Спектральная эффективность CDMA относится к спектральной эффективности системы в бит/с/Гц/сайт или Эрланг /МГц/сайт, которая может быть достигнута в определенной системе беспроводной связи на основе CDMA . Методы CDMA (также известные как расширенный спектр ) характеризуются очень низкой спектральной эффективностью канала в (бит/с)/Гц по сравнению с системами без расширения спектра, но сопоставимой спектральной эффективностью системы.
Спектральная эффективность системы может быть улучшена с помощью методов управления радиоресурсами , в результате чего может быть достигнуто большее количество одновременных вызовов и более высокие скорости передачи данных без добавления большего радиоспектра или большего количества сайтов базовых станций. Эта статья посвящена управлению радиоресурсами специально для сотовых систем на основе расширения спектра прямой последовательности (DS-CDMA).
Примерами сотовых систем на основе DS-CDMA являются:
Терминология, используемая в этой статье, в первую очередь основана на стандартах 3GPP2.
Ожидается, что CDMA не будет использоваться в системах 4G и не используется в системах, предшествующих 4G, таких как LTE и WiMAX , но скоро будет дополнен более эффективными по спектральному спектру методами выравнивания частотной области (FDE), такими как OFDMA .
Целью повышения спектральной эффективности системы является максимально эффективное использование ограниченных ресурсов радиоспектра и инфраструктуры радиосети. Целью управления радиоресурсами обычно является максимизация спектральной эффективности системы при условии, что качество обслуживания должно быть выше определенного уровня. Это включает в себя покрытие определенной области и избежание сбоев из-за внутриканальных помех , шума , затухания, вызванного большими расстояниями, замираний , вызванных затенением и многолучевым распространением , доплеровским сдвигом и другими формами искажений . На уровень обслуживания также влияет блокировка из-за контроля доступа , планирования голодания или невозможности гарантировать качество обслуживания , запрошенное пользователями.
Существует множество способов повышения спектральной эффективности системы. К ним относятся методы, которые должны быть реализованы на уровне телефона или на уровне сети. Они включают оптимизацию сети и инкапсуляцию скорости вокодера. Проблемы, с которыми сталкиваются при внедрении этих методов, включают стоимость, требования к обновлению, изменения в аппаратном и программном обеспечении (включая совместимость мобильных телефонов, соответствующую изменениям), которые необходимо внести, а также соглашения, которые должны быть одобрены отделом телекоммуникаций.
Из-за своей большой мощности передачи общий пилотный канал (CPICH) , вероятно , потребляет от 15 до 20 процентов пропускной способности прямой, а также обратной линии связи . Внутриканальные помехи очевидны. Следовательно, важно одновременно инициализировать в сети методы подавления помех , такие как подавление пилотных помех (PIC) и подавление помех прямой линии связи (FLIC). Квазилинейное подавление помех (QLIC) — это метод, используемый как для FLIC, так и для PIC.
Наряду с прямым каналом связи, подавление помех обратного канала также важно. Помехи будут уменьшены, и мобильным телефонам придется передавать меньше энергии, чтобы обеспечить прямую видимость [ необходимы разъяснения ] с базовой станцией, что, в свою очередь, увеличит срок службы батареи мобильного телефона.
Стробирование скорости 1/8 на обратном основном канале (R-FCH) — это метод, используемый для стробированной передачи в системе связи CDMA. Мобильная станция ( мобильный телефон ) в системе связи CDMA передает обратный пилот-сигнал со скоростью обратного стробирования, которая отличается от скорости стробирования вперед в режиме стробирования, а базовая станция передает прямой пилот-сигнал со скоростью стробирования вперед, отличающейся от скорости стробирования в прямом направлении. от скорости прямого стробирования в стробируемом режиме.
Когда рабочий цикл равен 1/8, передается только 1/8 всей группы управления мощностью в одном кадре. Подобного поведения нет ни в каких других режимах CDMA.
Еще одно изобретение CDMA, предназначенное для обеспечения устройства и технологии для улучшения пропускной способности телефона нисходящей линии связи и производительности приема путем стробирования сигнала DPCCH восходящей линии связи в неполный период группы управления мощностью в системе мобильной связи. Поддержка тестовым набором режима стробирования R-FCH отключена (выключена) по умолчанию.
Если режим стробирования R-FCH тестового набора включен (включен) и мобильная станция (MS) поддерживает режим стробирования, MS будет стробировать канал R-FCH/R-Pilot при передаче со скоростью 1/8. Это позволит сэкономить около 75% мощности в среднем на обратных каналах .
Радиоконфигурация CDMA определяется как комбинация форматов передачи прямого и обратного каналов трафика, которые характеризуются параметрами физического уровня, такими как скорости передачи данных, коды с исправлением ошибок , характеристики модуляции и коэффициенты расширения . Канал трафика может состоять из одного или нескольких кодовых каналов, таких как основные каналы и дополнительные каналы.
Прямая линия связи системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) 3G может стать ограничивающим фактором, когда количество пользователей увеличивает максимальную пропускную способность.
Обычный код канализации, код Уолша, не имеет достаточного количества доступных битов, чтобы справиться с максимальным использованием. Поэтому квазиортогональная функция (QOF), которая может обрабатывать оптимальную взаимную корреляцию с кодом Уолша, использовалась как метод, позволяющий обойти ограничения кодов Уолша.
Чтобы повысить общую производительность в таких сценариях, в IS-2000 были включены альтернативные наборы ортогональных функций, называемые квазиортогональными функциями (QOF), которые обладают оптимальной минимаксной взаимной корреляцией с наборами кодов Уолша переменной длины .
Этот метод использует агрегирование нескольких квазиортогональных функций с меньшим размером алфавита созвездия для одного пользователя с совместным многоканальным детектором. Этот метод сравнивается с альтернативным методом повышения максимальной пропускной способности с использованием агрегирования меньшего числа функций Уолша, но с большим размером алфавита созвездия (многоуровневая модуляция).
Было много промышленных и академических дискуссий по поводу компромиссов в отношении лучших методов увеличения пропускной способности систем IS-2000/3G. QOF создает большое количество помех в сетевых каналах, что ограничивает его преимущества.
В некоторых местах загрузка сайта очень высока и происходят избыточные более мягкие передачи обслуживания . Для таких объектов 6- секторная антенна является одним из решений, поскольку она обеспечивает большую степень детализации покрытия, чем традиционная 3-секторная антенна. Вместо 1 BTS используются 2 BTS, и, следовательно, антенны могут быть разнесены друг от друга на 60 градусов вместо 120 градусов.
Разнесение антенн , также известное как пространственное разнесение (микроразнесение, а также макроразнесение, т.е. мягкая передача обслуживания , см. ниже), — это любая из нескольких схем беспроводного разнесения, в которых используются две или более антенны для улучшения качества и надежности беспроводной связи. связь.
Часто, особенно в городских условиях и внутри помещений, между передатчиком и приемником отсутствует прямая видимость (LOS). Вместо этого сигнал отражается по нескольким путям, прежде чем наконец будет принят. Каждый из этих отражений может приводить к фазовым сдвигам, временным задержкам, затуханиям и даже искажениям, которые могут создавать разрушительные помехи друг другу в апертуре приемной антенны.
Разнесение антенн особенно эффективно для смягчения ситуаций многолучевого распространения. Это связано с тем, что несколько антенн позволяют приемнику несколько раз наблюдать один и тот же сигнал. Каждая антенна будет испытывать различную помеховую среду. Таким образом, если одна антенна испытывает сильное замирание, вполне вероятно, что другая имеет достаточный сигнал.
В совокупности такая система может обеспечить надежную связь. Хотя это в первую очередь наблюдается в приемных системах (разнесенный прием), аналог также оказался ценным и для передающих систем (разнесенная передача).
По сути, схема разнесения антенн требует дополнительного оборудования и интеграции по сравнению с одиночной антенной системой, но из-за общности путей прохождения сигнала можно использовать совместное количество схем.
При наличии нескольких сигналов к приемнику предъявляются более высокие требования по обработке, что может привести к ужесточению требований к конструкции базовой станции. Однако, как правило, надежность сигнала имеет первостепенное значение, и использование нескольких антенн является эффективным способом уменьшить количество пропаданий и потерянных соединений.
Вокодер Qualcomm четвертого поколения (4GV) представляет собой набор кодеков голосовой речи, который, как ожидается, будет использоваться в будущих сетях 4G, а также в сетях CDMA. Он позволяет сетевым операторам динамически определять приоритеты качества голоса для увеличения пропускной способности сети при сохранении качества голоса. В настоящее время пакет 4GV предлагает EVRC-B и EVRC-WB.
Расширенный кодек B с переменной скоростью ( EVRC-B ) — это речевой кодек, используемый сетями CDMA. EVRC-B является усовершенствованием EVRC и сжимает каждые 20 миллисекунд 16-битного дискретизированного речевого ввода с частотой 8000 Гц в выходные кадры одного из четырех разных размеров: Скорость 1 — 171 бит, Скорость 1/2 — 80 бит, Скорость 1. /4 — 40 бит, скорость 1/8 — 16 бит.
Кроме того, существует два типа кадров кодека с нулевым битом: нулевые кадры и кадры стирания, аналогичные EVRC. Одним из существенных усовершенствований в EVRC-B является использование кадров с частотой 1/4, которые не использовались в EVRC. Это обеспечивает более низкие средние скорости передачи данных (ADR) по сравнению с EVRC при заданном качестве голоса. Новые кодеки 4GV, используемые в CDMA2000, основаны на EVRC-B. 4GV разработан, чтобы позволить поставщикам услуг динамически расставлять приоритеты голосовой пропускной способности в своей сети по мере необходимости.
Расширенный кодек с переменной скоростью (EVRC) — это речевой кодек, используемый для сотовой телефонии в системах cdma2000. EVRC обеспечивает превосходное качество речи, используя кодирование с переменной скоростью и тремя возможными скоростями: 8,55, 4,0 и 0,8 кбит/с. Однако качество обслуживания (QoS) в системах cdma2000 может значительно улучшиться за счет кодека, который обеспечивает компромисс между качеством голоса и пропускной способностью сети, чего невозможно эффективно достичь с помощью EVRC.
Требуется более высокий суммарный Ec/Io, более низкий канал трафика Ec/Io и сохраняется больше мощности BTS. Ec/Io — это обозначение, используемое для представления безразмерного отношения средней мощности канала, обычно пилотного канала, к общей мощности сигнала. Выражается в дБ.
Есть некоторые отдаленные места, куда проникает сигнал BTS, но обратная линия мобильной связи не может достичь базовой станции. Решение похоже на уменьшение высоты антенны базовой станции, наклона вниз, выбора более низкого усиления и т. д.
В некоторых областях передача управления более мягкая, чем это необходимо. Параметры передачи обслуживания должны быть уменьшены для экономии мощности базовой станции. Установите более высокие значения T_ADD и T_DROP и убедитесь, что покрытие сектора не должно быть слишком большим или слишком низким.
Для наилучшего качества уменьшите настройки FPCH (Прямой пилотный канал) и FER (Частота ошибок кадров) до 1%, а для увеличения пропускной способности высоконагруженных сайтов увеличьте настройки этих параметров более чем до 3%.
Некоторые сайты используются очень низко, и из-за проблем с покрытием требуется новый сайт в близлежащих районах. Вместо нового объекта можно эффективно использовать ретранслятор сотовой связи для обеспечения покрытия.