Este es el modo de funcionamiento de los teléfonos móviles.
CDMA (Acceso Múltiple por División de Código), también conocido como Acceso Múltiple por División de Código, es una tecnología utilizada en comunicaciones inalámbricas CDMA que permite a todos los usuarios utilizar todas las bandas de frecuencia (1.2288Mhz) al mismo tiempo y conectarse. otros usuarios La señal emitida se considera ruido y no es necesario considerar el problema de la colisión de señales. Las ventajas de CDMA incluyen: La tecnología de codificación de voz proporcionada en CDMA tiene una mejor calidad de llamada que el GSM actual y puede reducir el ruido en el entorno cuando los usuarios hablan, haciendo que la llamada sea más clara.
Esto es lo que ofrece actualmente China Telecom. China Unicom y China Mobile son ambos GSM, y estos siguen siendo 2G.
Descripción general
Porque el sistema CDMA tiene la capacidad de resistir interferencias, interferencias de banda estrecha, interferencias de trayectorias múltiples y dispersión de retardo de trayectorias múltiples. Al mismo tiempo, tiene las ventajas de mejorar la capacidad de comunicación del sistema celular y facilitar la supervivencia y transición de los sistemas analógicos y digitales, lo que convierte al sistema celular digital CDMA en un fuerte competidor del sistema celular digital TDMA.
IS-95 CDMA y cdma2000 1x?[1]? Los sistemas celulares son dos sistemas CDMA típicos y sus bandas de frecuencia operativas correspondientes son
de enlace ascendente (transmitidas por estaciones móviles, recibidas por estaciones base) ) 870~894MHz
Enlace descendente (transmitido por la estación base, recibido por la estación móvil) 825~849MHz
El intervalo dúplex es de 45MHz.
Los sistemas IS-95 CDMA y cdma 2000-1x que utilizan estructura celular adoptan tecnología de acceso múltiple por división de código. El intervalo de frecuencia de la portadora es de 1,23 MHz y la velocidad del chip es de 1,2288 Mchip/s. Se utiliza frecuencia, es decir, el factor de reutilización de frecuencia es 1.
Principio de comunicación
¿CDMA?[2]?En el sistema de comunicación, las señales utilizadas por diferentes usuarios para transmitir información no dependen de la frecuencia, no se distinguen por intervalos de tiempo diferentes o diferentes, sino por diferentes secuencias de codificación, es decir, por diferentes formas de onda de la señal. Si se ven desde el dominio de la frecuencia o el dominio del tiempo, múltiples señales CDMA se superponen entre sí.
Figura 1 CDMA
El receptor utiliza un correlacionador para seleccionar la señal usando un patrón predeterminado entre múltiples señales CDMA. Otras señales que utilizan patrones de código diferentes no se pueden demodular porque difieren de los patrones de código generados localmente por el receptor. Su existencia es similar a la introducción de ruido e interferencias en el canal, lo que suele denominarse interferencia de acceso múltiple.
En el sistema de comunicación celular CDMA, la transmisión de información entre usuarios es reenviada y controlada por la estación base. Para lograr una comunicación dúplex, se utiliza una frecuencia para la transmisión directa y otra frecuencia para la transmisión inversa, lo que comúnmente se conoce como dúplex por división de frecuencia. Independientemente de la transmisión directa o inversa, además de transmitir información comercial, también se debe transmitir la información de control correspondiente. Para transmitir información diferente, es necesario configurar los canales correspondientes. Sin embargo, el sistema de comunicación CDMA no está dividido en canales ni intervalos de tiempo. Independientemente del tipo de información que se transmita, los canales se distinguen mediante el uso de diferentes patrones de código. Los canales similares pertenecen a canales lógicos. Estos canales lógicos se superponen entre sí, ya sea en el dominio de la frecuencia o del tiempo, o todos ocupan la misma banda de frecuencia y tiempo.
1． Principio del espectro ensanchado
El diagrama de bloques del principio del espectro ensanchado se muestra en la siguiente figura. Se puede ver en la figura que después de codificar el código de información a (t) a transmitir, el transmisor primero realiza una modulación de espectro ensanchado en el código pseudoaleatorio c (t) y luego modula la frecuencia de radio para obtener la señal de salida. :
s(t)=b(t)c(t)
En la fórmula: la tasa de c(t) (chip/s) es Rc, la tasa de b(t) (bit/s) es Rb. Por lo general, Rc es mucho mayor que Rb, por lo que el ancho de banda de la señal de espectro ensanchado modulado depende principalmente del ancho de banda c(t).
Figura 2 Diagrama de bloques del principio del espectro ensanchado
Después de que la señal se transmite de forma inalámbrica, será interferida por ruido y otras señales. Por lo tanto, además de la señal útil, la señal recibida por el extremo receptor también contiene señales de interferencia.
Es decir:
donde n(t) es la suma de las señales de ruido y de interferencia.
La señal recibida por el receptor se demodula primero utilizando una portadora coherente.
Después de filtrar z(t) por banda ancha (el ancho de banda es aproximadamente la velocidad del chip), obtenemos:
Y combinar G(t) con el código pseudoaleatorio local c′ (t) Multiplicar, es decir, realizar un procesamiento de deexpansión. Dado que c′(t) es completamente consistente con el código c(t) de origen, la señal de salida V0(t) pasa a través del filtro de banda base. El ancho de banda del filtro de banda base es el ancho de banda de la señal b(t), que es mucho menor que antes de la desensanchación. El ancho de banda del filtro de banda ancha sigue siendo una señal de banda ancha. Después del filtrado de banda base, solo queda una pequeña parte de la potencia de ruido. Después del procesamiento, la potencia de la señal permanece sin cambios. Por lo tanto, la relación señal-ruido de la salida desensanchada es mucho mayor que la relación señal-ruido de la entrada desensanchada. Después de pasar por el decodificador, se restablece la señal original.
Figura 3 Estructura de franjas horarias del sistema celular digital IS-136
Figura 4 Diagrama de bloques de recepción y desensanchamiento de señal de espectro ensanchado
2. La capacidad del sistema de espectro ensanchado para suprimir el ruido y las interferencias
El sistema de espectro ensanchado introduce el concepto de "ganancia de procesamiento" GP para medir la capacidad de suprimir el ruido y las interferencias. GP se define como la señal de salida a-. relación de ruido del desensanchador del receptor. La relación con la relación señal-ruido de entrada, es decir:
Cuanto mayor, más fuerte será el rendimiento antiinterferencias.
El sistema de espectro ensanchado tiene el siguiente rendimiento antirruido y antiinterferencias:
En primer lugar, el sistema de espectro ensanchado tiene un fuerte rendimiento anti-ruido blanco. Dado que el espectro de potencia del ruido blanco se distribuye uniformemente en todo el rango de frecuencia, después de pasar por el desensanchador, la distribución de densidad espectral de potencia del ruido permanece sin cambios. Sin embargo, después de que la señal sufre un desensanchamiento de correlación, se convierte en una señal de banda estrecha, pero la potencia de la señal. permanece sin cambios. Podemos utilizar un filtro de banda estrecha para eliminar el ruido fuera de banda, por lo que la relación señal-ruido dentro de la banda estrecha mejora enormemente.
Si la densidad espectral de potencia del ruido blanco es N0, entonces la relación señal-ruido de entrada y la relación señal-ruido de salida del desensanchador son
y
respectivamente en la fórmula: BP es el ancho de banda ocupado por la señal después de la expansión (antes de la expansión); Bm es el ancho de banda ocupado por la señal antes de la expansión (después de la expansión). Entonces queda:
Esta fórmula muestra que la ganancia de procesamiento del sistema de espectro ensanchado para la interferencia de ruido blanco es igual al ancho de banda BP (o velocidad de información RP) ocupado por la señal después de la expansión y el ancho de banda Bm ( o relación de tasa de información Rm).
En segundo lugar, el sistema de espectro ensanchado tiene la capacidad de resistir interferencias de frecuencia única y de banda estrecha. La interferencia de una sola frecuencia es un espectro de línea. Después de la dispersión de la correlación, el espectro de línea se expande a un espectro de potencia de todo el BP. En este momento, la potencia de interferencia que pasa a través del filtro de paso de banda es solo Bm/BP multiplicada por la potencia de interferencia de entrada. . Por lo tanto, la ganancia de procesamiento también es
El sistema de espectro ensanchado también tiene la capacidad de resistir interferencias de banda ancha. La interferencia de banda ancha se refiere a señales cuyas bandas de frecuencia son comparables a las de las señales de espectro ensanchado, como la interferencia por trayectos múltiples y las señales de interferencia de acceso múltiple. Dado que estas señales de interferencia son irrelevantes para la señal útil, la energía se dispersa después de desensancharse y no puede convertirse en una señal de banda estrecha como la señal útil. Si el espectro de la señal de interferencia es lo suficientemente amplio, la ganancia de procesamiento es la misma que la del ruido blanco, es decir: