SECUENCIA PN

SECUENCIA PN

El sistema DS-CDMA utiliza dos tipos de secuencias de ensanchamiento, es decir,secuencias PN y los códigos ortogonales. Como se mencionó anteriormente, la sequenc PN es generado por el generador de ruido pseudo-aleatorio. Se trata simplemente de un registro de desplazamiento de realimentación lineal binario, que consta de puertas XOR y un registro de desplazamiento. Este generador de PN tiene la capacidad de crear una secuencia idéntica tanto para el transmisor y el receptor, y retener las propiedades deseables de la secuencia de bits aleatoriedad ruido.

Una secuencia PN tiene muchas características, tales como tener un número casi igual de ceros y unos, muy baja correlación entre las versiones desplazadas de la secuencia, y muy baja correlación cruzada con otras señales, como la interferencia y el ruido. Sin embargo, es capaz de correlacionar bien con sí mismo y su inversa. Otro aspecto importante es la autocorrelación de la secuencia, ya que determina la capacidad de sincronizar y bloquee el código de ensanchamiento para la señal recibida. Esta lucha efectúa con eficacia la interferencia múltiple y mejora la SNR. M-secuencias, códigos Gold, y secuencias de Kasami son los ejemplos de esta clase de secuencias.

• Un ruido pseudoaleatorio (PN) secuencia es una secuencia de números binarios, por ejemplo, ± 1, que parece ser al azar; pero es, de hecho, perfectamente determinista.
• Secuencias PN se utilizan para dos tipos de técnicas de espectro ensanchado PN -
  • Señal Directa Spread Spectrum (DS-SS) y
  • Frecuencia propagación Hop Spectrum (FH-SS).
• Si 'u' utiliza PSK para la modulación de la secuencia PN, resulta en DS-SS.
• Si 'u' utiliza FSK para modular la secuencia PN, da lugar a FH-SS.

FRECUENCIA HOPPING TECNOLOGÍA

El salto de frecuencia es un espectro ensanchado en el que la propagación se lleva a cabo por el salto en frecuencia sobre una banda ancha. El orden preciso en el que se produce la ruptura se determina por una tabla de salto generada mediante el uso de una secuencia de código pseudo-aleatorio.

Tasa Hopping es una función de la información de velocidad. El orden de frecuencias se selecciona por el receptor y está dictada por la secuencia de ruido pseudo-aleatorio.Aunque la transmisión de un espectro de la señal de salto de frecuencia es bastante diferente de la de una señal de secuencia directa, es suficiente observar que los datos se distribuyen sobre una banda de la señal es mayor de lo necesario para llevar. En los dos casos, la señal resultante aparecerá como ruido y el receptor utiliza una técnica similar, que se utiliza en la transmisión para recuperar la señal original.

CDMA - Spread spectrum

CDMA - Spread Spectrum

Todo modulación y demodulación técnica se esfuerzan para una mayor potencia y / o eficiencia de ancho de banda en un canal gaussiano aditivo ruido estacionario blanco. Dado que el ancho de banda es un recurso limitado, uno de los principales objetivos de diseño de todos los esquemas de modulación es minimizar el ancho de banda requerido para la transmisión. Por otro lado, las técnicas de espectro ensanchado utilizan un ancho de banda de transmisión que es el orden de la magnitud mayor que el ancho de banda requerido la señal mínima.

La ventaja de la técnica de espectro ensanchado es que - muchos usuarios pueden utilizar simultáneamente el mismo ancho de banda sin interferir entre sí. Por lo tanto, el espectro extendido no es económica cuando el número de usuarios es menor.

• Espectro ensanchado es una forma de comunicaciones inalámbricas en el que la frecuencia de la señal transmitida se varía deliberadamente resultante mayor ancho de banda.
• De espectro expandido es evidente en el teorema de Shannon y Hartley canal de capacidad -
  C = B × log ₂ (1 + S / N)
• En la ecuación dada, `C 'es la capacidad del canal en bits por segundo (bps), que es la tasa de datos máxima para una tasa de error de bit teórica (BER). 'B' es el ancho de banda de canal requerido en Hz, y S / N es la relación de potencia de señal a ruido.
• Espectro ensanchado, utiliza señales de ruido similar a banda ancha que son difíciles de detectar, interceptar o demodular. Además, las señales de espectro ensanchado son más difíciles de mermelada (interferir con) que las señales de banda estrecha.
• Dado que las señales de espectro ensanchado son tan amplia, que transmiten a una densidad espectral de potencia mucho menor, medida en vatios por hertz, que los transmisores de banda estrecha. De espectro expandido y señales de banda estrecha pueden ocupar la misma banda, con poca o ninguna interferencia.Esta capacidad es la principal atracción para todo el interés en espectro ensanchado hoy.

Puntos para Recordar -

• El ancho de banda de la señal transmitida es mayor que el ancho de banda mínimo de información, que es necesaria para transmitir con éxito la señal.
• Algunos función que no sea la propia información se emplea normalmente para determinar el ancho de banda resultante transmitida.

Los siguientes son los dos tipos de técnicas de espectro ensanchado -

• Secuencia directa y
• Salto de frecuencia.

Secuencia directa es adoptado por CDMA.

SECUENCIA DIRECTA (DS)

Direct Sequence Code Division Multiple Access (DS-CDMA) es una técnica para multiplexar usuarios por diferentes códigos. En esta técnica, el mismo ancho de banda es utilizado por diferentes usuarios. A cada usuario se le asigna su propio con un solo código de ensanchamiento. Estos conjuntos de códigos se dividen en dos clases -

• Códigos ortogonales y
• Códigos no ortogonal

Secuencias de Walsh entran en la primera categoría que es códigos ortogonales mientras que otras secuencias, es decir, PN, Gold y Kasami son secuencias de registro de desplazamiento.

Códigos ortogonales se asignan a los usuarios, la salida del correlador en el receptor será igual a cero, excepto la secuencia deseada. En sincrónica de secuencia directa, el receptor recibe la misma secuencia de código que se transmitió de manera que no hay desplazamiento de tiempo entre los usuarios.

Demodular señales DS - 1

Con el fin de demodular señales DS, lo que necesita saber el código que se utilizó en el momento de la transmisión. En este ejemplo, al multiplicar el código utilizado en la transmisión de la señal de recepción, podemos obtener la señal transmitida.

En este ejemplo, se utilizaron múltiples códigos en el momento de la transmisión (10,110,100) a la señal recibida. Aquí, hemos calculado mediante el uso de la ley de dos aditivos (Modulo 2 Adición). Se demodula adicionalmente mediante la multiplicación del código que se utilizó en el momento de esta transmisión, llamada la difusión inversa (de-difusión). En el diagrama se indican a continuación, puede verse que durante la transmisión de los datos con el espectro de banda estrecha (Narrow Band), el espectro de la señal es dispread.

Demodular señales DS - 2

Por otro lado, si usted no conoce el código que se utilizó en el momento de la transmisión, usted no será capaz de demodular. Aquí, usted está tratando de demodulación en el código de diferente (10.101.010) y el momento de la transmisión, pero ha fracasado.

Incluso mirando el espectro, que se está extendiendo en el tiempo de transmisión. Cuando se pasa a través de un filtro de paso de banda (Band Path Filter), sólo que esta pequeña señal permanece y estos no son demodulada.

CARACTERÍSTICAS DE SPREAD SPECTRUM

Como se muestra en la siguiente figura, la densidad de potencia de señales de espectro amplio podría ser menor que la densidad de ruido. Esta es una característica maravillosa que puede mantener las señales protegidas y mantener la privacidad.

Mediante la difusión del espectro de la señal transmitida, se puede reducir su densidad de potencia de tal manera que se vuelve menor que la densidad de potencia del ruido. De esta manera, es posible ocultar la señal en el ruido. Puede ser demodulada si conoce el código que se utiliza para enviar la señal. En caso de que no se conoce el código, a continuación, la señal recibida permanecerá oculta en el ruido incluso después de la demodulación.

DS-CDMA

Código DS se utiliza en CDMA. Hasta el momento, se ha explicado parte básica de la comunicación de espectro ensanchado. A partir de aquí, vamos a explicar cómo funciona la división de código de secuencia directa de Acceso Múltiple (DS-CDMA).

La señal que se propaga espectro, puede ser demodulada únicamente por un código utilizado para la transmisión. Mediante el uso de esto, la señal de transmisión de cada usuario puede ser identificado por el código separado cuando se recibe la señal. En el ejemplo dado, la señal de propagación del usuario A en el código A, y la señal difusa del usuario B al código de B. Cada una de la señal cuando se recibe se mezclan. Sin embargo, por el difusor inverso (Despreadder), identifica la señal de cada usuario.

DS-CDMA Sistema - Forward Enlace

DS-CDMA Sistema - Invertir Enlace

Código Difusión

Correlación cruzada

La correlación es un método de medida de la precisión con una señal dada coincide con un código deseado. En la tecnología CDMA, cada usuario se le asigna un código diferente, el código que está siendo asignado o elegido por el usuario es muy importante para modular la señal, ya que está relacionado con el rendimiento del sistema CDMA.

Uno obtendrá un mejor rendimiento cuando habrá una separación clara entre la señal de los usuarios y las señales de los demás usuarios deseados. Esta separación se realiza mediante la correlación de la señal de código deseado que se otras señales recibidas y genera localmente. Si la señal coincide con el código del usuario, a continuación, la función de correlación será alta y el sistema puede extraer esa señal. Si el código deseado por el usuario no tiene nada en común con la señal, la correlación debe estar lo más cerca posible a cero (eliminando así la señal); también conocido como correlación cruzada. Por lo tanto, hay un auto-correlación (Self-Correlación) y correlación cruzada (correlación cruzada).

Propiedades de auto-correlación y el código se muestran en el diagrama que figura a continuación, donde se muestra la correlación entre el código de dispersión de 'A' y código de dispersión de 'B'. En este ejemplo, se da la correlación calculada de código de dispersión 'A (1010110001101001) y código de dispersión' B '(1010100111001001), mientras que la realización de cálculos por debajo de ejemplo, el resultado ha llegado a 6/16.

Códigos preferibles

Preferible código se utiliza en CDMA. Hay diferentes códigos que pueden utilizarse en función del tipo de un sistema de CDMA. Hay dos tipos de sistema -

• Sistema síncrono (Synchronous) y
• Sistema asíncrono (Asynchronous).

En un sistema síncrono, códigos ortogonales (código ortogonal) pueden ser utilizados. En el sistema asíncrono para esto, como el código pseudo-aleatorio (pseudo-aleatorio de ruido) o código de oro se utiliza.

Con el fin de minimizar la interferencia mutua en DS-CDMA, los códigos de ensanchamiento con menos correlación cruzada deben ser elegidos.

Síncronos DS-CDMA

• Códigos ortogonales son apropiados. (Código Walsh etc.)

DS-CDMA asíncronos

• Pseudo-aleatorio de ruido (PN) códigos / secuencia máxima
• Códigos Gold

Síncronos DS-CDMA

Síncronos sistemas CDMA se realizan en el punto a los Sistemas multipunto. Por ejemplo, Forward Link (estación base a la estación móvil) en el teléfono móvil.

Sistema de sincronización se utiliza en uno-a-muchos (Punto a Multipunto) sistemas. Por ejemplo, en un momento dado, en un sistema de comunicación móvil, una única estación base (BTS) se puede comunicar con múltiples teléfonos celulares (hacia delante enlace / enlace descendente).

En este sistema, una señal de transmisión para todos los usuarios pueden comunicarse en la sincronización. Medios, "Sincronización" en este momento es una sensación que se puede enviar para alinear la parte superior de cada señal de usuario. En este sistema, es posible utilizar códigos ortogonales y también es posible reducir la interferencia mutua. Y los códigos ortogonales, es el signo, como la correlación cruzada es decir, 0.

DS-CDMA asíncronos

En el sistema CDMA asíncrono, códigos ortogonales tienen mala correlación cruzada.

A diferencia de la señal de la estación base, la señal desde la estación móvil a la estación base, se convierte en el sistema asincrónico.

En un sistema asíncrono, interferencia aumenta un poco de inversión, sino que utiliza los otros códigos, como código PN o código Gold.

VENTAJAS DE SPREAD SPECTRUM

Dado que la señal se extiende sobre una amplia banda de frecuencias, la densidad espectral de potencia es muy bajo, por lo que otros sistemas de comunicación no sufren de este tipo de comunicación. Sin embargo, el ruido gaussiano aumenta. A continuación hay una lista de algunas de las ventajas principales de Spread Spectrum -

• Multipath puede ser acordado con, como un gran número de códigos puede ser generado, lo que permite un gran número de usuarios.
• En espectro ensanchado, no hay límite de usuarios mientras que hay limitaciones de los usuarios en la tecnología FDMA.
• Seguridad - sin conocer el código de ensanchamiento, no es posible recuperar los datos transmitidos.
• Descendente rechazo - como gran ancho de banda se utiliza el sistema; es menos susceptible a la deformación.

CDMA - Fading

En las comunicaciones inalámbricas, el desvanecimiento es la desviación de la atenuación de la señal que afecta a un determinado medio de propagación. La decoloración puede variar con el tiempo, la posición geográfica o la frecuencia de la radio, que a menudo se modela como un proceso aleatorio. Un canal de desvanecimiento es un canal de comunicación experimentar decoloración.

DESVANECIMIENTO MULTITRAYECTO

En los sistemas inalámbricos, la decoloración puede ser debido a la trayectoria múltiple, llamado como desvanecimiento por trayectos múltiples o por el remedo de los obstáculos que afectan a la propagación de la onda, conocida como la sombra dedesvanecimiento. Aquí, en este capítulo, vamos a discutir cómo desvanecimiento por trayectos múltiples afecta a la recepción de señales de CDMA.

FADING EN SISTEMA CDMA

Sistemas CDMA usan una señal de velocidad de chip rápido para la difusión del espectro.Tiene una alta resolución temporal, debido a que recibe una señal diferente de cada trayectoria por separado. El receptor RAKE evita la degradación de la señal mediante la suma de todas las señales.

Debido a CDMA tiene alta resolución de tiempo, diferentes caminos retrasar las señales de CDMA, que pueden ser discriminados. Por lo tanto, la energía de todos los caminos se puede resumir mediante el ajuste de sus fases y retardos de trayecto. Este es un principio del receptor RAKE. Mediante el uso de un receptor RAKE, es posible mejorar la pérdida de la señal recibida debido a la decoloración. Se puede garantizar un entorno de comunicación estable.

En los sistemas CDMA, la propagación multitrayecto mejora la calidad de la señal mediante el uso de receptor RAKE.

CDMA - Cerca-Lejos Problema

Problema de cerca-lejos es uno de los principales problemas que duele comunicaciones móviles mal. En un sistema CDMA, la interferencia mutua determinará la mayoría de la relación de SN de cada usuario.

¿CÓMO CERCA-LEJOS PROBLEMA AFECTA A LA COMUNICACIÓN?

La siguiente ilustración muestra cómo cerca-lejos problema afecta a la comunicación.

Como se muestra en la ilustración, el usuario A está lejos del receptor y el usuario B está cerca del receptor, no habrá gran diferencia entre la potencia de la señal deseada y la potencia de la señal interferida. Potencia de la señal deseada será mucho más alta que la potencia de la señal interferida y por lo tanto la relación SN de usuario A será más pequeño y calidad de la comunicación del usuario A será severamente degradados.

CDMA - Control de Potencia

En CDMA, ya que todos los móviles transmiten a la misma frecuencia, la interferencia interna de la red desempeña un papel crítico en la determinación de la capacidad de red.Además, cada potencia del transmisor móvil debe ser controlada para limitar la interferencia.

Control de potencia es esencialmente necesario para resolver el problema de cerca-lejos.La idea principal para reducir el problema de cerca-lejos, es para lograr el mismo nivel de potencia recibido por todos los móviles a la estación base. Cada potencia recibida debe ser al menos nivel, de manera que permite el enlace a cumplir con los requisitos del sistema de tal manera que Eb / N0. Para recibir el mismo nivel de potencia en la estación base, los móviles esos están más cerca de la estación base debe transmitir menos energía que los móviles que están muy lejos de la estación base móvil.

En la figura se indican a continuación, hay dos células móviles A y B. A es más cerca de la estación base y B está lejos de la estación base. Pr es el nivel de señal mínimo para el rendimiento del sistema requerido. Por lo tanto, el móvil B debe transmitir más potencia para conseguir el mismo Pr a la estación base (PB> PA). Si no hay control de potencia, en otras palabras, la potencia de transmisión son los mismos desde ambos las células móviles, la señal recibida desde A es mucho más fuerte que las señales recibidas desde células B. móvil

Cuando todas las estaciones móviles transmiten las señales en la misma potencia (MS), los niveles recibidos en la estación base son diferentes entre sí, que dependen de las distancias entre BS y MS.

El nivel recibido fluctúa rápidamente debido a la decoloración. A fin de mantener el nivel recibido en BS, una técnica de control de potencia adecuado debe ser empleado en los sistemas CDMA.

Tenemos que controlar la potencia de transmisión de cada usuario. Este control se denomina control de potencia de transmisión (Power Control). Hay dos maneras de controlar la potencia de transmisión. El primero es el de bucle abierto de control (lazo abierto) y la segunda es de circuito cerrado de control (lazo cerrado).

ENLACE DE CONTROL DE POTENCIA INVERSA

Además del efecto de cerca-lejos descrito anteriormente, el problema inmediato es determinar la potencia de transmisión del móvil cuando primero establece una conexión.Hasta que el móvil no entre en contacto con la estación base, no tiene idea de la cantidad de interferencia en el sistema. Si se intenta transmitir de alta potencia para asegurar el contacto, entonces se puede introducir demasiadas interferencias. Por otro lado, si el móvil transmite menos potencia (no molestar a otras conexiones móviles), la potencia no puede satisfacer la E _b / N ₀ según se requiera.

Como se especifica en los IS-95 normas, actos móviles cuando se quiere entrar en el sistema, se envía una señal de llamada de acceso.

En CDMA, la potencia de transmisión de cada usuario se asigna por la energía de control para lograr la misma potencia (Pr) que es recibida por la estación base / BTS con sonda de acceso con baja potencia. El móvil envía su primera sonda de acceso, a continuación, espera una respuesta desde la estación base. Si no recibe ninguna respuesta, entonces la segunda sonda de acceso se envía con una potencia superior.

El proceso se repite hasta que la estación base responde. Si la señal contestado por la estación base es alta, entonces el móvil se conecta con la estación base que está más cerca a la célula móvil con baja potencia de transmisión. Del mismo modo, si la señal es débil, el móvil conoce la pérdida de trayectoria es mayor y transmite de alta potencia.

El proceso descrito anteriormente se denomina control de potencia de bucle abierto, ya que es controlado solamente por el propio móvil. Aperturas de control de potencia de lazo abierto cuando los primeros intentos móviles para comunicarse con la estación base.

Este control de potencia se utiliza para compensar las variables lentas efectos de sombreado. Sin embargo, ya que los enlaces traseras y hacia adelante están en diferentes frecuencias, la potencia de transmisión estimación no da solución exacta para el control de potencia debido a la pérdida de trayectoria a la parte delantera de la estación base. Este control de potencia falla o demasiado lento para los canales de desvanecimiento rápido Rayleigh.

El poder de control de bucle cerrado se utiliza para compensar la rápida decoloración Rayleigh. Esta vez, la potencia de transmisión móvil es controlada por la estación base. Para este propósito, la estación base monitoriza continuamente la calidad de la señal inversa de enlace. Si la calidad de la conexión es baja, le dice al móvil para aumentar su poder; y si la calidad de la conexión es muy alta, el controlador de estación base móvil reduce su poder.

ADELANTE ENLACE DE CONTROL DE POTENCIA

Similar, para revertir el control de potencia del enlace, el control de potencia del enlace directo también es necesario para mantener la calidad del enlace directo a un nivel especificado. Esta vez, los monitores móviles de la calidad del enlace directo y indica a la estación base para activar o desactivar. Este control de potencia no tiene ningún efecto sobre el problema de cerca-lejos. Todas las señales se difuminan juntos en el mismo nivel de potencia cuando llegan al móvil. En resumen, no hay ningún problema de cerca-lejos en el enlace directo.

EFECTO DE CONTROL DE POTENCIA

Mediante el control de potencia de transmisión, el usuario puede obtener un entorno de comunicación constante, independientemente de la ubicación. El usuario que está lejos de la estación base envía una potencia de transmisión más alto que el usuario que está más cerca de la estación base. También por este control de potencia de transmisión, puede reducir los efectos de la decoloración. Esto significa que la variación de la potencia recibida debido a la decoloración puede ser suprimida por el control de potencia de transmisión.

• Control de potencia es capaz de compensar la fluctuación de la decoloración.
• Potencia recibida de todas las MS se controlan para ser iguales.
• Problema de cerca-lejos se ve mitigado por el control de potencia.

CDMA - Asignación de Frecuencias

La principal ventaja de la capacidad de CDMA es que se vuelve a utilizar la misma frecuencia asignada en cada sector de cada célula. En los sistemas celulares analógicos IS-136 y, hay un factor de repetición de siete células, con tres sectores. Esto significa que sólo uno de cada 21 canales está disponible para cada sector. CDAM está diseñado para compartir la misma frecuencia en cada sector de cada célula. Para cada usuario que utiliza cdma2000 de codificación en lugar de IS-95, el sistema es más eficiente.

En FDMA o TDMA, recursos de radio se asigna no interferir entre células vecinas -

• Células vecinas no pueden utilizar la misma banda (idéntico) frecuencia (o intervalo de tiempo).
• La figura de la izquierda muestra la asignación simple célula con siete bandas de frecuencia.

En la situación actual, debido a la complicada propagación de radio celular y la asignación irregular, que no es fácil para asignar frecuencia (o ranura de tiempo) de manera apropiada.

En un sistema CDMA en contra de este, ya que todos los usuarios comparten la misma frecuencia, la disposición de la frecuencia no es un problema. Esta es la mayor ventaja de la tecnología CDMA.

En CDMA, recursos de radio idéntico se puede utilizar entre todas las células, ya que los canales de CDMA usan misma frecuencia simultáneamente.

• Asignación de frecuencia en CDMA no es necesario.
• En este sentido, el sistema celular CDMA es fácil de diseñar.

CDMA - Traspaso

Cada vez que un abonado celular pasa a través de una estación base a otra, la red cambia automáticamente a la otra estación base respectiva y mantiene la responsabilidad de cobertura. Este comportamiento llamado "hand-off" (traspaso) o "hand-over" (traspaso).

Mientras que en los sistemas FDMA y TDMA, que utiliza una frecuencia diferente para comunicarse con la estación base de esa área. Es decir, habrá un interruptor de frecuencia de una frecuencia a otra, y durante la conmutación, habrá ligeramente comunicación corte, que se denomina como "hard handoff" (Hard de Traspaso) o "handover duro" (Hard Handover).

DURO HANDOFF

En sistema celular FDMA o TDMA, una nueva comunicación puede establecerse después de romper la comunicación en curso en el momento del traspaso. La comunicación entre MS y BS se rompe en el momento de cambiar la frecuencia o intervalo de tiempo.

EL TRASPASO CONTINUO

Los sistemas celulares seguimiento de las estaciones móviles con el fin de mantener sus enlaces de comunicación. Cuando la estación móvil va a una celda vecina, el enlace de comunicación cambia desde la célula actual a la célula vecina.

Cuando un móvil entra en una nueva zona (desde la estación base a otra estación base), el móvil es el segundo piloto de suficiente potencia enviando el mensaje a la fuerza del conductor a la primera estación base. La estación base notifica al MTSO y luego el MTSO solicita nueva asignación de códigos Walsh de la segunda estación base.

• La primera estación base controla con la nueva transferencia progresiva asignación Walsh MTSO envía enlace de tierra para la segunda estación base.Mobile funciona con dos estaciones base y MTSO selecciona el mejor estado de la calidad de cada 20 ms.
• El poder pasa a nivel bajo en la estación móvil por la primera BS y móvil envía un mensaje de intensidad piloto a continuación, las primeras paradas de transmisión BS y libera el canal. Y, canal de tráfico continúa en la segunda estación base.
• En el sistema celular CDMA, la comunicación no se rompe incluso en el momento de hacer handoff, porque no se requiere la frecuencia o intervalo de tiempo de conmutación.

Nota - Una secuencia de Walsh es una parte de códigos ortogonales, mientras que otras secuencias tales como PN, Gold, y Kasami son secuencias de registro de desplazamiento.En caso de códigos ortogonales se asignan a los usuarios, la salida del correlador en el receptor será igual a cero, excepto la secuencia deseada, mientras que el receptor de secuencia directa síncrona recibe la misma secuencia de código que fue transmitida, así que no hay desplazamiento de tiempo entre los usuarios.