CDMA 스펙트럼 효율성
CDMA spectral efficiencyCDMA 스펙트럼 효율성은 특정 CDMA 기반 무선 통신 시스템에서 달성할 수 있는 비트/s/Hz/사이트 또는 Erlang/MHz/사이트의 시스템 스펙트럼 효율을 말한다. IMT-2000 3GPP-CDMA 기술(확산 스펙트럼이라고도 함)은 비스프레드 스펙트럼 시스템에 비해 (비트/초)/Hz의 링크 스펙트럼 효율성이 매우 낮지만 비교 가능한 시스템 스펙트럼 효율성이 특징이다.
시스템 스펙트럼 효율성은 무선 자원 관리 기법에 의해 향상될 수 있으며, 그 결과 무선 스펙트럼이나 기지국 사이트를 더 추가하지 않고도 더 많은 수의 동시 호출과 더 높은 데이터 전송률을 달성할 수 있다. 이 기사는 특히 직접 시퀀스 확산 주파수(DS-CDMA) 기반 셀룰러 시스템을 위한 무선 자원 관리에 관한 것이다.
CDMA 기반 표준
DS-CDMA 기반 셀룰러 시스템의 예는 다음과 같다.
- 전 세계적으로 사용되는 3GPP/UMTS 3G 무선 인터페이스 WCDMA, HSDPA 및 HSUPA
- 3GPP2 2G 표준 CDMAOne(IS-95) 및 3G 표준 CDMA2000 1x 및 1xEV-DO, 특히 미국과 한국에서 많이 사용됨
- 중국 TD-SCDMA 시스템
이 글에서 사용되는 용어는 우선 3GPP2 표준에 기초한다.
CDMA는 4G 시스템에서는 사용되지 않을 것으로 예상되며, LTE나 WiMAX와 같은 4G 이전 시스템에서는 사용되지 않지만, OFDMA와 같은 보다 스펙트럼 효율적인 주파수 영역 등화(FDE) 기법으로 보완을 앞두고 있다.
무선 리소스 관리 소개
시스템 스펙트럼 효율 개선의 목적은 제한된 무선 스펙트럼 자원과 무선 네트워크 인프라를 가능한 한 효율적으로 사용하는 것이다. 무선 자원 관리의 목적은 일반적으로 서비스 등급이 일정 수준 이상이어야 한다는 제약 하에 시스템 스펙트럼 효율을 최대화하는 것이다. 여기에는 특정 영역을 커버하고, 공동 채널 간섭, 소음, 장거리로 인한 감쇠, 그림자 및 다중 경로로 인한 페이딩, 도플러 이동 및 기타 형태의 왜곡으로 인한 중단을 피하는 것이 포함된다. 이용자가 요구하는 입장통제, 기아대책, 서비스 품질보증 불능 등으로 서비스 등급도 영향을 받는다.
시스템 스펙트럼 효율을 높이는 방법에는 여러 가지가 있다. 여기에는 단말기 수준 또는 네트워크 수준에서 구현되는 기법이 포함된다. 그것들은 네트워크 최적화 및 음성 전송 속도 캡슐화를 포함한다. 이러한 기법을 배치하면서 직면하게 되는 문제는 비용, 업그레이드 요건, 하드웨어 및 소프트웨어 변경사항(변경사항에 대응하는 휴대 전화 호환성을 포함)과 전기통신부로부터 승인을 받아야 하는 합의사항이다.
준선형 간섭 취소(QLIC)
그것의 큰 전송 강도로 인해, 공통 파일럿 채널(CPICH)은 아마도 역 링크[citation needed] 용량뿐만 아니라 전방의 15-20%를 소비할 것이다. 공동 채널 간섭은 명백하다. 따라서 네트워크에서 파일럿 간섭 취소(PIC)와 전방 링크 간섭 취소(FLIC)와 같은 간섭 취소 기술을 함께 초기화하는 것이 중요하다. 준선형 간섭 취소(QLIC)는 PLIC와 PIC 모두에 사용되는 기법이다.
전방 링크와 함께 역방향 링크 간섭 취소도 중요하다. 간섭은 줄어들 것이고 모바일은 기지국과의[clarification needed] 조준선을 얻기 위해 더 적은 전력을 전송해야 할 것이고, 이것은 결국 모바일의 배터리 수명을 증가시킬 것이다.
R-FCH의 1/8 비율 게이트(후진 기본 채널)
역 기본 채널(R-FCH)의 1/8 비율 게이트는 CDMA 통신 시스템에서 게이트 전송에 사용되는 방법이다. CDMA 통신 시스템의 이동국(휴대전화)은 게이트 모드의 전방 게이트 속도와는 다른 역방향 게이트 속도로 역방향 파일럿 신호를 전송하고, 기지국은 게이트 모드의 전방 게이트 속도와는 다른 전방 게이트 속도로 전방 파일럿 신호를 전송한다.
듀티 사이클이 1/8일 때, 하나의 프레임에 있는 전체 전원 제어 그룹의 1/8만 전송된다. 이 동작은 다른 CDMA 모드에서는 존재하지 않는다.
또 다른 CDMA 발명은 이동통신 시스템에서 전력 제어 그룹의 일부 기간 동안 업링크 DPCCH 신호에 게이트를 적용하여 다운링크 전화 용량을 개선하고 성능을 수신하는 장치 및 기법을 제공하는 것이다. R-FCH 탕구 모드에 대한 테스트 세트의 지원은 기본적으로 비활성화(Off)되어 있다.
테스트 세트의 R-FCH 탕구 모드가 활성화(on)되고 모바일 스테이션(MS)이 탕구 모드를 지원하는 경우, MS는 1/8 속도로 송신할 때 R-FCH/R-Pilot Channel을 게이트한다. 이렇게 하면 역방향 채널에서 평균 약 75%[citation needed]의 전력을 절약할 수 있다.
무선 구성
| 라디오 구성 | 프로그래밍 니모닉한 | C.S0002-A 표준 | 테스트 모드 위치 TIA/EIA-98-E | |
|---|---|---|---|---|
| 전방 교통 채널 무선 구성 | 역방향 트래픽 채널 무선 구성 | |||
| (Fwd1, Rvs1) | F1R1 | RC1 | RC1 | 1 |
| (Fwd2, Rvs2) | F2R2 | RC2 | RC2 | 2 |
| (Fwd3, Rvs3) | F3R3 | RC3 | RC3 | 3 |
| (Fwd4, Rvs3) | F4R3 | RC4 | RC3 | 4 |
| (Fwd5, Rvs4) | F5R4 | RC5 | RC4 | 5 |
CDMA 무선 구성은 데이터 속도, 오류 수정 코드, 변조 특성, 확산 요인 등 물리적 계층 파라미터로 특징지어지는 전방과 후방 트래픽 채널 전송 포맷의 조합으로 정의된다. 트래픽 채널은 기본 채널과 보충 채널과 같은 하나 이상의 코드 채널로 구성될 수 있다.
준직교함수(QOF)
사용자 수가 최대 용량을 증가시킬 때 3G 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템의 전방 링크는 제한 요소가 될 수 있다.
종래의 채널화 코드인 월시 코드는 최대 사용에 대처하기 위해 가용 비트가 충분하지 않다. 따라서 월시 코드와 최적의 교차상관을 처리할 수 있는 준직교함수(QOF)가 월시 코드의 한계를 극복하는 방법으로 이용되어 왔다.
이러한 시나리오에서 전체 용량을 강화하기 위해, 가변 길이의 월시 코드 세트와 최적의 미니맥스 교차 상관관계를 갖는 준직교 함수(QOF)라고 불리는 대체 직교 함수의 집합이 IS-2000에 통합되었다.
이 방법은 공동 다채널 검출기를 가진 단일 사용자를 위해 작은 별자리 알파벳 크기의 다중 준직교 함수의 집계를 사용한다. 이 방법은 월시 함수의 수가 적지만 별자리 알파벳 크기(다단계 변조)가 더 높은 월시 함수의 집계를 사용하여 최대 처리량을 향상시키는 대체 방법과 비교된다.
IS-2000/3G 시스템의 용량 증대를 위한 더 나은 방법과 관련하여 절충에 대한 많은 산업 및 학술적 논의가 있었다. QOF는 네트워크 채널에 많은 양의 간섭을 도입하여 그 편익을 제한한다.
6 섹터화
현장 활용도가 매우 높고 지나치게 부드러운 핸드오프가 발생하는 곳도 있다. 그러한 현장의 경우, 기존의 3 섹터 안테나보다 커버리지 세분성이 높기 때문에 6 섹터 안테나가 해결책 중 하나이다. 1개의 BTS 대신 2개의 BTS가 사용돼 안테나를 120도 대신 60도씩 분리할 수 있다.
안테나 다양성
안테나 다양성(마이크로다양성뿐만 아니라 거시다양성, 소프트 핸드오버, 이하 참조)은 무선 링크의 품질과 신뢰성을 개선하기 위해 두 개 이상의 안테나를 사용하는 여러 무선 다양성 계획 중 하나이다.
특히 도시 및 실내 환경에서는 송신기와 수신기 사이에 시야가 명확하지 않은 경우가 많다. 대신에 신호가 최종적으로 수신되기 전에 여러 경로를 따라 반사된다. 이러한 각 바운스는 수신 안테나의 구멍에서 서로 파괴적으로 간섭할 수 있는 위상 이동, 시간 지연, 감쇠 및 왜곡을 도입할 수 있다.
안테나 다양성은 이러한 다중 경로 전파 상황을 완화하는데 특히 효과적이다. 여러 안테나가 수신자에게 동일한 신호에 대한 여러 관측을 제공하기 때문이다. 각 안테나는 서로 다른 간섭 환경을 경험할 것이다. 따라서 한 안테나가 깊은 페이드 현상을 겪고 있다면 다른 안테나가 충분한 신호를 가지고 있을 가능성이 높다.
집합적으로 그러한 시스템은 강력한 연결고리를 제공할 수 있다. 이는 주로 수신 시스템(다양성 수신)에서 볼 수 있지만, 아날로그는 송신 시스템(다양성 전송)에서도 가치가 있는 것으로 입증되었다.
본질적으로 안테나 다양성 체계는 단일 안테나 시스템 대비 추가 하드웨어와 통합이 필요하지만 신호 경로의 공통성 때문에 상당한 양의 회로를 공유할 수 있다.
다중 신호의 경우, 수신기에 더 많은 처리 요구가 있어 기지국의 설계 요구 조건이 더 엄격해질 수 있다. 그러나 일반적으로 신호 신뢰성이 가장 중요하며 안테나를 여러 개 사용하는 것이 드롭아웃 및 연결 끊김 수를 줄이는 효과적인 방법이다.
4세대 보컬(4GV)
퀄컴의 4세대 보코더(4GV)는 CDMA 네트워크뿐 아니라 향후 4G 네트워크에서도 활용될 것으로 예상되는 음성 음성 코덱 모음으로, 네트워크 사업자가 음성 품질을 유지하면서 네트워크 용량을 늘리기 위해 동적으로 음질을 우선할 수 있도록 했다. 현재 4GV 제품군은 EVRC-B와 EVRC-WB를 제공하고 있다.
EVRC-B(Enhanced Variable Rate Codec B)는 CDMA 네트워크에서 사용되는 음성 코덱이다. EVRC-B는 EVRC의 기능 향상으로, 8,000Hz, 16비트 샘플링 음성 입력을 각각 20밀리초마다 속도 1 - 171비트, 속도 1/2 - 80비트, 속도 1/4 - 40비트, 속도 1/8 - 16비트의 4가지 크기 중 하나의 출력 프레임으로 압축한다.
또 0비트 코덱 프레임은 EVRC와 유사한 null 프레임과 삭제 프레임 등 2가지가 있다. EVRC-B의 중요한 개선 중 하나는 EVRC에서 사용되지 않았던 1/4 비율 프레임을 사용하는 것이다. 이는 주어진 음성 품질에 대해 EVRC에 비해 낮은 평균 데이터 전송률(ADR)을 제공한다. CDMA2000에 사용되는 새로운 4GV 코덱은 EVRC-B에 기반을 두고 있다. 4GV는 서비스 제공업체가 필요에 따라 그들의 네트워크에서 음성 용량의 우선순위를 동적으로 정할 수 있도록 설계되었다.
EVRC(Enhanced Variable Rate Codec)는 cdma2000 시스템에서 휴대폰 전화에 사용되는 음성 코덱이다. EVRC는 8.55, 4.0, 0.8 kbit/s의 3가지 가능한 속도로 가변 속도 코딩을 사용하여 탁월한 음성[citation needed] 품질을 제공한다. 그러나, cdma2000 시스템의 QoS(서비스 품질)는 EVRC로는 효율적으로 달성할 수 없는 음성 품질과 네트워크 용량 사이의 절충을 가능하게 하는 코덱의 혜택을 크게 얻을 수 있다.
네트워크 최적화
Ec/Io 최적화
더 높은 조합의 Ec/Io, 더 낮은 트래픽 채널 Ec/Io가 필요하고 더 많은 BTS 전원이 보존된다. Ec/Io는 총 신호 전력에 대한 채널의 평균 전력, 일반적으로 파일럿 채널의 무차원 비율을 나타내기 위해 사용되는 표기법이다. 그것은 dB로 표현된다.
전방 및 후방 링크 불균형
방탄소년단 신호가 관통하는 외딴 곳도 있지만 모바일의 역방향 링크는 기지국으로 다시 닿지 못한다. 솔루션은 기지국 안테나 높이, 하향 틸트, 낮은 이득 선택 등과 같다.
과도한 부드러운 핸드오프 영역
필요 이상으로 부드러운 핸드오프가 있는 지역도 있다. 기지국 전력을 절약하려면 핸드오프 파라미터를 줄여야 한다. T_ADD 및 T_DROP 값을 높게 설정하고 섹터 커버리지가 너무 높거나 낮으면 안 되는지 확인한다.
잘못된 RF 매개변수 설정
최상의 품질을 위해 FPCH(Forward Pilot Channel) 및 FER(Frame Error Rate) 설정을 1%로 낮추고 부하가 높은 사이트의 용량을 증가시키려면 이러한 파라미터의 설정을 3% 이상으로 늘리십시오.
활용도가 낮은 섹터에 반복기 사용
일부 사이트는 활용도가 매우 낮고 커버리지 문제로 인해 인근 지역에 새로운 사이트가 필요하다. 새로운 사이트 대신 셀룰러 리피터를 효과적으로 사용하여 커버리지 솔루션을 제공할 수 있다.
