2014-02-09
692
CODING
CDMA uses unique spreading codes to spread the baseband data before transmission. The signal is transmitted in a channel, which is below noise level. The receiver then uses a correlator to despread the wanted signal, which is passed through a narrow bandpass filter. Unwanted signals will not be despread and will not pass through the filter. Codes take the form of a carefully designed one/zero sequence produced at a much higher rate than that of the baseband data. The rate of a spreading code is referred to as chip rate rather than bit rate.
Pic.1. CDMA spreading
TDD WCDMA uses spreading factors 4 - 512 to spread the base band data over ~5MHz band. Spreading factor in dBs indicates the process gain. Spreading factor 128 = 21 dB process gain. Interference margin is calculated from that:
Interference Margin = Process Gain - (Required SNR + System Losses)
Required Signal to Noise Ration is typically about 5 dB
System losses are defined as losses in receiver path. System losses are typically 4 - 6 dBs
Pic.2. Overview of Spreading Process
Использование схемы CDMA для сотовых сетей имеет несколько преимуществ.
· Частотное разнесение. Из-за того, что передаваемые сигналы рассеяны по широкой полосе частот, искажение передачи на определенной частоте, например вследствие шума или селективного замирания, меньше влияет на сигнал.
· Снижение негативных эффектов многолучевого распространения. Кроме способности DSSS противостоять многолучевому замиранию посредством частотного разнесения, раздробленные коды, используемые для CDMA, имеют низкую автокорреляцию. Поэтому версия сигнала, который задерживается более чем на один элементарный интервал, не интерферирует с доминирующим сигналом, как это происходит в других средах многолучевого распространения.
· Конфиденциальность. Так как расширенный спектр получается посредством использования шумоподобных сигналов, где каждый пользователь имеет свой код, то такой схеме изначально присуща конфиденциальность.
· Постепенное снижение эффективности функционирования системы. В схемах ТDМА или FDMA к системе может одновременно обращаться только фиксированное число пользователей. В CDMA же по мере того как все больше пользователей получают одновременный доступ к системе, уровень шума и, следовательно, частота появления ошибок увеличиваются. Система приближается к моменту неприемлемого качества связи постепенно.
Следует упомянуть и о многочисленных недостатках сотовой схемы CDMA.
· Самоподавление. Если все мобильные пользователи синхронизированы не идеально, данные, поступающие от разных пользователей, не будут идеально выровнены по границам раздробленных кодов. Расширенные последовательности разных пользователей не будут ортогональными, поэтому будет присутствовать некоторая взаимная корреляция. Это отличает данную схему от FDMA и TDMA, в которых существуют защитные временные или частотные интервалы, соответственно, т.е. сигналы являются хотя бы приближенно ортогональными.
· Проблема расположения. Сигналы, поступающие от более близких к передатчику объектов, не так затухают, как сигналы, пришедшие издалека. При отсутствии полной ортогональности данные, передаваемые с удаленного мобильного устройства, бывает довольно трудно восстановить. Поэтому в системах CDMA очень важное значение имеют схемы регулирования мощности.
· Мягкое переключение. Как будет показано далее, для плавности переключения с одной ячейки в следующую требуется, чтобы мобильное устройство вошло в новую ячейку до того, как оно оставит старую. Это называется мягким переключением, которое является более сложным, чем жесткое переключение, используемое в схемах FDMA и ТDМА.
