퀄컴 CDMA 전력 제어: 모두가 말할 수 있도록 모든 휴대폰이 속삭인다

1980년대 후반 이동 전화는 할당 문제였다. 각 통화자에게 주파수나 시간 슬롯을 주고 그 사이에 보호 대역을 두는 방식이었다. 당시 주로 위성 메시징 회사였던 퀄컴은 정반대를 주장했다. 모든 단말기가 같은 주파수로 동시에 전송하고 오직 확산 코드로만 구분되게 하며, 전력 제어를 전체 시스템의 핵심 기능으로 삼자는 것이었다.

물리학은 그들에게 불리했다. 지상 경로 손실은 거리의 네제곱에 반비례하는 법칙을 따르므로, 5마일 셀에서는 거리가 100배까지 달라지고 경로 손실은 80데시벨 이상 차이 날 수 있어, 기지국 근처의 제어되지 않는 휴대폰이 셀 가장자리의 휴대폰을 압도한다. 1989년 11월에 출원된 퀄컴의 특허는 이 루프를 닫는다. 각 휴대폰은 수신한 파일럿을 측정해 자신의 전력을 반비례로 조정하고, 기지국은 도착하는 모든 신호를 측정해 여전히 통신이 가능한 최소 수준을 향해 추가 보정을 명령한다.

속삭임의 보상은 모두가 속삭일 수 있다는 것이다. 모든 송신기가 최저 수준에 유지되면 간섭 하한이 충분히 낮게 유지되어 모든 코드를 복호할 수 있고, 같은 스펙트럼이 모든 셀에서 재사용된다. 1991년 길하우젠, 제이컵스, 파도바니, 비터비, 위버, 휘틀리의 용량 논문은 그 이득에 수치를 부여했고, 이 방식은 셀룰러 CDMA의 실질적 핵심이 되었다.

모든 신호가 똑같이 희미하게 도착한다

CDMA 수신기는 모든 사용자를 잡음으로 듣기 때문에 용량은 총 간섭에 의해 결정된다. 즉, 덜 전송하는 각 사용자는 말 그대로 다른 사용자에게 용량을 넘겨준다.

개루프 추정만으로는 페이딩과 거리 변화를 추적할 수 없으므로, 기지국 측 명령 루프가 정밀 조정을 담당한다.

주파수 슬롯과 시간 슬롯은 한계까지 설계되어 있었고, 코드 공유는 싸움의 장을 인프라에서 송신기 규율로 옮겼다.

이 루프는 경로 손실이 1~2dB만 변하는 위성 링크에서 퀄컴이 이미 운영하던 것을 견고하게 만든 것이었다. 지상 셀은 80dB 이상을 아우른다.

가장 시끄러운 사용자들에 의해 망가진 자원에 대한 해결책은 차선을 더 늘리는 것이 아니라, 모든 사용자를 작동하는 최저 수준에 유지하는 것이다. 용량은 빼기에서 나왔다. 새로운 스펙트럼이 아니라 절제에서 나왔다.

1991년 10월에 허여된 이 루프는 셀룰러 CDMA의 실질적 심장이 되었다. 같은 해 길하우젠, 제이컵스, 파도바니, 비터비, 위버, 휘틀리는 IEEE Transactions on Vehicular Technology에 용량 분석을 발표했고, 이 설계를 기반으로 한 표준인 IS-95는 1993년에 승인되어 cdmaOne으로 상용화되었으며, CDMA2000이 그로부터 이어졌다.