunicación dentro de una celda. Cuantos más códigos, menor es su “independencia” y, por tanto, mayor interferencia mutua.

La gran capacidad de las celdas también está garantizada por el hecho de que todas las celdas operan en la misma frecuencia, de modo que no es necesario asignar frecuencias específicamente a las celdas (como se requiere en FDMA y TDMA: las celdas vecinas deben operar en diferentes frecuencias).

Seguridad.

La seguridad de las comunicaciones en el estándar CDMA está garantizada, en primer lugar, por una interfaz de radio muy compleja, que utiliza seis canales para transmitir datos e información de control. En segundo lugar, el uso de una señal similar al ruido (NLS) para transmitir información a través de la interfaz aérea hace que sea bastante difícil de interceptar, y el uso de una secuencia de codificación única junto con el cifrado de datos garantiza la seguridad de los datos frente al descifrado.

Con la implementación específica del método CDMA en los estándares de comunicación celular, se garantiza la protección de los suscriptores contra la "replantación". Así, en el estándar IS-95, dicha protección contra el uso no autorizado de su cuenta se proporciona mediante el mecanismo AKEY, una clave de ocho bytes que se almacena en el teléfono móvil y que es un identificador único para cada suscriptor. Se ingresa en el dispositivo en el momento de la venta y también se almacena en la base de datos del operador.

Además de la seguridad en términos de protección de la información, CDMA también es segura para la salud de los suscriptores. Gracias a la señal de baja intensidad, el nivel total de radiación electromagnética es mucho menor que en otros estándares, como GSM, AMPS.

Defectos

Hoy podemos decir que CDMA no tiene desventajas. Como tecnología, CDMA ya está bien establecida. Existen varios estándares basados en él, para los cuales hay varios fabricantes que ofrecen toda la gama necesaria de hardware: estaciones base, teléfonos móviles.

Organización del acceso múltiple.

Figura 1
Espectro ensanchado de señal

En la figura. La Figura 1 muestra el principio de expandir el espectro de una señal útil (gráfico superior): información de voz en una señal CDMA, una señal similar al ruido de banda ancha.

El acceso múltiple en CDMA se implementa mediante una codificación de señal especial. La señal de voz analógica se convierte en paquetes digitales, que luego pasan a través de una secuencia de Walsh (número de códigos: 64 o más). La función de conversión también utiliza un número pseudoaleatorio (uno de 2199023255551 números) exclusivo para cada suscriptor dentro de una celda. El resultado es una señal de banda ancha con un rango de frecuencia de 1,23 MHz, que se transmite a través de la interfaz aérea.

CDMA2000

CDMA2000 es el último estándar de comunicación celular de tercera generación (3G) basado en el método CDMA. Actualmente, una red CDMA2000 completamente funcional en operación comercial sólo está disponible en Japón (operador celular DOCOMO).

En términos de capacidades, CDMA2000 es superior en muchos aspectos al estándar CDMA IS-95, llamado CDMAOne en el nuevo contexto.

Así, CDMA2000 permite transferir datos a velocidades de hasta 2 Mbit/s, lo que es suficiente para la transmisión de vídeo en tiempo real.

CDMA2000 es totalmente compatible con CDMAOne, lo que hace que a los operadores móviles les resulte fácil y económico migrar al nuevo estándar.

CDMA en Rusia

La situación con CDMA en Rusia desde el principio de su aparición no tuvo éxito. Habiendo afectado los intereses de varias estructuras influyentes a la vez, CDMA encontró resistencia por parte del Ministerio de Comunicaciones y las fuerzas del orden. El hecho es que para la sincronización en las comunicaciones móviles CDMA se utiliza GPS (Sistema de posicionamiento global), un sistema de posicionamiento global basado en el uso de satélites que no se fabrican en Rusia; era simplemente imposible dejarlo así. Y CDMAOne en Rusia perdió el GPS y con él la movilidad.

Con la licencia del Ministerio de Comunicaciones y del Comité Estatal de Comunicaciones, a los operadores de telefonía móvil se les permitía utilizar únicamente redes CDMA con suscriptores fijos que operaban en una frecuencia de 800 MHz.

A lo largo de 3 años desde la aparición de las primeras redes CDMA en Rusia (1998-2001), los operadores no han logrado recuperar las comunicaciones móviles CDMA.

Desde 2001, la empresa MCC (Moscow Cellular Systems), y a principios de este año en San Petersburgo (Delta Telecom), comenzaron a desplegar una red CDMA2000, hasta ahora sólo en una versión de prueba. El rango de frecuencia proporcionado para CDMA2000 es 450 MHz. Lo más importante es que el permiso emitido por la Comisión Estatal de Radiofrecuencias (SCRF) permite el despliegue de redes de radiocomunicación móviles (léase móviles).

Teléfonos

Hoy en día, la elección de teléfonos móviles compatibles con CDMA2000 no es tan amplia. El mercado ruso presenta principalmente dispositivos de la empresa coreana Samsung: SCH X120, X130, X230, X250, X350, X420 (ver Tabla 1).