Kodedelt flertilgang

Kodedelingsmultipleksing , eller CDMA ( Code Division Multiple Access ) er en fellesbetegnelse for ulike multipleksing- eller mediatilgangskontrollmetoder basert på spredt spektrumteknologi .

Den engelske spread spectrum -oversettelsen er laget med forskjellige adjektiver avhengig av kildene; spredt, utvidet, diffust eller spredt spektrum kan brukes utydelig for å referere i alle tilfeller til det samme konseptet.

Den brukes vanligvis i trådløs ( radiofrekvens ) kommunikasjon, selv om den også kan brukes i fiberoptiske eller kabelsystemer.

Medietilgangskontroll

Se også: Medietilgangskontroll og Spread spectrum .

Et av problemene å løse i datakommunikasjon er hvordan man fordeler bruken av en enkelt kommunikasjonskanal eller overføringsmedium mellom flere brukere , slik at flere kommunikasjoner kan administreres samtidig. Uten en organiseringsmetode vil det dukke opp forstyrrelser som enten kan være irriterende eller direkte hindre kommunikasjon. Dette konseptet kalles multipleksing eller medietilgangskontroll , avhengig av konteksten som sådan.

Navnet "multiplekset" brukes på tilfeller der en enkelt enhet bestemmer fordelingen av kanalen mellom forskjellige kommunikasjoner, for eksempel en hub plassert på enden av en fiberoptisk kabel; for sluttbrukerterminaler er multipleksing gjennomsiktig. I stedet brukes begrepet "middels tilgangskontroll" når det er brukerterminalene, i kommunikasjon med en enhet som fungerer som en nettverksnode, som må bruke et bestemt kommunikasjonsskjema for å unngå interferens mellom dem, for eksempel en gruppe mobiler telefoner i kommunikasjon med en antenne fra operatøren.

For å løse det bruker CDMA spredt spektrum-teknologi og et spesielt kodeskjema, hvor hver sender tildeles en unik kode, valgt slik at den er ortogonal i forhold til resten; mottakeren fanger opp signalene som sendes ut av alle senderne samtidig, men takket være kodeskjemaet (som bruker gjensidig ortogonale koder) kan den velge signalet av interesse hvis den kjenner koden som brukes selv om alle signalene deler samme frekvens .

Andre multipleksingsordninger bruker frekvensdeling ( FDMA ), tidsdeling ( TDMA ) eller romdeling ( SDMA ) for å oppnå det samme målet: separering av de forskjellige kommunikasjonene som finner sted i hvert øyeblikk, og unngå eller undertrykke interferensen mellom dem. Systemer i faktisk bruk (som IS-95 eller UMTS ) bruker ofte flere av disse strategiene samtidig for å sikre bedre kommunikasjon.

En mulig analogi for multiple access-problemet vil være et rom (som representerer kanalen ) der flere personer ønsker å snakke samtidig. Hvis flere personer snakker samtidig, vil det oppstå forstyrrelser og det blir vanskelig å forstå. For å unngå eller redusere problemet kan de bytte på å bytte på seg (tidsdelingsstrategi ) , noen snakker høyere og noen lavere slik at stemmene skiller seg ut ( frekvensdeling ), dirigerer stemmene sine i forskjellige retninger av rommet ( romlig inndeling ) eller snakker på forskjellige språk (inndeling etter kode, emnet for denne artikkelen): som i CDMA, kan bare folk som kjenner koden (dvs. "språket") forstå den.

Kodedeling brukes i flere radiofrekvenskommunikasjonssystemer, både mobiltelefoner (som IS-95 , CDMA2000 , FOMA eller UMTS ), dataoverføring ( WiFi ) eller satellittnavigasjon ( GPS ).

Populær bruk av begrepet

Se også: IS-95 og CDMA2000 .

Begrepet CDMA er imidlertid populært brukt for å referere til et mobilt trådløst luftgrensesnitt utviklet av Qualcomm -selskapet , og senere akseptert som en standard av den nordamerikanske TIA under navnet IS-95 (eller, i henhold til varemerket registrert av Qualcomm , "cdmaONE" og dets etterfølger CDMA2000 ). Systemene utviklet av Qualcomm bruker faktisk CDMA-teknologi, men de er ikke de eneste som gjør det.

Tekniske detaljer

I CDMA blir signalet kringkastet med en båndbredde som er mye større enn det som kreves av dataene som skal overføres; av denne grunn er kodedeling en spredt spektrum flertilgangsteknikk . Dataene som skal overføres er ganske enkelt XORed logisk med overføringskoden, som er unik for den brukeren og kringkastes med betydelig høyere båndbredde enn dataene.

Datasignalet, med en pulsvarighet Tb, XOReds med overføringskoden, som har en pulsvarighet Tc. (Merk: båndbredden som kreves av et signal er 1/T, der T er tiden det tar å sende en bit ). Derfor er båndbredden til de overførte dataene 1/Tb og båndbredden til signalet med spredt spektrum er 1/Tc. Siden Tc er mye mindre enn Tb, er båndbredden til det utsendte signalet mye større enn det originale signalet, derav navnet "spredt spektrum". [ 1 ]

Hver bruker av et CDMA-system bruker en annen (og unik) overføringskode for å modulere signalet. Valget av koden som skal brukes til modulering er avgjørende for god ytelse til CDMA-systemer, fordi valget av signalet av interesse avhenger av det, noe som gjøres ved krysskorrelasjon av det fangede signalet med koden til brukeren av interesse, samt avvisning av resten av signalene og multi-path (produsert av de forskjellige signalene som spretter).

Det beste tilfellet oppstår når det er et godt skille mellom signalet til den ønskede brukeren (signalet av interesse) og signalet til resten; hvis det fangede signalet er det som søkes, vil resultatet av korrelasjonen være svært høyt, og systemet vil kunne trekke ut signalet. På den annen side, hvis det mottatte signalet ikke er det som er av interesse, siden koden som brukes av hver bruker er forskjellig, bør korrelasjonen være svært liten, ideelt sett ha en tendens til null (og derfor eliminere resten av signalene). Og videre, hvis korrelasjonen oppstår med et tidsforsinkelse som ikke er null, bør korrelasjonen også ha en tendens til null. Dette kalles autokorrelasjon og brukes til å avvise multi-path interferens . [ 2 ]

Generelt skilles to grunnleggende kategorier i kodedeling: CDMA-synkron (ved bruk av ortogonale koder) og asynkron (ved bruk av pseudo-tilfeldige sekvenser).

Kodedeling med flere tilganger (synkron CDMA)

Synkron CDMA utnytter de matematiske egenskapene til ortogonalitet mellom vektorer hvis koordinater representerer dataene som skal overføres. For eksempel vil den binære strengen "1011" være representert av vektoren (1, 0, 1, 1). To vektorer kan multipliseres med skalarproduktet (·), som legger til produktene til deres respektive koordinater. Hvis punktproduktet til to vektorer er 0, sies de å være ortogonale på hverandre. (Merk: hvis to vektorer er definert u = (a, b) og v = (c, d), vil deres skalarprodukt være u · v = a*c + b*d).

Noen egenskaper til dot-produktet hjelper til med å forstå hvordan CDMA fungerer. Hvis vektorene a og b er ortogonale og representerer kodene til to synkrone CDMA-brukere A og B, så:

Selv om mottakeren fanger opp lineære kombinasjoner av vektorene a og b (det vil si signalene som kommer fra A og B samtidig, summert over luften), kan du hvis du kjenner overføringskoden til brukeren av interesse. alltid isolere signalene dine data fra de andre brukerne, ganske enkelt ved hjelp av skalarproduktet til det mottatte signalet med brukerens kode; Siden brukerens kode er ortogonal til alle de andre, vil produktet isolere signalet av interesse og kansellere resten. Dette resultatet for to brukere kan utvides til alle ønskede brukere, så lenge det er nok ortogonale koder for ønsket antall brukere, noe som oppnås ved å øke lengden på koden.

Hver synkron CDMA-bruker bruker en unik kode for å modulere signalet, og kodene til brukere i samme område må være ortogonale i forhold til hverandre. Fire gjensidig ortogonale koder er vist på bildet. Siden deres skalarprodukt er 0, har de ortogonale kodene null krysskorrelasjon, og forstyrrer med andre ord ikke hverandre.

Dette resultatet innebærer at det ikke er nødvendig å bruke frekvensfiltreringskretser (slik som ville blitt brukt i FDMA), eller svitsjing i henhold til et tidsskjema (som ville blitt brukt i TDMA) for å isolere signalet av interesse; signaler fra alle brukere mottas samtidig og separeres ved digital behandling.

Når det gjelder IS-95, brukes 64-bits ortogonale Walsh-koder for å kode signalene og skille deres forskjellige brukere.

Asynkron CDMA

Se også: Direkte sekvens spredt spektrum

Synkrone CDMA-systemer fungerer bra så lenge det ikke er overdreven forsinkelse i ankomsten av signalene; radioforbindelsene mellom mobiltelefoner og deres baser kan imidlertid ikke koordineres særlig nøyaktig. Ettersom terminalene kan bevege seg, kan signalet støte på hindringer i sin vei, noe som vil gi opphav til en viss variasjon i ankomstforsinkelsene (på grunn av de forskjellige sprettene av signalet, Doppler-effekten og andre faktorer). Derfor er en noe annen tilnærming tilrådelig.

På grunn av mobiliteten til terminalene har de forskjellige signalene en variabel ankomstforsinkelse. Siden det er matematisk umulig å lage kodende sekvenser som er ortogonale på alle tilfeldige tidspunkter signalet kan ankomme, brukes unike "pseudo-tilfeldige" eller "pseudo-støy" ( PN ) sekvenser i asynkrone CDMA En PN-kode er en binær sekvens som vises tilfeldig, men som kan reproduseres deterministisk hvis mottakeren trenger det. Disse sekvensene brukes til å kode og dekode signaler av interesse for asynkrone CDMA-brukere på samme måte som ortogonale koder ble brukt i det synkrone systemet.

PN-sekvenser er ikke statistisk korrelert, og summen av et stort antall PN-sekvenser resulterer i det som kalles multiple access interference (MAI ), som kan estimeres som en Gaussisk støyprosess som følger den sentrale statistiske grensesetningen. Hvis signalene fra alle brukere mottas med lik effekt, øker variansen (dvs. støyeffekten) til MAI i direkte proporsjon med antall brukere. Med andre ord, i motsetning til synkron CDMA, vil signaler fra andre brukere vises som støy i forhold til signalet av interesse, og vil forårsake interferens med signalet av interesse: jo flere samtidige brukere, jo mer interferens.

På den annen side har det faktum at sekvensene tilsynelatende er tilfeldige og av kraft fordelt over en relativt bred båndbredde en ekstra fordel: de er vanskeligere å oppdage hvis noen prøver å fange dem, fordi de blir forvirret av bakgrunnsstøy. . Denne eiendommen har blitt brukt i løpet av det 20. århundre i militær kommunikasjon.

Alle typer CDMA drar fordel av prosesseringsgevinsten introdusert av spredt spektrum systemer; denne forsterkningen lar mottakerne delvis diskriminere uønskede signaler. Signaler kodet med den spesifiserte PN-koden mottas, og alle andre signaler (eller de med samme kode, men forskjellig forsinkelse på grunn av forskjellige ankomstveier) presenteres som bredbåndsstøy som reduseres eller elimineres av prosesseringsforsterkningen.

Ettersom alle brukere genererer MAI, er det svært viktig å kontrollere utslippskraften. Synkrone CDMA-, TDMA- eller FDMA-systemer kan, i det minste i teorien, fullstendig avvise uønskede signaler (ved å bruke forskjellige koder, tidsluker eller frekvenskanaler) på grunn av ortogonaliteten til disse medieaksessordningene. Men dette er ikke sant for asynkron CDMA; avvisning av uønskede signaler er kun delvis. Hvis deler (eller alle) av de uønskede signalene mottas med mye høyere effekt enn det ønskede signalet, vil det ikke være mulig å skille det fra resten. For å unngå dette problemet er et generelt krav i utformingen av disse systemene at kraften til alle emittere skal kontrolleres; den søker å sikre at effekten fanget av mottakeren er omtrent den samme for alle innkommende signaler. I mobiltelefonsystemer bruker basestasjonen et raskt lukket sløyfe-effektkontrollskjema for å strengt kontrollere emisjonseffekten til hver telefon.

CDMA-bærere

Argentina

Movistar jobber med GSM-teknologi.

For tiden tilbyr Cooperativa Telefónica de Villa de Merlo (San Luis), og Cooperativa Telefónica de Calafate (COTECAL) CDMA -løsninger ved bruk av et CDMA 450 (450 MHz) mobilnettverk.

Canada

Columbia

For tiden bruker alle tale- og datatjenesteoperatører GSM- og LTE-nettverk.

Chile

Ecuador

Den bruker også GSM-nettverk

El Salvador

USA

Japan

indisk

Mexico

Den dominikanske republikk

Puerto Rico

Moldova

Venezuela

Dobbel nettverksteknologi

Coolpad , [ 5 ] [ 6 ] produsert av Yulong Computer Telecommunication Scientific Co. ( China Wireless Technologies ), [ 7 ] har blitt den tredje bestselgende smarttelefonen i Kina, på grunn av sin doble nettverksteknologi , som kobles samtidig til både CDMA og GSM-nettverk . [ 8 ]

Se også

Referanser

  1. ↑ Dubendorf, Vern A. (2003). Trådløs datateknologi . John Wiley & Sons, Ltd. 
  2. ^ "CDMA Spectrum" . Arkivert fra originalen 7. juli 2011 . Hentet 29. april 2008 . 
  3. ↑ «Kommunikasjon | Altice» . www.altice.com.do . Hentet 25. april 2019 . 
  4. ↑ https://www.telegeography.com/products/commsupdate/articles/2014/04/17/movistar-venezuela-pulls-plug-on-cdma/
  5. ↑ Coolpad _
  6. ↑ http://coolpadamericas.com/
  7. ↑ China Wireless Technologies
  8. ↑ http://www.forbes.com/sites/hengshao/2013/07/09/coolpad-smartphones-overtake-apple-and-huawei-in-china-market/