Опубликован: 03.05.2012 | Доступ: свободный | Студентов: 2641 / 447 | Оценка: 4.39 / 4.14 | Длительность: 19:41:00
Лекция 7:

Многостанционный доступ с кодовым разделением и сети CDMA

Аннотация: Лекция посвящена принципам построения и архитектуре мобильной системы CDMA, использующей многостанционный доступ с кодовым разделением.

Многостанционный доступ с кодовым разделением

Многостанционный доступ с кодовым разделением (CDMA - Code Division Multiple Access) - технология, отличающаяся от доступа с частотным разделением и доступа с временным разделением [ 31 ] , [ 46 ] , [ 76 ] . Она не использует для разделения каналов ни частоты, ни времени. Хотя по многим признакам она напоминает частотный доступ (см. рис. 7.1).

Упрощенная структурная схема системы с  кодовым разделением каналов.

Рис. 7.1. Упрощенная структурная схема системы с кодовым разделением каналов.

Каждый входной цифровой сигнал складывается ("модулируется") с отдельной "несущей", в качестве которой выступает псевдослучайная последовательность (ПСП). ПСП передается со скоростью большей, чем скорость исходного сигнала. После чего полученные сигналы объединяются в единый поток. При этом полоса частот, используемая в радиоканале гораздо шире, чем полоса исходного сигнала. Этот процесс получил название расширение спектра (Spreading Specter) [ 89 ] псевдослучайные последовательности выбираются таким образом, чтобы на приемном конце их можно было разделить (отфильтровать) и отделить сигнал от своей псевдослучайной последовательности ("несущей"). Передача в единого объединенного потока осуществляется в одной полосе частот, с помощью одного из видов фазовой манипуляции. Поэтому системы, основанные на CDMA, не требуют разделения полосы частот на отдельные каналы, что в свою очередь облегчает процесс хэндовера (переход из одной соты в другую).

Псевдослучайные последовательности должны иметь нулевую корреляцию, т.е. быть взаимонезависимы.

Существует два способа множественного (многостанционного) доступа с кодовым разделением каналов (CDMA):

  • ортогональный многостанционный доступ;
  • не ортогональный многостанционный доступ или Асинхронный много станционный доступ с кодовым разделением каналов.

Функции Уолша

Для первого способа разделения применяются ортогональные функции Уолша [ 89 ] , [ 91 ] и функции, получаемые на их базе. Это набор ортогональных последовательностей длиной 2^n, в которых используются только два значения +1 и –1.

Функции являются цифровыми "аналогами синусоид" при кодировании обычно символ +1 заменяется 0, а -1 на 1.

Рассмотрим систему двоичных чисел от 0 до 2^4-1 (числа от 0 до 15), которые приведены в табл.7.1 .

Она представляет собой функцию, содержащую четыре переменных (x_1, x_2, x_3, x_4).

Таблица 7.1. Двоичные числа
X_4 X_3 X_2 X_1
0 0 0 0 0
0 0 0 1 1
0 0 1 0 2
0 0 1 1 3
0 1 0 0 4
0 1 0 1 5
0 1 1 0 6
0 1 1 1 7
1 0 0 0 8
1 0 0 1 9
1 0 1 0 10
1 0 1 1 11
1 1 0 0 12
1 1 0 1 13
1 1 1 0 14
1 1 1 1 15

Если предположить, что каждый разряд этих чисел поступает согласно десятичному номеру в таблице, то это можно изобразить следующими диаграммами ( рис. 7.2), которые представляют периодические функции подобные синусу (инверсные переменные подобны косинусу).

Базисные периодические функции Уолша

увеличить изображение
Рис. 7.2. Базисные периодические функции Уолша

На основе этих функций могут быть получены любые другие функции Уолша на конечном отрезке от 0 до 2^4-1

Вторая трактовка функций Уолша – это диаграмма коэффициентов при отображении двоичных чисел в двоичную систему. Известно, что для перехода от двоичных чисел к их десятичным эквивалентам применяются весовые коэффициенты, сумма которых дает соответствующее число.

D=\sum\limits_{k=0}^Na_k 2^k

где

  • N – число разрядов двоичного числа;
  • a_k значение k-ого разряда двоичного числа.

В этом случае каждая диаграмма на рис.3.2 указывает моменты появления чисел, в которые входит заданный числовой коэффициент. Например, весовой коэффициент 2 входит в числа 2,3,6,7,10,11, 14,15. Этот ряд чисел отображается периодической функцией Уолша, обозначенной на рис.2.2 как диаграмма переменной x_2.

Всеволод Машинсон
Всеволод Машинсон
Россия
Владимир Савинов
Владимир Савинов
Украина, Киев, Киевский Политехнический Институт, 1996