CDMA-Systeme (Cellular Code Division Multiple Access) sind eine Art digitale Mobilfunktechnologie, die CDMA-Prinzipien nutzt, um mehreren Benutzern die gemeinsame Nutzung desselben Frequenzbandes innerhalb eines Mobilfunknetzes zu ermöglichen. Dieser Ansatz ermöglicht eine effiziente Nutzung des verfügbaren Spektrums und unterstützt die gleichzeitige Kommunikation zwischen mehreren Benutzern. Lassen Sie uns die wichtigsten Funktionen und Komponenten von Mobilfunk-CDMA-Systemen im Detail untersuchen:
1. Grundprinzipien von CDMA:
- Mobilfunk-CDMA-Systeme bauen auf den Grundprinzipien der CDMA-Technologie auf.
- CDMA nutzt einzigartige Spreizcodes, um zwischen verschiedenen Benutzern zu unterscheiden, sodass diese ohne gegenseitige Beeinträchtigung dasselbe Frequenzband nutzen können.
2. Zellulararchitektur:
- Mobilfunknetze sind in Zellen unterteilt, die jeweils von einer Basisstation (Node B oder eNodeB) versorgt werden.
- Zellen decken gemeinsam ein geografisches Gebiet ab, und das Netzwerk ist darauf ausgelegt, nahtlose Übergaben zu ermöglichen, wenn mobile Geräte zwischen Zellen wechseln.
3. Frequenzwiederverwendung:
- Einer der Hauptvorteile von zellularem CDMA ist die Möglichkeit, dasselbe Frequenzband in verschiedenen Zellen wiederzuverwenden.
- Die Verwendung einzigartiger Spreizcodes ermöglicht die Wiederverwendung von Frequenzen, ohne dass es zu Interferenzen zwischen benachbarten Zellen kommt.
4. Vorwärts- und Rückwärtskanäle:
- Mobilfunk-CDMA-Systeme bestehen aus zwei Arten von Kanälen: Vorwärtskanälen (Downlink) und Rückwärtskanälen (Uplink).
- Vorwärtskanäle übertragen Daten von der Basisstation an Mobilgeräte, während Rückwärtskanäle die Datenübertragung von Mobilgeräten an die Basisstation übernehmen.
5. Orthogonale Spreading-Codes:
- Die in zellularen CDMA-Systemen verwendeten Spreizcodes sind so konzipiert, dass sie orthogonal zueinander sind.
- Orthogonalität minimiert die Kreuzkorrelation zwischen Codes, reduziert Interferenzen und ermöglicht eine effiziente gleichzeitige Kommunikation.
6. Mobilfunk-CDMA-Komponenten:
- Pilotkanal:
- Der Pilotkanal ist ein dedizierter Kanal, der ein Referenzsignal für mobile Geräte bereitstellt.
- Es hilft bei der Messung der Signalstärke und -qualität für Übergabeentscheidungen und Leistungssteuerung.
- Kanal synchronisieren:
- Der Sync-Kanal überträgt Synchronisierungsinformationen für mobile Geräte, um ihr Timing mit der Basisstation zu synchronisieren.
- Paging-Kanal:
- Der Paging-Kanal wird zum Senden von Nachrichten an mobile Geräte verwendet und benachrichtigt diese über eingehende Anrufe oder Systemnachrichten.
- Verkehrskanäle:
- Verkehrskanäle übertragen Sprach- oder Datenverkehr zwischen der Basisstation und mobilen Geräten.
- Zugriffskanal:
- Der Zugriffskanal wird von mobilen Geräten verwendet, um Zugriff auf das Netzwerk anzufordern, beispielsweise beim Einleiten eines Anrufs oder beim Antworten auf eine Seite.
- Umgekehrter Verkehrskanal:
- Der Reverse Traffic Channel ist für die Übertragung des Sprach- oder Datenverkehrs von Mobilgeräten zur Basisstation verantwortlich.
- Umgekehrter Steuerkanal:
- Der Reverse Control Channel wird für die Signalisierung zwischen dem Mobilgerät und dem Netzwerk verwendet.
7. Leistungskontrollmechanismen:
- Cellular CDMA-Systeme implementieren Leistungssteuerungsmechanismen, um die Sendeleistung mobiler Geräte zu optimieren.
- Leistungssteuerung stellt sicher, dass Geräte mit der minimal erforderlichen Leistung für eine zuverlässige Kommunikation senden und trägt so zu einer effizienten Spektrumsnutzung bei.
8. Soft Handoff:
- Mobilfunk-CDMA-Netzwerke unterstützen Soft Handoff, sodass mobile Geräte während eines Handovers gleichzeitig mit mehreren Basisstationen kommunizieren können.
- Soft Handoff verbessert die Anrufqualität und verringert die Wahrscheinlichkeit von Anrufabbrüchen bei Übergängen zwischen Zellen.
9. Integration von Sprach- und Datendiensten:
- Mobilfunk-CDMA-Systeme unterstützen die Integration von Sprach- und Datendiensten im selben Netzwerk.
- Diese Integration ermöglicht es Benutzern, gleichzeitig Sprachanrufe zu tätigen und auf Datendienste zuzugreifen.
10. Entwicklung zu 4G und 5G: – Die Prinzipien des Mobilfunk-CDMA haben die Entwicklung mobiler Kommunikationsstandards, einschließlich 4G LTE und 5G NR, beeinflusst. – Während diese Standards unterschiedliche Zugangstechnologien (OFDMA und SC-FDMA) verwenden, ist das Erbe von CDMA in der gesamten Netzwerkarchitektur und den Prinzipien offensichtlich.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass CDMA-Systeme (Cellular Code Division Multiple Access) ein Schlüsselparadigma in der digitalen Mobilfunktechnologie darstellen. Durch die Nutzung einzigartiger Spreizcodes und orthogonaler Prinzipien ermöglicht zellulares CDMA eine effiziente Nutzung des Spektrums und unterstützt die gleichzeitige Kommunikation zwischen mehreren Benutzern innerhalb eines Mobilfunknetzes. Die Technologie hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt und einen nachhaltigen Einfluss auf das Design und den Betrieb moderner Mobilkommunikationssysteme hinterlassen.