Cellular Code Division Multiple Access (CDMA)-systemen zijn een soort digitale cellulaire technologie die CDMA-principes gebruikt om meerdere gebruikers in staat te stellen dezelfde frequentieband binnen een mobiel netwerk te delen. Deze aanpak maakt efficiënt gebruik van het beschikbare spectrum mogelijk en ondersteunt gelijktijdige communicatie tussen meerdere gebruikers. Laten we de belangrijkste kenmerken en componenten van cellulaire CDMA-systemen in detail onderzoeken:
1. Basisprincipes van CDMA:
- Cellulaire CDMA-systemen bouwen voort op de fundamentele principes van CDMA-technologie.
- CDMA maakt gebruik van unieke spreidingscodes om onderscheid te maken tussen verschillende gebruikers, waardoor ze dezelfde frequentieband kunnen delen zonder wederzijdse interferentie.
2. Mobiele architectuur:
- Mobiele netwerken zijn onderverdeeld in cellen, elk bediend door een basisstation (Node B of eNodeB).
- Cellen bestrijken gezamenlijk een geografisch gebied en het netwerk is ontworpen om naadloze overdrachten te bieden terwijl mobiele apparaten zich tussen cellen verplaatsen.
3. Frequentiehergebruik:
- Een van de belangrijkste voordelen van cellulaire CDMA is de mogelijkheid om dezelfde frequentieband in verschillende cellen te hergebruiken.
- Het gebruik van unieke spreidingscodes maakt hergebruik van frequenties mogelijk zonder interferentie tussen aangrenzende cellen te veroorzaken.
4. Voorwaartse en achterwaartse kanalen:
- Mobiele CDMA-systemen bestaan uit twee soorten kanalen: voorwaartse kanalen (downlink) en achterwaartse kanalen (uplink).
- Voorwaartse kanalen verzenden gegevens van het basisstation naar mobiele apparaten, terwijl achterwaartse kanalen de gegevensoverdracht van mobiele apparaten naar het basisstation afhandelen.
5. Orthogonale spreidingscodes:
- De spreidingscodes die worden gebruikt in cellulaire CDMA-systemen zijn ontworpen om orthogonaal ten opzichte van elkaar te zijn.
- Orthogonaliteit minimaliseert kruiscorrelatie tussen codes, vermindert interferentie en maakt efficiënte gelijktijdige communicatie mogelijk.
6. Mobiele CDMA-componenten:
- Pilotkanaal:
- Het Pilot Channel is een speciaal kanaal dat een referentiesignaal levert voor mobiele apparaten.
- Het helpt bij het meten van de signaalsterkte en -kwaliteit voor overdrachtsbeslissingen en stroomcontrole.
- Kanaal synchroniseren:
- Het synchronisatiekanaal draagt synchronisatie-informatie over voor mobiele apparaten om hun timing met het basisstation te synchroniseren.
- Oproepkanaal:
- Het oproepkanaal wordt gebruikt voor het uitzenden van berichten naar mobiele apparaten, om hen op de hoogte te stellen van inkomende oproepen of systeemberichten.
- Verkeerskanalen:
- Verkeerskanalen transporteren spraak- of dataverkeer tussen het basisstation en mobiele apparaten.
- Toegangskanaal:
- Het toegangskanaal wordt door mobiele apparaten gebruikt om toegang tot het netwerk aan te vragen, bijvoorbeeld bij het starten van een oproep of het reageren op een oproep.
- Omgekeerd verkeerskanaal:
- Het Reverse Traffic Channel is verantwoordelijk voor het doorgeven van het spraak- of dataverkeer van mobiele apparaten naar het basisstation.
- Achteruitbedieningskanaal:
- Het Reverse Control Channel wordt gebruikt voor signalering tussen het mobiele apparaat en het netwerk.
7. Vermogenscontrolemechanismen:
- Cellulaire CDMA-systemen implementeren energiecontrolemechanismen om het zendvermogen van mobiele apparaten te optimaliseren.
- Vermogensregeling zorgt ervoor dat apparaten zenden met het minimaal noodzakelijke vermogen voor betrouwbare communicatie, wat bijdraagt aan een efficiënt spectrumgebruik.
8. Zachte overdracht:
- Mobiele CDMA-netwerken ondersteunen zachte overdracht, waardoor mobiele apparaten tijdens een overdracht tegelijkertijd met meerdere basisstations kunnen communiceren.
- Zachte overdracht verbetert de gesprekskwaliteit en verkleint de kans op het wegvallen van een gesprek tijdens overgangen tussen cellen.
9. Integratie van spraak- en datadiensten:
- Mobiele CDMA-systemen ondersteunen de integratie van zowel spraak- als datadiensten op hetzelfde netwerk.
- Dankzij deze integratie kunnen gebruikers tegelijkertijd bellen en toegang krijgen tot datadiensten.
10. Evolutie naar 4G en 5G: – Cellulaire CDMA-principes hebben de evolutie van mobiele communicatiestandaarden beïnvloed, waaronder 4G LTE en 5G NR. – Hoewel deze standaarden verschillende toegangstechnologieën gebruiken (OFDMA en SC-FDMA), is de erfenis van CDMA duidelijk zichtbaar in de algemene netwerkarchitectuur en -principes.
Samenvattend vertegenwoordigen Cellular Code Division Multiple Access (CDMA)-systemen een sleutelparadigma in digitale cellulaire technologie. Door gebruik te maken van unieke spreidingscodes en orthogonale principes maakt cellulaire CDMA een efficiënt spectrumgebruik mogelijk en ondersteunt het gelijktijdige communicatie tussen meerdere gebruikers binnen een mobiel netwerk. De technologie is in de loop van de tijd geëvolueerd en heeft een blijvende impact gehad op het ontwerp en de werking van moderne mobiele communicatiesystemen.