В устройствах абонентского доступа систем CDMA не используется технология FDMA, поэтому частотный ресурс в CDMA используется очень эффективно

X.25

OMS

ВОЛСОКС №7,

T1/E1ВОЛСВОЛС VMS FMS

где:

MS – мобильная станция

BTS - базовая трансиверная (приемо-передающая) станция

MSC – центр мобильной коммутации

BSC – контроллер базовых трансиверных станций

CClNU – центральное внутрисетевое устройство

SS-M – подсистема мобильной связи

SS-T – подсистема коммутации соединительных линий

SS-7 – подсистема коммутации ОКС№7 (общеканальной сигнализации)

SS-A – подсистема коммутации услуг: VMS – системы речевой почты,

FMS – системы факсимильной связи

lS - подсистема для внутренней связи

VLR – регистр визитеров (гостей) в системе сотовой связи (ССС)

HLR – регистр домашней сети

EIR – регистр опознавания оборудования

OMS – центр оперативно эксплуатации

CS – подсистема управления

ТфОП – телефонная сеть общего пользования

СПД – сеть передачи данных

ВОЛС – волоконно-оптическая линия связи

Группа стандартов CDMA – беспроводная технология сетей сотовой связи (ССС), впервые внедренная компанией Qualcomm Inc. из Сан-Диего (США) в 1992г., коренным образом отличается от других стандартов систем сотовой связи, и эти стандарты в эволюции считаются стандартами поколений:

2,5G - 3G - 4G.

.

.

Технология CDMA дает возможность множеству мобильных станций MS одновременно и качественно работать независимо от влияния атмосферных помех, интерференции, отражений сигналов и т.д.

Системы множественного доступа с частотным разделением (каналов) - FDMA -

аналоговые системы сотовой связи (NMT, N-AMPS и др.) - используют набор частотных диапазонов. Их эволюция: системы множественного доступа с временным разделением (каналов) – TDMA - цифровые системы сотовой связи (GSM, D-AMPS и др.) - используют набор частотных диапазонов с разделением каждого канала на временные интервалы для множественного доступа к услугам ССС. В системах CDMA всё по-другому.

Технология CDMA обеспечивает значительное увеличение емкости сети и передачу речевой информации только в оцифрованном виде. Этот метод возник недавно именно в телефонии - в основе его лежит давно применяемый в военной радиосвязи метод модуляции с использованием шумоподобного или широкополосного сигнала (ШПС: в англоязычной литературе используется термин spread spectrum, переводится на русский язык как "распределенный", или "растянутый", "размытый" спектр). Полезная информация распределяется по частотному диапазону, существенно более широкому, чем при традиционных способах модуляции сигнала. Такой сигнал называют узкополосным. Осуществляется это за счет перемножения последовательности полезных битов информации на псевдослучайную последовательность - ПСП более коротких импульсов. Полосы информационных сигналов могут быть расширены в 10 – 10 000 за счет представления их двоичными последовательностями с использованием различных методов. В результате получается сигнал, который занимает больший частотный диапазон и имеет значительно меньшую мощность, чем при узкополосной модуляции. Информацию можно принять, только зная ПСП (код), на которую был перемножен полезный сигнал при передаче. В противном случае сигнал будет выглядеть как шум. Военные используют данный метод для защиты канала связи от перехвата (intercepting), помех (jamming) и подслушивания (covertness). Все MS, работающие в зоне действия одной BTS, используют одну и ту же несущую частоту. Емкость ячейки сети CDMA определяется тем, насколько независимы друг от друга коды, используемые MS. При работе по этой технологии размер ячейки, качество звука и емкость оказываются тесно связанными друг с другом, поэтому при проектировании сети следует выбирать оптимальное решение: улучшить одну из этих характеристик можно только за счет ухудшения другой. Чем больше в сети CDMA каналов в данной ячейке, тем выше уровень взаимных помех из-за неполной независимости кодовых последовательностей. Таким образом, чем более низкое качество передачи речи считается приемлемым, тем больше каналов можно разместить в ячейке сети. Зависимость между размерами ячейки и емкостью сети CDMA обусловлена тем, что можно обеспечить заданное качество передачи речи, только если соотношение сигнал/шум оказывается выше установленного стандартом значения. Чем слабее сигнал (при заданной мощности оборудования с увеличением размера ячейки сигнал становится слабее), тем меньше уровень помех, который зависит от числа активных каналов. Каждый сигнал передающей стороны в системах CDMA отмечается уникальным кодом (Уолша) и передается в одном канале одновременно со многими другими кодированными сигналами. Принимающая сторона использует этот же код для выделения сигнала из шума.

Единственное отличие между множественными речевыми потоками - это уникальный код.

Канал, как правило, очень широкий и каждый речевой поток занимает целиком всю ширину диапазона. Система CDMA использует наборы каналов шириной 1,25мГц. Каналы кодируются на скорости ~ 8,0кбит/с, но различные скорости кодирования могут снизить скорость пакетов данных до 1,2кбит/с. В системах CDMA устанавливаются помехоустойчивые соединения, несмотря на очень низкую величину мощности сигнала в MS, теоретически сигнал MS может быть слабее, чем уровень шума.

CDMA - Code Division Multiple Access - множественный доступ с кодовым разделением (каналов). Каналы трафика на передаче при таком способе разделения организуются присвоением каждому каналу отдельного кода, который распространяется по всей ширине полосы частот. Этот способ не предусматривает временнóго разделения каналов, все мобильные станции - MS постоянно используют всю ширину канала. Полосы частот канала очень широкие (>1,25мГц), накладываются друг на друга но, поскольку их коды отличаются, каналы могут быть идентифицированы.

Технология множественного доступа с кодовым разделением (каналов) известна давно. В СССР первая работа, посвящённая этой теме, была опубликована ещё в 1935 году, её автор - Агеев Д.В.

Технология CDMA использовалась в военных системах связи, как в бывшем СССР, так и в США. Во второй половине 80-х годов военное ведомство США рассекретило данную технологию и с 1995г. началось её коммерческое использование в гражданских средствах беспроводной связи (СБС).

Технология CDMA применяется в сетях сотовой связи и в системах спутниковой навигации GPS - Global Positioning System.

Системы CDMA используют технологиюDSSS -Direct Sequence Spread Spectrum - спектр, расширенный методом (прямой) последовательности.

Основа DSSS - использование шумоподобной несущей частоты, и гораздо более широкой полосы, чем необходимо для обычных способов модуляции.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Общая функциональная схема сети сотовой связи CDMA

Центр коммутации мобильной связи MSC  

ISDN,

Центр коммутации мобильной связи MSC  

ТфОП,

EIR

HLR

СПД, IP, др.

Преимущества технологии CDMA

В системах сетей сотовой связи - ССС поколений: 1G (аналоговые системы беспроводной связи) и 2G (цифровые системы беспроводной связи) множественного доступа с частотным разделением (каналов) FDMA существует проблема так называемого "многократного использования" ("reuse") частотных каналов (частот).

Чтобы не мешать друг другу, соседние BTS, обслуживающие каждая свою "соту" (ячейку), должны использовать разные частоты.

Если у BTS шесть "соседей" (наиболее часто рассматриваемый случай - 7 сот в минимальном фрагменте сети), зона действия каждой BTS представляет собой равносторонний гексагон - шестиугольник (сота, ячейка).

Количество каналов, которые может использовать одна BTS в семь раз меньше, чем общее количество каналов в отведённом для сети диапазоне. Это приводит к уменьшению пропускной способности локальной зоны - LA (ячейки, соты), которую обслуживает BTS, и к увеличению плотности установки BTS за счет разбиения ячеек (сот) на более мелкие ячейки в густонаселённых районах.

В устройствах абонентского доступа систем CDMA не используется также и технология TDMA, что позволяет значительно увеличить скорость передачи информации (пропускную способность каналов).

Пропускная способность сети CDMA обычно в несколько раз выше, чем в сетях TDMA и на порядок выше, чем в сетях FDMA.

Для того чтобы MS, находящаяся рядом с BTS, не "мешала" своим сигналом более отдалённым MS, в CDMA предусмотрена плавная автоматическая регулировка мощности, что приводит к значительному сокращению энергопотребления MS вблизи BTS и, соответственно, увеличению времени работы MS без подзарядки аккумулятора.

.

.

Одной из особенностей сетей CDMA является возможность "мягкого переключения" ("soft handoff") из одной локальной зоны - LA (ячейки, или соты) в другую или от BTS одной соты к BTS другой соты. При этом, возможна ситуация когда одну MS "ведут" сразу несколько BTS.

Пользователь не замечает, что его MS "передали" другой BTS. Чтобы это стало возможным, необходима четкая синхронизация обеих BTS.

В военных и коммерческих системах синхронизация обеспечивается сигналами точного времени от спутников системы GPS - Global Positioning System - глобальной системы навигации (США).

Технология CDMA - это практически полностью цифровой стандарт, т.к. все преобразования информационного сигнала происходят в цифровой форме, и только "последняя миля" (всегда) является аналоговой, причём гораздо более простой, чем у других стандартов сетей сотовой связи ССС. Это позволяет практически полностью выполнить MS в виде одной микросхемы с большой степенью интеграции и тем самым значительно снизить ее высокую стоимость.

Системы CDMA используют современные технологии для преобразования аналоговых (речевых, видео, звуковых) сигналов в цифровые сигналы.

Это повышает качество передачи аналогового сигнала по сравнению со схемами множественного доступа с временным разделением (каналов) - TDMA.

Дата добавления: 2014-01-11