
cdmaOne (多くの場合単にCDMAと呼ばれる)は、2Gデジタルセルラー技術である。これは、 Qualcommによって開発され、後に電気通信産業協会(TIA)によって標準として採用された技術であるInterim Standard 95(IS-95 )の商用名である。[ 1 ]
cdmaOneは、デジタル無線用の多重アクセス方式である符号分割多重アクセス(CDMA)を使用して、携帯電話と基地局間で音声、データ、および信号データ(ダイヤルされた電話番号など)を送信します。CDMAはビットのストリーム(PNコード)を送信します。CDMAでは、複数の無線機が同じ周波数を共有できます。2G GSMで使用されている競合システムである時分割多重アクセス(TDMA)とは異なり、ネットワーク容量がアクティブな無線機の数を直接制限しないため、すべての無線機を常にアクティブにすることができます。より多くの電話機を少数の基地局でサービスできるため、CDMAベースの規格は、TDMAベースの規格、または周波数分割多重を使用する最も古いセルラー規格よりも経済的に大きな利点があります。
北米では、この技術はTDMAベースの規格であるDigital AMPS(IS-136、一般的には単に「TDMA」と呼ばれる)や、TDMAベースのGSMと競合した。その後、CDMAベースの規格であるIS-2000(CDMA2000)に取って代わられた。
cdmaOneの技術的な歴史は、クアルコムの社内プロジェクトとして誕生したことと、当時まだ実績のない競合するデジタルセルラー規格が乱立していた状況の両方を反映している。IS -95という用語は、プロトコル改訂版の初期段階、すなわちP_REVの1から5までを総称するものである。
P_REV=1 は、 ANSI標準化プロセスに基づいて開発され、文書参照番号はJ-STD-008 です。1995 年に発行された J-STD-008 は、当時新しかった北米 PCS バンド (バンド クラス 1、1900 MHz) のみを対象としていました。IS -95 という用語は、ほぼ同時期に TIA (電気通信産業協会) 標準化プロセスに基づいて開発された P_REV=1 を指し、北米セルラーバンド (バンド クラス 0、800 MHz) を対象としています。IS-95 は、アナログセルラーネットワークとの相互運用 (ハンドオフを含む) を提供しました。デジタル運用に関しては、IS-95 と J-STD-008 は技術的な詳細のほとんどを共有しています。両文書の未熟なスタイルと構造は、クアルコムの社内プロジェクトによる「標準化」を強く反映しています。
P_REV=2は暫定規格95A(IS-95A)と呼ばれます。IS-95Aは、TIA規格策定プロセスにおけるIS-95からの段階的な改良として、バンドクラス0のみを対象として開発されました。
P_REV=3は、テクニカルサービス速報74(TSB-74)と呼ばれます。TSB-74は、TIA標準化プロセスにおけるIS-95Aからの次の段階的な改善でした。
P_REV=4 は暫定規格 95B (IS-95B) フェーズ Iと呼ばれ、P_REV=5 は暫定規格 95B (IS-95B) フェーズ IIと呼ばれます。IS-95B 規格トラックは、TIA の下で TIA と ANSI の規格トラックを統合し、IS-95 モバイル端末の両バンドクラスでの相互運用 (デュアルバンド運用) を規定した最初の文書でした。P_REV=4 は IS-95 の中で圧倒的に人気が高く、P_REV=5 は韓国でごくわずかにしか普及しませんでした。
P_REV=6以降はCDMA2000規格に含まれます。IS-2000文書は技術的な改良に加え、レイアウトや内容の面でも大幅に成熟しています。また、IS-95との下位互換性も備えています。

IS-95規格は、移動体端末とネットワーク間で利用されるプロトコルのセットであるエアインターフェース[ 2 ]について説明しています。IS-95は、3層スタックとして広く説明されており、L1は物理層( PHY)に対応し、L2はメディアアクセスコントロール(MAC)およびリンクアクセスコントロール(LAC)サブレイヤーを指し、L3は呼処理ステートマシンを指します。
IS-95は、順方向(ネットワークからモバイル端末へ)と逆方向(モバイル端末からネットワークへ)の両方向における信号伝送を定義している。
前方方向では、基地局 (BTS) から無線信号が送信されます。各 BTS はGPS受信機と同期しているため、送信は時間的に厳密に制御されます。すべての前方送信はQPSKで、チップレートは毎秒 1,228,800 です。各信号は、長さ 64 のウォルシュ符号と長さ 2 15の擬似ランダムノイズ符号 ( PN 符号)で拡散され、PN ロールオーバー周期は 15 になります。MS。
逆方向では、無線信号は移動局から送信されます。逆方向リンクの送信は、移動局のパワーアンプの最適な動作範囲で動作するように、 OQPSK方式で行われます。順方向リンクと同様に、チップレートは毎秒1,228,800で、信号はウォルシュ符号と擬似ランダムノイズ符号(ショートコードとも呼ばれる)を用いて拡散されます。
各基地局(BTS)は、出力電力の大部分をパイロットチャネルに割り当てます。パイロットチャネルは、変調されていないPNシーケンス(つまり、ウォルシュ符号0で拡散された信号)です。ネットワーク内の各BTSセクターには、64チップ刻みでPNオフセットが割り当てられます。フォワードパイロットではデータは伝送されません。フォワードパイロットは、その強力な自己相関関数により、移動局がシステムタイミングを決定し、ハンドオフのために異なるBTSを識別することを可能にします。
移動端末が「探索」を行っているとき、特定の無線周波数にチューニングし、考えられるすべてのPN位相間で相互相関を実行することで、ネットワーク上のパイロット信号を探そうとします。相関ピークが強い場合は、基地局(BTS)が近いことを示します。
ウォルシュ符号によって選択された他のフォワードチャネルは、ネットワークからモバイル端末へデータを伝送します。データは、ネットワーク信号とユーザトラフィックで構成されます。一般的に、送信するデータはビットフレームに分割されます。ビットフレームは畳み込みエンコーダを通過し、前方誤り訂正冗長性が追加されてシンボルフレームが生成されます。これらのシンボルは、ウォルシュシーケンスとPNシーケンスとともに拡散され、送信されます。
BTSはウォルシュ符号32で拡散された同期チャネルを送信します。同期チャネルフレームはmsの長さで、フレーム境界はパイロット信号に合わせられています。同期チャネルは、P_REVに応じて長さと内容が変化する単一のメッセージ、同期チャネルメッセージを継続的に送信します。このメッセージは、1フレームあたり32ビットで送信され、128シンボルにエンコードされるため、1200ビット/秒のレートになります。同期チャネルメッセージには、BTSセクターで使用されるPNオフセットなど、ネットワークに関する情報が含まれています。
移動端末は強力なパイロットチャネルを検出すると、同期チャネルをリッスンし、同期チャネルメッセージをデコードして、システム時刻との高精度な同期を確立します。この時点で、移動端末はローミング中かどうか、そして「サービス中」であることを認識します。
BTSは、ウォルシュコード1から始まるページングチャネルを少なくとも1つ、最大7つ送信します。ページングチャネルのフレーム時間は20ミリ秒で、IS-95システム(GPSなど)の2秒ロールオーバーに同期されています。ページングチャネルで使用できるレートは、4800ビット/秒または9600ビット/秒の2種類です。どちらのレートも、1秒あたり19200シンボルにエンコードされます。
ページングチャネルには、ネットワークからすべての待機中の携帯電話に送信されるシグナリングメッセージが含まれています。一連のメッセージは、詳細なネットワークオーバーヘッドを携帯電話に伝え、ページングチャネルが空いている間はこの情報を循環させます。ページングチャネルは、携帯電話との通話設定専用の優先度の高いメッセージも伝送します。
モバイル端末がアイドル状態のときは、ほとんどの場合、ページングチャネルをリッスンしています。モバイル端末は、ネットワークのオーバーヘッド情報をすべて解析した後、ネットワークに登録し、必要に応じてスロットモードに移行します。これらのプロセスについては、以下でさらに詳しく説明します。
BTSセクターにおいて放送チャネルに割り当てられていないウォルシュ空間は、トラフィックチャネルに利用可能です。これらのチャネルは、IS-95でサポートされている個々の音声通話およびデータ通話を伝送します。ページングチャネルと同様に、トラフィックチャネルのフレーム時間は20msです。
音声とユーザーデータは断続的であるため、トラフィックチャネルは可変レート動作をサポートしています。20 ms ごとのフレームは、使用中のサービス (音声またはデータ) に応じて異なるレートで送信できます。P_REV=1 および P_REV=2 はレートセット 1をサポートし、1200、2400、4800、または 9600 ビット/秒のレートを提供します。P_REV=3 以降は、レートセット 2も提供し、1800、3600、7200、または 14400 ビット/秒のレートを実現します。
音声通話の場合、トラフィックチャネルはボコーダーデータのフレームを伝送します。IS-95では様々なボコーダーが定義されていますが、初期のものはレートセット1に限定されており、音声品質の悪さに関するユーザーからの苦情の原因となっていました。最新のDSPとレートセット2を活用したより高度なボコーダーは、音声品質の問題を改善し、2005年現在でも広く使用されています。
可変レートのトラフィックフレームを受信するモバイル端末は、そのフレームがどのレートで送信されたかを知ることができません。通常、フレームは考えられるすべてのレートで復号され、ビタビ復号器の品質指標を用いて正しい結果が選択されます。
IS-95では、トラフィックチャネルは回線交換データ通信も伝送できます。可変レートのトラフィックフレームは、IS-95無線リンクプロトコル(RLP)を使用して生成されます。RLPは、データ通信における無線リンクのパフォーマンスを向上させるメカニズムを提供します。音声通話では、時折20ミリ秒のフレームが失われても許容される場合がありますが、データ通信ではRLPがないとパフォーマンスが許容できないレベルになります。
IS-95B P_REV=5では、ユーザーは最大7つの補助的な「コード」(トラフィック)チャネルを同時に使用して、データ通話のスループットを向上させることが可能でした。この機能を提供していた携帯電話やネットワークはごく少数でしたが、理論上はユーザーに115200ビット/秒の速度を提供できました。
畳み込み符号化と繰り返し処理の後、シンボルは24×16の配列である20ミリ秒のブロックインターリーバに送られます。
IS-95とそのCDMA技術の利用は、他の通信システムと同様に、シャノンの定理に従ってスループットが制限されます。したがって、容量はSNRと帯域幅の増加に伴って向上します。IS-95は帯域幅が固定されていますが、SNRを向上させるための積極的な対策を講じているため、デジタル環境において優れた性能を発揮します。
CDMAでは、対象チャネルと相関のない信号(隣接するセルラー基地局からの他のPNオフセットなど)はノイズとして現れ、他のウォルシュ符号で伝送される信号(適切に時間同期されているもの)は、逆拡散処理で実質的に除去されます。トラフィックチャネルの可変レート特性により、低レートのフレームは低電力で送信されるため、他の信号が正しく受信される際のノイズが低減されます。これらの要因により、他のセルラー技術よりも本質的にノイズレベルが低くなり、IS-95ネットワークは同じ無線スペクトルにより多くのユーザーを収容できます。
アクティブ(低速)電力制御は、フォワードトラフィックチャネルでも使用されます。通話中、モバイル端末は信号品質を示すシグナリングメッセージをネットワークに送信します。ネットワークは、トラフィックチャネルの送信電力を制御して信号品質を適切なレベルに保ち、他のすべてのユーザーが感じるノイズレベルを最小限に抑えます。
受信機は、 SNRを向上させるとともにソフトハンドオフを実行するために、レイク受信機の技術も利用します。
通話が確立されると、モバイル端末はトラフィックチャネルの使用に制限されます。トラフィックチャネルでは、通常の音声(ボコーダー)またはデータ(RLP)ビットをシグナリングメッセージの断片と多重化できるフレームフォーマットがMACで定義されています。シグナリングメッセージの断片はLACで結合され、完全なシグナリングメッセージがレイヤ3に渡されます。
cdmaOneは以下の分野で使用されました。