Кодовое мультиплексирование (CDMA)

сотовый связь мобильный интернет

Метод CDMA принципиально отличается от описанных выше, которые использовали для дультиплексирования доступа FDM, TDM или ALOHA. CDMA позволяет каждой станции осуществлять передачу во всем частотном диапазоне постоянно. Множественные передачи реализуются с привлечением теории кодирования. Здесь предполагается, что сигналы, совпадающие по времени складываются линейно. В CDMA каждый бит-тайм делится на m коротких интервалов, называемых чипами. Обычно используется 64 или 128 чипов на бит. Каждой станции присваивается уникальный m-битный код (chip sequence). Чтобы передать 1 бит станция посылает свой чип-код. Для простоты далее будем предполагать, что m = 8. Для того чтобы послать нулевой бит, посылается дополнение чип-кода по модулю один. Никакие другие кодовые последовательности не разрешены. Например, пусть станции 1 поставлен в соответствие чип-код 01010101, тогда при посылке логической 1 она отправляет код 01010101, а при отправке логического нуля - 10101010. Если имеется канал с полосой 1 МГц и 100 станций с FDM, то каждая из них получит по 10 КГц (10 кбит/c при 1 бите на Гц). При CDMA каждая станция использует весь частотный диапазон, так что будет получена скорость передачи 1 мегачип в секунду. При менее 100 чипов на бит CDMA обеспечивает большую пропускную способность, чем FDM. Для упрощения введем двуполярную нотацию, где нулю соответствует -1, а единице +1. Тогда чип-код станции 1 получит вид -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1. Каждая из станций получает уникальный чип-код. Чип-коды можно представить в виде m-компонентных векторов. Чип-коды выбираются так, что все они попарно ортогональны (не любой уникальный чип-код пригоден, так, если станция 1 имеет чип-код 01010101, то станция 2 не может иметь чип-код 10101001, но чип-код 10100101 вполне допустим). Математически это можно выразить следующим образом:

,

где Hi и Gi компоненты векторов чип-кодов H и G. Это равенство указывает, что число разных компонентов равно числу равных. Если G и H ортогональны, то и . В то же время:

. [1]

Когда сигналы от разных станций совпадают во времени и складываются, принимающая сторона легко может вычислить наличие соответствующей компоненты. Если компоненты суммарного сигнала Si, то компоненты Gi вычисляются с помощью произведения Si*H. Действительно, если:

Здесь первые два слагаемых равны нулю в силу ортогональности выбранных чип-кодов. Последнее же слагаемое равно 1 согласно [1]. Во всех этих рассуждениях предполагалось, что все станции работают синхронно и начинают передачу чип-кодов одновременно.

Для пояснения метода рассмотрим конкретный пример в выше предложенной нотации. присвоим станциям F, G, H, I ортогональные чип-коды:=01010101 → -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1=10100101 → +1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 +1=10011001 → +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1=11111111 → +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1

Теперь рассмотрим четыре варианта наложений:

Только F → S1=[-1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1]+I → S2=[0 +2 0 +2 0 +2 0 +2]+G+H → S3=[+1 -1 -1 +1 -1 +1 -3 +3]++H → S4=[-1 +1 -3 +3 +1 -1 -1 +1]

Для выявления наличия компоненты G выполним операции "умножения" согласно описанным выше правилам.

*G =[-1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1]/8=0 (G отсутствует)*G =[0 -2 0 -2 - +2 0 +2]/8=0 (G отсутствует)*G =[+1 +1 -1 -1 +1 +1 +3 +3]/8=1 (G имеется - передана логическая 1)*G =[-1 -1 -3 -3 -1 -1 +1 +1]/8=-1 (G имеется - передан логический 0)

Хотя теоретически здесь все прекрасно, наложение слишком большого числа чип-кодов может создать проблемы и, в конечном итоге, привести к ошибкам.

Идеальная мобильная система связи представляется в виде телефонной трубки, которой человек пользуется дома, в автомобиле, в отпуске или командировке. При этом телефонный номер не меняется, где бы вы не находились. Такая система разрабатывается в настоящее время и называется PCS (Personal Communication Services) в США. В остальном мире эта система имеет имя PCN (Personal Communications Network). PCS использует технику сотовой телефонной сети. Но здесь размер ячейки лежит в пределах 50-100 м (против 20 км для AMPS). Это позволяет работать с малой выходной мощностью порядка 0,25 Вт и понизить вес аппарата. При этом для покрытия той же области требуется в 40000 раз больше ячеек и, следовательно, такая система будет значительно дороже даже с учетом более низкой цены одной ячейки. Некоторые телефонные компании осознали, что старомодные телеграфные столбы являются идеальным местом для размещения базовых станций новой системы (провода уже имеются). Для системы PCS зарегервирован диапазон частот 1,7-2,3 ГГц.

Прочтите также:

Стабилизированный источник вторичного электропитания
За последние годы резко увеличились темпы технического прогресса, научно-технической революции во многих областях современной техники и, прежде всего в радиоэлектронике и автоматике. ...

РЛС обзора земной поверхности
РЛС обзора земной поверхности, предназначенные для картографирования земной поверхности, решения задач воздушной разведки и т.д., имеют высокую разрешающую способность, определяющую ...

Разработка цифроаналоговой следящей системы для автоматического управления телекамерой
Курсовой проект по дисциплине «Проектирование систем автоматического управления» посвящен разработке следящей системы и включает в себя выбор основных элементов замкнутой системы регулир ...

Основные разделы

2021 © Все права защищены! >> www.techeducator.ru