دسترسی چندگانه تقسیم کدی
مراحل سی‌دی‌ام‌ای مدل بندی شده

CDMA گسترش طیف روش دسترسی چندگانه طیف [۱] است. گسترش روش طیف پهنای باند داده‌ها یکنواخت برای قدرت انتقال یکسان گسترده می‌شود. گسترش کد یک کد شبه تصادفی است که یک تابع ابهام باریک، علی‌رغم دیگر کدهای پالس باریک است. در CDMA کد ایجاد شده محلی در میزان بالاتر نسبت به داده‌ها منتقل می‌شود. داده‌ها برای انتقال از طریق بیتی XOR (منحصربه‌فرد OR) با کد سریع تر ترکیب شده‌است. شکل نشان می‌دهد که چگونه گسترش طیف سیگنال تولید شده‌است. سیگنال داده‌ها با طول پالسTb برابر XOR'ed با سیگنال کد با طول پالس از Tb است (توجه داشته باشید: پهنای باند متناسب با ۱ / T است در حالی که T = زمان کمی) بنابراین، پهنای باند سیگنال داده‌ها ۱ / Tb و پهنای باند گسترش طیف سیگنال ۱ / TC است. از آنجا که TC بسیار کوچکتر از تربیم، پهنای باند گسترش طیف سیگنال بسیار بزرگتر از پهنای باند سیگنال اصلی است. نسبت TC / Tb، عامل گسترش یا دستیابی پردازش و یا ارزیابی زمینهٔ خاصی از محدودهٔ کامل تعداد کاربران نامیده می‌شود که به‌طور هم‌زمان توسط یک ایستگاه پایه پشتیبانی می‌شوند.
هر کاربر در یک سیستم CDMA از یک کد مختلف در مدل سازی سیگنال‌های خود استفاده می‌کند. انتخاب کدهای مورد استفاده برای مدل‌سازی سیگنال در عملکرد سیستم‌های CDMA بسیار مهم است. بهترین کارایی زمانی که جدایی بین سیگنال از یک کاربر مورد نظر و سیگنال از کاربران دیگر موجود است روی خواهد داد. تفکیک سیگنال‌های فوق از طریق مرتبط کردن سیگنال دریافت شده با کد محلی تولید شده از کاربر مورد نظر ساخته شده‌است. اگر سیگنال مطابق کد کاربر مورد نظر و سپس از عملکرد همبستگی بالا باشد سیستم می‌تواند این سیگنال را استخراج کند. اگر کد کاربر مورد نظر وجه مشترکی با سیگنال مرتبط نداشته باشد وتا حد امکان نزدیک صفر باشد (از اینرو سیگنال را از بین می‌برد)؛ این به عبور از ارتباط بر می‌گردد. اگر کد با سیگنال در هر زمان غیر از صفر در تعادل باشد، ارتباط باید تا حد امکان نزدیک به صفر باشد. این به ارتباط خودکار بر می‌گردد و برای رفع تداخل چند مسیر استفاده می‌شود. به‌طور کلی، CDMA متعلق به دو طبقه‌بندی اساسی است: هم‌زمان (کدهای متعامد) و غیرهمزمان (کدهای شبه تصادفی).
تقسیم کدی چندگانه هم‌زمان cdma
CDMA هم‌زمان از مشخصه‌های ریاضی متعامد بین بردارها برای ارائهٔ رشته‌های داده بهره‌برداری می‌کند. به عنوان مثال، رشته دودویی ۱۰۱۱ توسط بردار (۱، ۰، ۱، ۱) نشان داده شده‌است. بردارها می‌توانند از طریق نقطه حاصلشان. از طریق مجموع اجزا، مربوطه چند برابر شوند. اگر نتیجه، نقطه صفر است، بیان می‌گردد که دو بردار نسبت به یکدیگر متعامد هستند (توجه داشته باشید: اگر U = (A, B) و V = (C, D)، نقطه محصول برابر U • V = AC + BD است). برخی از مشخصه‌های نقطه حاصل به دریافت چگونگی عملکرد W – CDMA کمک می‌کند. اگر بردارهای a و b متعامد هستند پس a=b=۰ و
هر کاربر در CDMA نا هم‌زمان از کدهای متعامد برای مدل‌سازی سیگنال دیگر کدهایش استفاده می‌کند. نمونه‌ای از چهار سیگنال‌های متقابل متعامدهای دیجیتال در شکل نشان داده شده‌است. کدهای متعامد متقابل رابطه برابر با صفر است، به عبارت دیگر، آن‌ها با یکدیگر تداخل ندارد. در مورد IS - ۹۵ ۶۴ کدهای والش بیتی مورد استفاده برای رمزگذاری سیگنال برای جدا کردن کاربران مختلف است. از آنجا که هر یک از کدهای از ۶۴ والش متعامد به یک دیگر است، سیگنال‌ها به ۶۴ سیگنال‌های متعامد مجزا شده‌است. مثال زیر نشان می‌دهد که چگونه سیگنال هر کاربر می‌تواند کدگذاری و رمزگشایی می‌شود.
مثال
مثال چهار سیگنال‌های متقابل متعامد دیجیتال.
آغاز با یک مجموعه از بردارها است که متقابلاً متعامد هستند. (اگر چه متعامد متقابل تنها موقعیت است، این بردارها معمولاً برای سهولت از رمز گشایی ساخته شده‌اند -برای مثال ستون یا سطر از ماتریس والش) مثال توابع متعامد در تصویر در سمت چپ نشان داده شده‌است. این بردار به کاربران فردی اختصاص خواهد داشت و کد، کد تراشه، یا کد تراشیده نامیده می‌شوند. توجه داشته باشید، بقیه این مثال از کدهای، V، فقط با ۲ بایت استفاده کرده‌است. هر کاربر با کدهای مختلف همراه است، گفته می‌شود V.A از طریق انتقال یک کد مثبت نشان داده شده‌است، و بیت ۰
توسط یک کد منفی -Vارائه شده‌است. به عنوان مثال، اگر V = (۱٬۱) و داده‌هایی که کاربر می‌خواهد انتقال دهد برابر (۱، ۰، ۱، ۱)باشد سپس نشانه‌های انتقال یافته عبارتند از (۱٬۱، ۱، ۱) ⊗ V = (V0, V1, V0, V1, V0, V1, V0, V۱) = (۱٬۱٬۱، ۱، ۱٬۱، ۱٬۱)، که در آن ⊗ محصول کرونکر است. برای اهداف این مقاله، ما این بردار ایجاد شده را بردار انتقال نامیده‌ایم.
هر فرستنده دارای بردار متفاوت – منحصربه‌فرد V است که از این مجموعه انتخاب شده‌است. اما روش ساخت بردار انتقال یکسان است. در حال حاضر، به سبب خواص فیزیکی تداخل، اگر دو سیگنال در یک نقطه در فاز هستند، آن‌ها دو برابر دامنه هر یک از سیگنال اضافه می‌شود، اما اگر آنها خارج از فاز باشند، آن‌ها تفریق شده و سیگنالی را معلوم می‌کنند که تفاوت این دامنه‌ها است. به صورت رقمی حالت‌ها می‌تواند از طریق افزایش بردارهای انتقال جز به جز مدل‌سازی شوند. اگر sender۰ دارای کد (۱٬۱) و داده‌های (۱، ۰، ۱، ۱)باشد و sender۱ دارای کد (۱، ۱) و داده‌های (۰، ۰، ۱، ۱) باشد، و هر دو فرستنده به‌طور هم‌زمان انتقال یابند، از اینرو این جدول مراحل برنامه‌نویسی را توصیف می‌کند:
| 0 | 1 | 2 |
| --- | --- | --- |
| Step | Encode sender0 | Encode sender1 |
| 0 | code0 = (۱، –۱)، data0 = (۱، ۰، ۱، ۱) | code1 = (۱، ۱)، data1 = (۰، ۰، ۱، ۱) |
| 1 | encode0 = ۲(۱، ۰، ۱، ۱) – (۱، ۱، ۱، ۱) = (۱، –۱، ۱، ۱) | encode1 = ۲(۰، ۰، ۱، ۱) – (۱، ۱، ۱، ۱) = (–۱، –۱، ۱، ۱) |
| 2 | signal0 = encode0 ⊗ code0 = (۱، –۱، ۱، ۱) ⊗ (۱، –۱) = (۱، –۱، –۱، ۱، ۱، –۱، ۱، –۱) | signal1 = encode1 ⊗ code1= (–۱، –۱، ۱، ۱) ⊗ (۱، ۱)= (–۱، –۱، –۱، –۱، ۱، ۱، ۱، ۱) |
از آنجا که signal۰ و signal۱ در همان زمان به هوا منتقل می‌شود، به آن‌ها سیگنال خام برای تولید اضافه می‌شود: (۱٬۱٬۱، ۱، ۱٬۱، ۱٬۱) + (-۱٬۱٬۱٬۱، ۱، ۱، ۱، ۱) = (۰٬۲٬۲، ۰، ۲، ۰، ۲، ۰) این سیگنال خام یک الگوی تداخل نامیده می‌شود. سپس گیرنده سیگنال‌های قابل فهم برای هر فرستنده شناخته شده از طریق ترکیب کد با الگوی تداخل فرستنده را استخراج می‌کند، گیرندهان را با کدهای فرستنده ترکیب می‌کند. جدول زیر چگونگی عملکرد را توضیح می‌دهد و نشان می‌دهد که سیگنال‌ها با یکدیگر مداخله ندارند.
| 0 | 1 | 2 |
| --- | --- | --- |
| Step | Decode sender0 | Decode sender1 |
| ۰ | code0 = (۱، –۱)، signal = (۰، –۲، –۲، ۰، ۲، ۰، ۲، ۰) | code1 = (۱، ۱)، signal = (۰، –۲، –۲، ۰، ۲، ۰، ۲، ۰) |
| ۱ | decode0 = pattern.vector0 | decode1 = pattern.vector1 |
| ۲ | decode0 = ((۰، –۲)، (–۲، ۰)، (۲، ۰)، (۲، ۰)). (۱، –۱) | decode1 = ((۰، –۲)، (–۲، ۰)، (۲، ۰)، (۲، ۰)). (۱، ۱) |
| ۳ | decode0 = ((۰ + ۲)، (–۲ + ۰)، (۲ + ۰)، (۲ + ۰)) | decode1 = ((۰ – ۲)، (–۲ + ۰)، (۲ + ۰)، (۲ + ۰)) |
| ۴ | data0=(۲، –۲، ۲، ۲)، meaning (1، ۰، ۱، ۱) | data1=(–۲، –۲، ۲، ۲)، meaning (0، ۰، ۱، ۱) |
علاوه بر این، پس از رمزگشایی، تمامی مقادیر بزرگتر از ۰ به عنوان ۱ تفسیر می‌شوند در حالی که تمامی مقادیر کمتر از صفر با ۰ تفسیر می‌شوند. به عنوان مثال، پس از از رمزگشایی داده‌های صفر برابر(۲٬۲، ۲، ۲)، اما گیرنده ان را به عنوان (۱، ۰، ۱، ۱)تفسیر می‌کند. ارزش دقیق ۰ به این معناست که فرستنده هر داده‌ای را همان‌طور که در مثال ذیل امده‌است انتقال نمی‌دهد. با فرض اینکه سیگنال ۰ که برابر است با(۱-.۱٫۱-.۱٫۱٫۱-.۱-.۱)به تنهایی انتقال یافته‌است. جدول ذیل رمز گشایی گیرنده را نشان می‌دهد.
| 0 | 1 | 2 |
| --- | --- | --- |
| Step | Decode sender0 | Decode sender1 |
| ۰ | code0 = (۱، –۱)، signal = (۱، –۱، –۱، ۱، ۱، –۱، ۱، –۱) | code1 = (۱، ۱)، signal = (۱، –۱، –۱، ۱، ۱، –۱، ۱، –۱) |
| ۱ | decode0 = pattern.vector0 | decode1 = pattern.vector1 |
| ۲ | decode0 = ((۱، –۱)، (–۱، ۱)، (۱، –۱)، (۱، –۱)). (۱، –۱) | decode1 = ((۱، –۱)، (–۱، ۱)، (۱، –۱)، (۱، –۱)). (۱، ۱) |
| ۳ | decode0 = ((۱ + ۱)، (–۱ – ۱)، (۱ + ۱)، (۱ + ۱)) | decode1 = ((۱ – ۱)، (–۱ + ۱)، (۱ – ۱)، (۱ – ۱)) |
| ۴ | data0 = (۲، –۲، ۲، ۲)، meaning (1، ۰، ۱، ۱) | data1 = (۰، ۰، ۰، ۰)، meaning no data |
هنگامی که گیرنده برای رمزگشایی سیگنال با استفاده از کد sender۱ تلاش می‌کند، تمام داده‌ها صفر است، در نتیجه ارتباط متقابل برابر با صفر است و واضح است که sender۱ هیچ داده‌ای را انتقال نمی‌دهد.
CDMA ناهمزمان:
مثال قبلی توالی‌های متعامد والش را توضیح می‌دهد چگونه ۲ کاربر می‌توانند با هم در یک سیستم، هم‌زمان با یک تکنیک که معمولاً به عنوان کد تقسیم چندگانه (CDM) است کار کنند. مجموعه‌ای از ۴ توالی والش نشان داده شده که بیش از ۴ کاربر می‌تواند استفاده کندو در کل، NxN والش ماتریس را کاربران بی‌نهایت می‌توانند استفاده کنند. نیازهای چندگانه همه کاربران هماهنگ شده به‌طوری‌که هر یک از انتقال‌ها به توالی اختصاص داده شده (و یا مکمل، V) بنابراین آن‌ها به گیرنده دقیقاً در همان زمان می‌رسند؛ بنابراین، این تکنیک استفاده در لینک‌های پایه به تلفن همراه را پیدا می‌کند، که در همهٔ انتقال‌ها از همان فرستنده منشأ و می‌تواند کاملاً هماهنگ باشد. به عبارت دیگری، لینک‌های تلفن همراه نمی‌تواند دقیقاً هماهنگ باشد، به خصوص با توجه به تلفن دستی‌ها، و نیاز به چیزی تا حدودی متفاوت از آنجا که ریاضی امکان ایجاد توالی امضا را ندارد هر دو متعامد برای نقطه شروع به صورت تصادفی و باعث استفاده کامل از فضای کد منحصربه‌فرد «شبه تصادفی» یا «شبه نویز» (PN) توالی در سیستم CDMA ناهمزمان استفاده می‌شود. کد PN دنباله باینری تصادفی به نظر می‌رسد اما می‌تواند به شیوه‌ای قطعی توسط گیرنده در نظر گرفته شده تکثیر شود. از این کد PN برای رمزگذاری و رمزگشایی سیگنال کاربر در CDMA هم‌زمان در روشی مشابه به عنوان کدهای متعامد در CDMA ناهمزمان استفاده می‌شود (در مثال بالا نشان داده شده). این توالی PN از نظر آماری غیر مرتبط و جمع تعداد زیادی از نتایج توالی PN در تداخل دسترسی چندگانه (mai) است که توسط روش نویز گاوسی به صورت تقریبی حاصل شده‌است (فرضیهٔ حد مرکز را در امار دنبال کنید) کدهای طلا، یک مثال مناسب PN برای این منظور همان‌طور که همبستگی پایین میان کدهای موجود می‌باشد است. اگر همه کاربران با همان سطح قدرت، واریانس (به عنوان مثال، قدرت سر و صدا) را افزایش می‌دهد MAI در نسبت مستقیم به تعدادی از کاربران ارسال شده‌است. به عبارت دیگر، بر خلاف CDMA هم‌زمان سیگنال از کاربران دیگر به عنوان سر و صدا به سیگنال‌هایی که مورد علاقه به نظر می‌رسد و کمی تداخل با سیگنال مورد نظر را در نسبت به تعداد کاربران دارد منتقل می‌شود. همه اشکال از CDMA از طیف گسترده بهرهٔ پردازش به گیرنده اجازه می‌دهد تا حدی که در برابر سیگنال‌های ناخواسته تبعیض قائل است استفاده شود. سیگنال‌های کدگذاری شده با توالی مشخص شده PN را دریافت کرده‌اید، در حالی که سیگنال‌های با کدهای مختلف (یا همان کد اما با زمان‌بندی‌های مختلف متوازن) با سر و صدا به عنوان پهنای باند توسط بهرهٔ پردازش کاهش داده شده ظاهر شوند. از آنجا که هر یک از کاربر MAIرا تضمین می‌کند، کنترل قدرت سیگنال موضوع مهمی در رابطه با انتقال دهنده‌های CDMA است. CDM (CDMA ناهمزمان) گیرنده TDMA یا FDMA گیرنده می‌تواند در تئوری به‌طور کامل سیگنال‌های قوی مداری را با استفاده از کدهای مختلف – شکاف‌های زمانی یا کانال‌های فرکانسی به سبب تعامد این سیستم‌ها رد کند. این برای CDMA ناهمزمان درست نیست؛ رد سیگنال‌های ناخواسته جزئی است اگر هر یا همه سیگنال‌های ناخواسته بسیار قوی تر از سیگنال مورد نظر باشد، آن‌ها آن را در هم می‌شکند. این منجر به یک نیاز عمومی در هر سیستم CDMA ناهمزمان با مطابقت با سطوح مختلف قدرت سیگنال همان‌طور که در گیرنده دیده می‌شود شده‌است. در CDMA سلولی، ایستگاه پایه طرح‌های کنترل سریع حلقه بسته را برای کنترل هر انتقال نیروی تلفن همراه استفاده می‌کنند.
مزایای استفاده از CDMA ناهمزمان با روش‌های دیگر:
استفادهٔ مؤثر از عملکرد طیف فرکانسی ثابت
در تئوری، CDMA, TDMA و FDMA دقیقا دارای کارایی طیفی مشابه هستند، اما به صورت عملکردی هر کدام دارای چالش‌های خاص خود هستند قدرت کنترل در مورد CDMA، زمان‌بندی در مورد TDMA، و تولید فرکانس / فیلترینگ در مورد FDMA است.
سیستم‌های TDMA باید به صورت دقیق هماهنگ با زمان‌های انتقال همهٔ کاربران برای متقاعد ساختن اینکه در نقاط زمانی درست دریافت می‌گردند و سبب میانجی‌ها نمی‌گردد گردند. از آنجایی که این نمی‌تواند کاملاً در یک محیط تلفن همراه کنترل شود هر شکاف زمانی باید یک نگهبان زمان داشته باشد؛ که امکاناتی که کاربران با ان مواجه می‌شوند را کاهش می‌دهد؛ که موجب کاهش احتمال دخالت کاربران است باشد، اما باعث کاهش کارایی طیفی می‌شود به همین ترتیب از سیستم‌های FDMA باید به عنوان یک نگهبان باند بین کانال‌های مجاور، به دلیل تغییر غیرقابل پیش‌بینی داپلر از طیف سیگنال به دلیل تحرک کاربر استفاده کنید. احتمال است که باند نگهبان تداخل کانال‌های مجاور را افزایش دهد، اما بهره‌برداری از طیف را کاهش می‌دهد.