코드분할다중접속

멀티플렉싱
아날로그 변조
오전 FM PM QAM SM SSB
회선 모드 (대역폭 확장)
TDM FDM / WDM SDMA 편광 공간의 OAM
통계 다중화 (대역폭 확장)
패킷 교환 다이내믹 TDMA FHSS DSSS 불량품 SC-FDM MC-SS
관련 토픽
채널 액세스 방식 중간 접근 제어
v t

부호분할다중접속(CDMA)은 다양한 무선통신 테크놀로지에 의해 사용되는 채널접속 방식입니다.CDMA는 여러 송신기가 단일 통신 채널을 통해 동시에 정보를 전송할 수 있는 다중 액세스의 예입니다.이를 통해 여러 사용자가 주파수 대역을 공유할 수 있습니다(대역폭 참조).CDMA는, 유저간의 과도한 간섭 없이 이것을 가능하게 하기 위해서, 스펙트럼 확산 테크놀로지와 특수한 부호화 방식(각 송신기에 코드가 ^[1][2]할당되어 있습니다)을 채용하고 있습니다.

CDMA는 전체 주파수 범위에 걸쳐 전송되므로 사용 가능한 대역폭 사용을 최적화하고 사용자의 주파수 범위를 제한하지 않습니다.

많은 휴대 전화 표준에서 액세스 방법으로 사용됩니다."cdmaOne"라고도 불리는 IS-95와 그 3G 진화 CDMA2000은 흔히 "CDMA"라고 불리지만, GSM 통신사가 사용하는 3G 표준인 UMTS는 무선 기술로서 "광대역 CDMA" 또는 W-CDMA와 TD-CDMA와 TD-SCDMA도 사용합니다.

또한 ALOHA와 같은 채널 또는 매체 액세스 기술이나 사용자가 로컬 오실레이터를 공통 시스템 주파수에 동기화할 수 있도록 하는 영구 파일럿/신호 채널로 사용할 수 있으며, 따라서 채널 파라미터를 영구적으로 추정할 수도 있습니다.

이러한 방식에서는 메시지는 몇 개의 칩(0과 1)으로 구성된 보다 긴 확산 시퀀스로 변조됩니다.이러한 확산 시퀀스는 매우 유리한 자동 및 상호 상관 특성 때문에 수십 년 동안 레이더 애플리케이션에도 사용되어 왔으며, 여기서 바커 코드라고 불린다(일반적으로 8 - 32의 매우 짧은 시퀀스 길이).

우주 기반 통신 애플리케이션의 경우, 위성 움직임에 의한 큰 경로 손실과 도플러 이동으로 인해 CDMA가 수십 년 동안 사용되어 왔습니다.CDMA는 가장 단순한 형태로 Binary Phase-Shift Keying(BPSK; 바이너리 위상시프트 키잉)과 함께 사용되는 경우가 많지만 (고도의 경우) 직교진폭변조(QAM)나 직교주파수분할다중화(OFDM) 등의 변조방식과 조합할 수 있기 때문에 일반적으로 매우 견고하고 효율적입니다.CDMA가 없으면 곤란합니다).다른 방식에서는 2진수 오프셋 반송파 변조(BOC 변조)에 기초한 서브캐리어를 사용합니다.BOC 변조에서는 Manchester 코드에서 영감을 얻어 가상 중심 주파수와 서브캐리어의 갭을 크게 할 수 있지만 OFDM 서브캐리어의 경우는 그렇지 않습니다.AT&T와 버라이즌과 같은 많은 통신사들은 2022년에 ^[3]3G CDMA 네트워크를 폐쇄할 것이다.

역사

코드분할 다중접속채널의 기술은 오래전부터 알려져 있었습니다.

미국

미국에서는 1950년 ^[4]6월부터 8월까지 매사추세츠 공과대학에서 실시된 여름 연구 프로젝트인 "해외 운송의 보안"에 관한 프로젝트 하트웰의 요약 보고서에서 CDMA에 대한 초기 기술 중 하나를 찾을 수 있다.방해와 방해 방지와 관련된 추가 연구는 1952년 링컨 ^[5]연구소에서 수행되었다.

구소련

소련에서는 1935년 드미트리 아게예프에 ^[6]의해 이 주제에 대한 첫 번째 연구가 출판되었다.선형 방법을 사용하면 주파수, 시간 및 ^{[clarification needed]}보상이라는 세 가지 유형의 신호 분리가 있는 것으로 나타났습니다.CDMA 기술은 1957년 모스크바의 젊은 군사무선기술자 레오니드 쿠프리야노비치가 기지국을 ^[7]이용해 착용 가능한 자동휴대전화기 LK-1을 실험모델로 만들 때 사용됐다.LK-1의 중량은 3kg, 작동 거리는 20~30km, 배터리 ^[8][9]지속 시간은 20~30시간입니다.저자가 설명한 바와 같이 기지국은 여러 고객에게 서비스를 제공할 수 있습니다.1958년 쿠프리야노비치는 새로운 실험용 "주머니" 휴대폰 모델을 만들었다.이 전화기의 무게는 0.5kg이었다.더 많은 고객들에게 서비스를 제공하기 위해, 쿠프리야노비치는 그가 "상관자"^[10][11]라고 부르는 이 장치를 제안했다.1958년 구소련은 소련의 MRT-1327 규격에 따라 자동차용 '알타이' 전국민간휴대전화 서비스 개발을 시작했다.전화 시스템의 중량은 11kg(24파운드)입니다.그것은 고위 관리들의 차량 트렁크에 놓여졌고 객실에 있는 표준 단말기를 사용했다.알타이 시스템의 주요 개발자는 VNIIS(Voronezh Science Institute of Communications)와 GSPI(State Specialized Project Institute)였다.1963년 모스크바에서 이 서비스가 시작되었고 1970년 알타이 서비스가 30개 소련 ^[12]도시에서 사용되었습니다.

사용하다

• 동기식 CDM(코드분할 '멀티플렉싱', CDMA의 초기 세대)이 위성위치확인시스템(GPS)에 구현됐다.이는 휴대폰에서의 사용보다 앞서서 구별됩니다.
• cdmaOne으로 판매되는 퀄컴 표준 IS-95.
• CDMA2000으로 알려진 퀄컴 표준 IS-2000은 글로벌 스타 ^{[nb 1]}네트워크를 포함한 여러 휴대폰 회사들에 의해 사용되고 있다.
• W-CDMA를 ^{[nb 2]}사용하는 UMTS 3G 휴대전화 규격.
• CDMA는 OmniTRACS 위성 시스템에서 운송 물류용으로 사용되어 왔습니다.

CDMA 변조 순서

CDMA는 스펙트럼 확산 다중 액세스 기술입니다.스펙트럼 확산 기술은 동일한 전송 전력에 대해 데이터의 대역폭을 균일하게 분산시킨다.확산 코드는 다른 좁은 펄스 코드와 달리 좁은 모호성 함수를 가진 의사 랜덤 코드입니다.CDMA에서는 로컬로 생성된 코드가 전송되는 데이터보다 훨씬 높은 속도로 실행됩니다.전송용 데이터는 비트 단위 XOR(배타적 논리합)에 의해 고속 코드로 결합됩니다.그림에서는 스펙트럼 확산 신호가 생성되는 방법을 보여 줍니다.펄스 지속시간이 ${\displaystyle T_{}}$ b$${\$displaystyle T_{b}($심볼 주기)인 데이터 신호는 펄스 지속시간이 ${\displaystyle T_{}}$ c$${\$displaystyle T_{c}($칩 주기)인 코드 신호와 XOR됩니다.(주의: 대역폭은${\displaystyle }$1/${\displaystyle T}${$displaystyle$1/$T$에 비례합니다.여기서$T{\displaystyle }$ {$displaystyle$ T$}$ =$$ 비트타임입니다).따라서 데이터 신호의 대역폭은 1${\displaystyle /T_{}}$ b$(\$1/$T_{b}),$ $확산$ 스펙트럼 신호의 대역폭은 1${\displaystyle /T_{}}$ c$(\$1/$T_{c$입니다.${\displaystyle T_{}}$ c$${ $displaystyle T_{c}}$는 T $(\$보다 훨씬 작기 $때문$에 확산 스펙트럼 신호의 대역폭은 매우 작습니다.원래 신호의 대역폭보다 작습니다.${\displaystyle T_{}}$ b${\displaystyle {}_{}}$/ ${\displaystyle T_{}}$c { $display style$ T _ { $b$} / $T$_ { $c$} $t$ ratio 、 확산률 또는 처리 이득이라고 불리며 기지국이 ^[1][2]동시에 지원하는 총 사용자 수의 상한을 어느 정도 결정합니다.

CDMA 시스템의 각 사용자는 다른 코드를 사용하여 신호를 변조합니다.신호의 변조에 사용할 코드를 선택하는 것은 CDMA 시스템의 퍼포먼스에 있어서 매우 중요합니다.최적의 퍼포먼스는 원하는 사용자의 신호와 다른 사용자의 신호를 적절히 분리할 때 발생합니다.신호의 분리는 수신된 신호를 원하는 사용자의 로컬로 생성된 코드와 연관시킴으로써 이루어집니다.신호가 원하는 사용자 코드와 일치하면 상관 함수가 높고 시스템이 해당 신호를 추출할 수 있습니다.원하는 사용자의 코드가 신호와 공통되는 것이 없는 경우 상관관계가 가능한 0에 가까워야 합니다(따라서 신호가 제거됨). 이를 상호 상관이라고 합니다.코드가 0 이외의 시간 오프셋에서 신호와 상관되어 있는 경우 상관관계는 가능한 한 0에 가까워야 합니다.이것은 자동 상관이라고 불리며 멀티패스 ^[17][18]간섭을 거부하기 위해 사용됩니다.

다중접속문제의유사로는서로동시에대화하기를원하는방(채널))이있습니다.혼동을 피하기 위해 교대로 말하거나(시분할), 다른 피치로 말하거나(주파수 분할), 다른 언어로 말하거나(코드 분할) 할 수 있습니다.CDMA는 같은 언어를 사용하는 사람이 서로 이해할 수 있지만 다른 언어는 노이즈로 인식되어 거부되는 마지막 예시와 유사합니다.마찬가지로 무선 CDMA에서는 각 사용자 그룹에 공유 코드가 부여됩니다.많은 코드가 같은 채널을 사용하지만 특정 코드와 관련된 사용자만 통신할 수 있습니다.

일반적으로 CDMA는 동기(직교코드)와 비동기(의사랜덤코드)의 2개의 기본적인 카테고리에 속합니다.

부호분할다중화(동기 CDMA)

디지털 변조 방식은 단순한 무선 트랜시버에서 사용되는 방식과 유사합니다.아날로그의 경우, 저주파 데이터 신호에 고주파 순수 사인파 반송파를 시간 곱하여 송신한다.이는 사실상 두 신호의 주파수 컨볼루션(Wiener-Kinchin 정리)으로, 좁은 사이드밴드를 가진 반송파가 됩니다.디지털 케이스에서는 사인파 캐리어가 월시 함수로 대체된다.이것들은 완전한 직교 정규 집합을 이루는 이진 사각파입니다.데이터 신호도 이진수이며 간단한 XOR 함수로 시간 곱셈이 가능합니다.이것은 보통 회로 내의 Gilbert 셀 믹서입니다.

동기 CDMA는 데이터 스트링을 나타내는 벡터 간의 직교성의 수학적 특성을 이용합니다.예를 들면, 2치열 1011은 벡터(1, 0, 1, 1)로 표현된다.벡터는 각각의 성분의 곱(예를 들어 u = (a, b) 및 v = (c, d)의 곱을 취함으로써 곱할 수 있다.도트곱이 0이면 두 벡터는 서로 직교한다고 한다.도트 제품의 일부 특성은 W-CDMA의 작동 방식을 이해하는 데 도움이 됩니다.벡터 a와 b가 직교하는 경우 a${\displaystyle \theta \mathbf{}}$ b ${\displaystyle =}$ {\$displaystyle \mathbf {a}$ \$cdot \mathbf {b}$=$0}$ 및$$ 다음과 $같습니다{\displaystyle \mathbf{}}$.

$\displaystyle \mathbf {a} \cdot (\mathbf {a} +\mathbf {b} )=\mathbf {a} \mathbf {a} \cdot \mathbf {b} = \mathbf {b} a \mathbf {a}$

$\displaystyle \mathbf {a} \cdot(-\mathbf {a} +\mathbf {b})=-\\mathbf {a} \\text{since}\cdot \mathbf {a} +\mathbf {a} \cdot \mathb}$

$\displaystyle \mathbf {b} \cdot (\mathbf {a} +\mathbf {b} )=\mathbf {b} \mathbf {b} \mathbf {b} +\mathbf {b} \mathb} \mathbf {b} \mathb}$

$\displaystyle \mathbf {b} \cdot (\mathbf {a} - \mathbf {b} - \mathbf {b} )=-\\\mathbf {b} \mathbf {b} \mathbf {b} \mathb}}$

동기 CDMA 내의 각 사용자는 다른 사용자의 코드에 직교하는 코드를 사용하여 신호를 변조한다.상호 직교 디지털 신호 4개의 예가 아래 그림에 나와 있습니다.직교 코드에는 0과 같은 교차 상관 관계가 있습니다. 즉, 서로 간섭하지 않습니다.IS-95의 경우 64비트 Walsh 코드를 사용하여 신호를 부호화하여 다른 사용자를 분리합니다.64 Walsh 코드 각각은 서로 직교하므로 신호는 64개의 직교 신호로 채널화됩니다.다음으로 각 사용자의 신호를 부호화 및 디코딩하는 예를 나타냅니다.

예

상호 직교하는 벡터 집합에서 시작합니다(상호 직교성이 유일한 조건이지만, 이러한 벡터는 보통 디코딩을 쉽게 하기 위해 구성됩니다(예: 월시 행렬의 열 또는 행).직교 함수의 예는 다음 그림에 나와 있습니다.이러한 벡터는 개별 사용자에게 할당되며 코드, 칩 코드 또는 칩 코드라고 불립니다.간략하게 하기 위해 이 예에서는 2비트만의 코드v 를 사용하고 있습니다.

각 사용자는 각각 다른 코드, 예를 들어 v와 관련지어지며, 1비트는 양의 코드 v를 전송함으로써 표현되며, 0비트는 음의 코드 v로 표현된다.예를 들어, v = (v₀, v₁) = (1, -1)이고 사용자가 전송하고자 하는 데이터가 (1, 0, 1, 1)인 경우 전송된 기호는 다음과 같습니다.

(v, -v, v, v) = (v₀, v₁, v₀, -v, -v₁₀, v₁, v₀, v, v, v₁) = (1, -1, -1, 1, -1, -1)

이 기사의 목적상, 우리는 이 생성된 벡터를 전송 벡터라고 부른다.

각 송신자는, 그 세트로부터 선택되는 다른 일의 벡터 v를 가지지만, 송신 벡터의 구축 방법은 같다.

간섭의 물리적 특성으로 인해 한 지점에서 두 신호가 위상일 경우 각 신호의 2배의 진폭을 더하지만 위상일 경우 진폭의 차이인 신호를 차감하여 제공합니다.디지털 방식으로 이 동작은 전송 벡터를 컴포넌트별로 추가하여 모델링할 수 있습니다.

sender0 에 코드(1, -1)와 데이터(1, 0, 1, 1)가 있고 sender1 에 코드(1, 1)와 데이터(0, 0, 1, 1)가 있어, 양쪽의 송신자가 동시에 송신하는 경우는, 다음의 표에, 부호화 순서를 나타냅니다.

걸음	부호화 송신자 0	부호화 송신자1
0	code0 = (1, -1), data0 = (1, 0, 1, 1)	code1 = (1, 1) data1 = (0, 0, 1, 1)
1	encode0 = 2 (1, 0, 1, 1) - (1, 1, 1) = (1, -1, 1, 1)	encode1 = 2 (0, 0, 1, 1) - (1, 1, 1) = (-1, -1, 1, 1)
2	signal0 = encode0 ⊗ codecode0 = (1, −1, 1, 1) ⊗ (1, −1) = (1, −1, −1, 1, 1, −1, 1, −1)	signal1 = encode1 ⊗ code1 = (−1, −1, 1, 1) ⊗ (1, 1) = (−1, −1, −1, −1, 1, 1, 1, 1)

signal0과 signal1은 동시에 대기 중으로 전송되기 때문에 추가되어 원시 신호가 생성됩니다.

(1, −1, −1, 1, 1, −1, 1, −1) + (−1, −1, −1, −1, 1, 1, 1, 1) = (0, −2, −2, 0, 2, 0, 2, 0).

이 원시 신호를 간섭 패턴이라고 합니다.수신기는, 송신자의 코드를 간섭 패턴과 조합하는 것으로써, 기존의 송신자에 대해서 알기 쉬운 신호를 추출합니다.다음 표에서는 이 동작에 대해 설명하고 신호가 서로 간섭하지 않음을 보여 줍니다.

걸음	디코드 송신자 0	디코드 송신자1
0	code0 = (1, -1), 신호 = (0, -2, -2, 0, 0, 0, 0, 2, 0)	code1 = (1, 1) 신호 = (0, -2, -2, 0, 2, 0)
1	decode0 = pattern.decord0	decode1 = pattern.pattern1
2	decode0 = ((0, -2), (-2, 0), (2, 0) · (1, -1)	decode1 = ((0, -2), (-2, 0), (2, 0), (2, 0) · (1, 1)
3	decode0 = ((0 + 2), (-2 + 0), (2 + 0), (2 + 0)	decode1 = ((0 - 2), (-2 + 0), (2 + 0), (2 + 0)
4	data0=(2, -2, 2, 2), 즉 (1, 0, 1, 1)	data1=param2, -2, 2, 2(즉, 0, 0, 1, 1)

또한 복호화 후 0보다 큰 값은 모두 1로 해석하고 0보다 작은 값은 모두 0으로 해석한다.예를 들어 복호화 후 data0은 (2, -2, 2, 2)이지만 수신자는 이를 (1, 0, 1, 1)로 해석한다.값이 정확히0 인 경우는, 다음의 예와 같이, 송신측이 데이터를 송신하지 않은 것을 의미합니다.

signal0 = (1, -1, -1, 1, -1, -1, -1)이 단독으로 전송된다고 가정합니다.다음 표는 수신기의 디코딩을 보여줍니다.

걸음	디코드 송신자 0	디코드 송신자1
0	code0 = (1, -1), 신호 = (1, -1, -1, 1, -1, -1)	code1 = (1, 1) 신호 = (1, -1, -1, 1, 1, -1, -1)
1	decode0 = pattern.decord0	decode1 = pattern.pattern1
2	decode0 = ((1, -1), (-1, 1) · (1, -1) · (1, -1)	디코드1 = ((1, -1), (-1, 1), (1, -1), (1, -1) · (1, -1)
3	decode0 = ((1 + 1), (-1 - 1), (1 + 1), (1 + 1)	decode1 = ((1 - 1), (-1 + 1), (1 - 1), (1 - 1)
4	data0 = (2, -2, 2, 2) (1, 0, 1, 1)을 의미합니다.	data1 = (0, 0, 0, 0), 즉 데이터가 없음을 의미합니다.

수신기가 sender1의 코드를 사용하여 신호를 디코딩하려고 하면 데이터는 모두 0이 됩니다.따라서 상호 상관 관계는 0이 되며 sender1이 데이터를 전송하지 않은 것이 분명합니다.

비동기 CDMA

모바일에서 베이스로의 링크를 정밀하게 조정할 수 없는 경우, 특히 핸드셋의 이동성으로 인해 다른 접근법이 필요합니다.임의의 랜덤한 시작점에 대해 직교하는 동시에 코드 공간을 최대한 활용하는 시그니처 시퀀스를 수학적으로 작성하는 것은 불가능하기 때문에 비동기 CDMA 시스템에서는 시퀀스 확산이라고 불리는 고유한 "의사 랜덤" 또는 "의사 노이즈" 시퀀스가 사용됩니다.확산 시퀀스는 랜덤으로 보이지만 의도된 리시버에 의해 결정론적 방식으로 재현될 수 있는 이진 시퀀스입니다.이러한 확산 시퀀스는 동기 CDMA의 직교 코드와 같은 방법으로 비동기 CDMA에서 사용자의 신호를 부호화 및 디코딩하기 위해 사용됩니다(위의 예에서 참조).이러한 확산 시퀀스는 통계적으로 상관관계가 없으며, 다수의 확산 시퀀스의 합계는 가우스 노이즈 프로세스에 의해 근사된 Multiple Access Interference(MAI; 다중 액세스 간섭)를 발생시킵니다(통계정보의 중심 한계 정리에 따름).코드 간의 상관관계가 낮기 때문에 골드 코드는 이 목적에 적합한 확산 시퀀스의 예입니다.모든 사용자가 동일한 전력 수준으로 수신되는 경우, MAI의 분산(예: 소음 전력)은 사용자 수에 정비례하여 증가한다.즉, 동기 CDMA와 달리 다른 사용자의 신호는 관심 신호에 노이즈로 나타나며 사용자 수에 비례하여 원하는 신호에 약간 간섭합니다.

모든 CDMA 형식에서는 수신자가 불필요한 신호를 부분적으로 식별할 수 있도록 확산 스펙트럼 확산 계수를 사용합니다.지정된 확산 시퀀스로 부호화된 신호는 수신되지만, 다른 시퀀스(또는 같은 시퀀스이지만 다른 타이밍 오프셋)를 가진 신호는 확산 계수에 의해 감소된 광대역 노이즈로 나타납니다.

각 사용자가 MAI를 생성하기 때문에 CDMA 송신기에서는 신호 강도를 제어하는 것이 중요한 문제입니다.CDM(동기 CDMA), TDMA 또는 FDMA 수신기는 이론적으로 이들 시스템의 직교성으로 인해 다른 코드, 타임슬롯 또는 주파수 채널을 사용하여 임의의 강력한 신호를 완전히 거부할 수 있습니다.이는 비동기 CDMA에서는 해당되지 않습니다.불필요한 신호의 거부는 부분적인 것에 불과합니다.불필요한 신호의 일부 또는 전부가 원하는 신호보다 훨씬 강할 경우 과도한 부하가 발생합니다.이것에 의해, 비동기 CDMA 시스템에서는, 수신측에서 볼 수 있는 다양한 신호 전력 레벨에 대략 일치할 필요가 있습니다.CDMA 셀룰러에서 기지국은 고속 폐쇄 루프 전원 제어 방식을 사용하여 각 모바일의 송신 전력을 엄격하게 제어합니다.

2019년에는 도플러와 지연 특성에 따라 필요한 코드 길이를 정밀하게 추정하는 방식이 ^[19]개발되었다.곧이어 원하는 길이의 시퀀스와 확산 특성을 생성하는 기계 학습 기반 기술도 발표되었습니다.이들은 고전적인 골드 및 웰치 시퀀스와 매우 경쟁적입니다.이것들은 linear-feedback-shift-registers에 의해 생성되지 않지만 룩업테이블에 저장해야 합니다.

다른 기술에 비해 비동기 CDMA의 장점

고정 주파수 스펙트럼의 효율적인 실용적 활용

이론적으로는 CDMA, TDMA 및 FDMA의 스펙트럼 효율은 완전히 동일하지만 실제로는 각각 CDMA의 전력 제어, TDMA의 타이밍, FDMA의 주파수 생성/필터링이라는 과제가 있습니다.

TDMA 시스템은 모든 사용자의 전송 시간을 주의 깊게 동기화하여 사용자가 올바른 시간대에 수신되고 간섭이 발생하지 않도록 해야 합니다.이것은 모바일 환경에서는 완전하게 제어할 수 없기 때문에, 각 타임 슬롯에는 가드 타임이 필요하기 때문에, 유저가 간섭할 가능성은 감소하지만, 스펙트럼 효율은 저하합니다.

마찬가지로 FDMA 시스템은 사용자 이동성으로 인해 신호 스펙트럼의 도플러 시프트를 예측할 수 없기 때문에 인접 채널 간에 보호 대역을 사용해야 합니다.가드 대역은 인접 채널이 간섭할 가능성을 낮추지만 스펙트럼의 사용률은 감소합니다.

자원의 유연한 할당

비동기 CDMA는 자원의 유연한 할당, 즉 활성 사용자에 대한 확산 시퀀스 할당에 중요한 이점을 제공합니다.CDM(동기 CDMA), TDMA, FDMA의 경우, 각각 동시 직교 코드, 타임 슬롯, 주파수 슬롯의 수가 정해져 있기 때문에, 동시 유저수에 관한 용량이 제한된다.CDM, TDMA 및 FDMA 시스템에 할당할 수 있는 직교 코드, 타임슬롯 또는 주파수 대역은 고정되어 있습니다.이것들은 텔레포니 및 패킷화된 데이터 전송의 버스트성 때문에 사용률이 낮은 채로 있습니다.비동기 CDMA 시스템에서 지원할 수 있는 사용자 수에는 엄격한 제한이 없습니다.SIR(Signal-to-Interference Ratio)는 사용자 수에 반비례하므로 원하는 비트오류 확률에 의해 제어되는 실질적인 제한만 있습니다.모바일 텔레포니와 같은 버스트성 트래픽 환경에서는 비동기 CDMA에 의해 얻을 수 있는 이점은 퍼포먼스(비트오류율)가 랜덤하게 변동할 수 있다는 것입니다.평균값은 사용자 수에 사용률을 곱한 값으로 결정됩니다.2N 사용자가 절반만 통화한다고 가정하면, 2N 사용자는 항상 통화하는 N 사용자와 동일한 평균 비트 오류 확률로 대응할 수 있습니다.여기서 중요한 차이점은 N 사용자가 항상 통화하는 비트 오류 확률은 일정하지만, 2N 사용자가 절반의 시간을 통화하는 경우에는 랜덤한 양(평균이 동일)이라는 것입니다.

즉, 비동기 CDMA는 다수의 송신기가 불규칙한 간격으로 비교적 적은 양의 트래픽을 생성하는 모바일네트워크에 매우 적합합니다.CDM(동기 CDMA), TDMA 및 FDMA 시스템은 개개의 트랜스미터에 할당할 수 있는 직교 코드, 타임슬롯 또는 주파수 채널의 수가 고정되어 있기 때문에 버스트성 트래픽 고유의 사용률이 낮은 자원을 회복할 수 없습니다.예를 들어, TDMA 시스템에 N개의 타임슬롯이 있고, 시간의 절반을 말하는 2N 사용자가 있는 경우, N개 이상의 타임슬롯을 사용해야 하는 사용자가 N개 이상 있게 됩니다.또한 직교 코드, 타임 슬롯 또는 주파수 채널 자원을 지속적으로 할당 및 할당 해제하려면 상당한 오버헤드가 필요합니다.이에 비해 비동기 CDMA 송신기는 할 말이 있을 때 전송하고 없을 때 꺼지기만 하면 시스템에 연결되어 있는 한 동일한 시그니처 시퀀스를 유지할 수 있습니다.

CDMACDMA의 확산

대역폭은 한정된 자원이기 때문에 대부분의 변조 방식에서는 이 신호의 대역폭을 최소화하려고 합니다.단, 확산 스펙트럼테크놀로지에서는 필요한 최소 신호 대역폭보다 몇 배 큰 전송 대역폭을 사용합니다.이를 위한 초기 이유 중 하나는 유도 및 통신 시스템을 포함한 군사 애플리케이션이었다.이러한 시스템은 보안과 방해에 대한 저항성 때문에 확산 스펙트럼을 사용하여 설계되었다.비동기 CDMA에는 의사 랜덤코드를 사용하여 신호가 확산되기 때문에 어느 정도의 프라이버시 레벨이 내장되어 있습니다.이 코드는 확산 스펙트럼 신호를 랜덤으로 보이게 하거나 노이즈와 같은 속성을 갖게 합니다.수신기는, 데이터의 부호화에 사용되는 의사 랜덤 시퀀스를 인식하지 않고는, 이 전송을 복조할 수 없습니다.CDMA는 걸림에도 강합니다.방해 신호는 신호 방해에 사용할 수 있는 전력량이 한정되어 있습니다.방해 전파는 신호 대역폭 전체에 에너지를 분산시키거나 ^[17][18]신호 전체의 일부만 방해할 수 있습니다.

CDMA는 협대역 간섭을 효과적으로 거부할 수도 있습니다.협대역 간섭은 확산 스펙트럼 신호의 일부에만 영향을 미치기 때문에 큰 정보 손실 없이 노치 필터링을 통해 쉽게 제거할 수 있습니다.컨볼루션 부호화 및 인터리빙을 사용하여 이 손실된 데이터를 복구할 수 있습니다.CDMA 신호는 멀티패스 페이딩에도 내성이 있습니다.확산 스펙트럼 신호는 큰 대역폭을 차지하기 때문에 이 중 일부만 항상 멀티패스에 의해 페이딩됩니다.협대역 간섭과 마찬가지로 이는 데이터의 작은 손실만을 초래하며 극복할 수 있습니다.

CDMA가 멀티패스의 간섭에 내성이 있는 또 다른 이유는 전송된 의사랜덤코드의 지연된 버전이 원래의 의사랜덤코드와의 상관관계가 나빠지기 때문에 수신측에서 무시되는 다른 사용자로 인식되기 때문입니다.즉, 멀티패스 채널이 적어도 1개의 칩의 지연을 유도하는 한 멀티패스 신호는 수신기에 도달하여 의도된 신호로부터 적어도 1개의 칩만큼 시간적으로 시프트된다.의사 랜덤 코드의 상관 속성은 이 약간의 지연으로 인해 멀티패스가 의도한 신호와 상관되지 않은 것처럼 보이므로 무시됩니다.

일부 CDMA 디바이스는 레이크리시버를 사용하여 멀티패스 지연 컴포넌트를 이용하여 시스템의 성능을 향상시킵니다.레이크 수신기는 각각 다른 경로 지연에 맞춰 조정된 여러 개의 상관기로부터의 정보를 결합하여 가장 ^[1][2]강한 신호의 경로 지연에 맞춰 조정된 단일 상관기보다 더 강한 버전의 신호를 생성한다.

주파수 재사용이란 셀 시스템 내의 다른 셀 사이트에서 동일한 무선 채널 주파수를 재사용하는 기능입니다.FDMA 및 TDMA 시스템에서는 주파수 계획이 중요한 고려 사항입니다.서로 다른 셀에서 사용되는 주파수는 서로 간섭하지 않도록 신중하게 계획해야 합니다.CDMA 시스템에서는 채널라이제이션이 의사랜덤 코드를 사용하여 이루어지기 때문에 모든 셀에서 동일한 주파수를 사용할 수 있다.모든 셀에서 동일한 주파수를 재사용하면 CDMA 시스템에서 주파수 계획이 필요 없습니다.다만, 1개의 셀로부터 수신한 신호가 인근 셀로부터의 신호와 관련되지 않도록 하기 위해서,^[1] 다른 의사 랜덤 시퀀스를 계획할 필요가 있습니다.

인접 셀은 같은 주파수를 사용하기 때문에 CDMA 시스템은 소프트 핸드오프를 실행할 수 있습니다.소프트 핸드오프를 사용하면 휴대 전화는 2개 이상의 셀과 동시에 통신할 수 있습니다.핸드오프가 완료될 때까지 최고의 신호 품질이 선택됩니다.이는 다른 셀룰러 시스템에서 사용되는 하드 핸드오프와는 다릅니다.핸드오프(hard-hand-off) 상황에서는 휴대전화가 핸드오프(hand-off)에 가까워짐에 따라 신호 강도가 갑자기 변할 수 있습니다.이와는 대조적으로 CDMA 시스템에서는 소프트 핸드오프를 사용합니다.이 핸드오프는 검출할 수 없으며 보다 신뢰성 있고 고품질의 ^[2]신호를 제공합니다.

공동 CDMA

공동^[20] CDMA라고 불리는 새로운 공동 다중 사용자 전송 및 검출 스킴은 사용자의 페이딩 채널 시그니처의 차이를 이용하여 MAI 제한 환경에서 확산 길이를 훨씬 초과하여 사용자 용량을 증가시키는 업링크를 위해 조사되었다.저자들은 플랫 페이딩 채널에서 낮은 복잡도와 높은 비트 오류율 성능으로 이러한 증가를 달성할 수 있음을 보여주며, 이는 과부하 CDMA 시스템의 주요 연구 과제입니다.이 어프로치에서는, 기존의 CDMA와 같이 유저 마다 1개의 시퀀스를 사용하는 대신에, 작성자는 소수의 유저를 그룹화하여, 같은 확산 시퀀스를 공유해, 그룹 확산 및 디스프레딩 조작을 가능하게 합니다.새로운 협업 다중 사용자 수신기는 그룹 간의 MAI를 억제하는 그룹 다중 사용자 감지(MUD) 단계와 최소 유클리드 거리 측정과 사용자의 채널 게인 계수를 사용하여 공동 확산 사용자의 데이터를 공동으로 복구하는 저복잡도 최대우도 감지 단계 두 단계로 구성된다.Interleave-Division Multiple Access(IDMA)로 알려진 확장 CDMA 버전에서는 CDMA 시스템에서 사용되는 시그니처 시퀀스 대신 직교 인터리빙을 유일한 사용자 분리 수단으로 사용합니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

레퍼런스

추가 정보

• Papathanassiou, A., Salkintzis, A. K. 및 Mathiopoulos, P. T. (2001)"LEO 위성을 통한 모바일 멀티미디어 통신을 위한 W-CDMA와 OFDM의 업링크 성능 비교 연구"IEEE 퍼스널커뮤니케이션, 8(3), 35~43.

외부 링크

• Princeton Institute for Advanced Study에서 Solomon Golomb의 의사 난수 배열에 대한 연구에 대한 강연