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Tecnologia UMTS CDMA: WCDMA

Tecnologia UMTS CDMA: WCDMA


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3G UMTS utilizzava una forma a banda larga della tecnologia CDMA nota come CDMA a banda larga o WCDMA.

CDMA, accesso multiplo a divisione di codice, un'implementazione dello spettro diffuso in sequenza diretta, DSSS, ed è stato utilizzato quasi universalmente per gli standard di comunicazioni mobili 3G in quanto ha fornito un formato eccellente come schema di accesso multiplo.

Sebbene gli standard successivi per 4G e 5G siano passati ai formati di segnale OFDM, CDMA basato sulla tecnologia DSSS ha funzionato molto bene per 3G.

CDMA per UMTS

La scelta di CDMA per l'utilizzo con il sistema di telecomunicazioni 3G UMTS è nata da una serie di ragioni tecniche. Offre vantaggi significativi rispetto agli schemi utilizzati nei precedenti sistemi 2G che erano prevalentemente schemi basati su TDMA.

I principali vantaggi dell'utilizzo di CDMA come schema di accesso multiplo sono:

  • Efficienza spettrale migliorata: L'uso di CDMA come tecnologia ad accesso multiplo, combinato con il formato di modulazione QPSK utilizzato, fornisce miglioramenti significativi in ​​termini di efficienza spettrale. Le cifre per i miglioramenti delle prestazioni ottenuti variano notevolmente a seconda delle condizioni, ma il programma offre alcuni vantaggi significativi. Alcune stime calcolate danno cifre fino a tre o quattro volte superiori a quelle di tecnologie come il GSM, anche se in realtà i vantaggi potrebbero essere leggermente inferiori.
  • Consegna migliorata: All'interno di CDMA è possibile fare quello che viene definito un "trasferimento morbido" in cui l'UE comunica con due stazioni base contemporaneamente. Ciò migliora notevolmente l'affidabilità della consegna.
  • Le celle adiacenti possono utilizzare la stessa frequenza di canale: Come risultato del modo in cui operano i segnali a spettro diffuso come CDMA.
  • Maggiore sicurezza: L'uso dello spettro diffuso e dei codici di diffusione multipla per CDMA riduce significativamente la possibilità di intercettazioni, sebbene all'interno del GSM l'intercettazione del segnale trasmesso non fosse il problema, lo era per i sistemi analogici originali dove chiunque avesse un ricevitore radio scanner poteva ascoltare le conversazioni telefoniche .

Formato UMTS CDMA / WCDMA

UMTS utilizza una forma di CDMA che ha una larghezza di banda molto più ampia rispetto ad altre tecnologie cellulari dell'epoca. La spaziatura di base tra i canali era di 5 MHz e di conseguenza questa forma di CDMA era nota come CDMA a banda larga o WCDMA.

I dati da trasmettere sono codificati utilizzando un codice di diffusione particolare per un dato utente. In questo modo solo il destinatario desiderato è in grado di correlare e decodificare il segnale, tutti gli altri segnali apparendo come rumore. Ciò consente al canale RF fisico di essere utilizzato da più utenti contemporaneamente.

I dati di un segnale CDMA vengono moltiplicati con un chip o un codice di diffusione per aumentare la larghezza di banda del segnale. Per WCDMA, ogni canale fisico viene distribuito con una sequenza di distribuzione unica e variabile. Il grado complessivo di diffusione varia per consentire al segnale finale di riempire la larghezza di banda del canale richiesta. Poiché la velocità dei dati in ingresso può variare da un'applicazione all'altra, il grado di diffusione deve essere variato di conseguenza.

Per il downlink, il symbol rate trasmesso è di 3,84 M simboli al secondo. Poiché la forma di modulazione utilizzata è QPSK, ciò consente la trasmissione di due bit di informazione per ogni simbolo, consentendo in tal modo una velocità dati massima del doppio della velocità di simbolo o 7,68 Mbps. Pertanto, se la velocità effettiva dei dati da trasmettere è di 15 kbps, è necessario un fattore di diffusione di 512 per portare il segnale alla velocità del chip richiesta per la trasmissione nella larghezza di banda richiesta. Se i dati da trasportare hanno una velocità dati maggiore, è necessaria una velocità di diffusione inferiore per bilanciarla. Vale la pena ricordare che alterare la velocità del chip altera il guadagno di elaborazione dell'intero sistema e questo deve essere adattato anche all'elaborazione del segnale. Fattori di diffusione maggiori sono più facilmente correlati dal ricevitore e quindi una potenza di trasmissione inferiore può essere utilizzata per lo stesso tasso di errore del simbolo.

I codici richiesti per diffondere il segnale devono essere ortogonali se vogliono consentire a più utenti e canali di operare senza interferenze reciproche. I codici utilizzati in W-CDMA sono codici OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) e devono rimanere sincroni per funzionare. Poiché non è possibile mantenere una sincronizzazione esatta per questo, viene utilizzata una seconda serie di codici di codifica per garantire che non si verifichino interferenze. Questo codice di scrambling è un codice pseudo numero casuale (PN). Quindi ci sono due fasi di diffusione. Il primo utilizzando il codice OSVF e il secondo utilizzando un codice PN codificante. Questi codici vengono utilizzati per fornire diversi livelli di separazione. I codici di diffusione OVSF vengono utilizzati per identificare i servizi utente nell'uplink e i canali utente nel downlink mentre il codice PN è utilizzato per identificare il singolo nodo B o UE.

In uplink è possibile scegliere tra milioni di diversi codici PN. Questi vengono elaborati per includere un codice individuale mascherato per identificare l'UE. Di conseguenza ci sono codici più che sufficienti per adattare il numero di differenti UE che probabilmente accederanno a una rete. Per il downlink viene utilizzato un codice breve. Ci sono un totale di 512 codici diversi che possono essere utilizzati, uno dei quali verrà assegnato a ciascun nodo B.

Riepilogo delle specifiche WCDMA

Alcuni dei principali dati associati all'UMTS WCMA sono riassunti nella tabella seguente.

Riepilogo WCDMA
ParametroDettagli
Spaziatura dei canali5 MHz
Symbol rate trasmesso3,84 Msps
Larghezza di banda del segnale3,84 MHz

Il formato per WCDMA ha fornito funzionalità aggiuntive rispetto alle forme più ristrette di CDMA ed è stato in grado di fornire un alto livello di prestazioni per la giornata.

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Commenti:

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  3. Nell

    Mi scuso, ma suggerisco di andare in un altro modo.



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