Множественный доступ с кодовым разделением каналов

В основе множественного доступа с кодовым разделением (МДКР или СDМА) лежит ориентация на широкополосную (spread spectrum) идеологию построения систем передачи информации, предусматривающую сознательное и многократное расширение полосы передаваемого сообщения по сравнению с той, которая характерна для традиционных узкополосных систем. Искусственное расширение спектра в подобных системах, как правило, реализуется одним из двух основных способов:

• прямое расширение - direct sequence spread spectrum (DSSS);

• скачкообразное изменение несущей частоты - frequency hop spread spectrum (FHSS)

В первом варианте информационное сообщение манипулирует псевдослучайную последовательность (ПСП), состоящую из элементов (чипов) длительности Т_с, причём длительность чипа многократно (в N раз) меньше длительности T_б передаваемого информационного бита или символа (посылки):

.

Величина N непосредственно характеризует степень расширения полосы по сравнению с полосой первичного сообщения и потому называется коэффициентом расширения спектра (в англоязычных текстах spreading factor или processing gain).

Рис.14.3

Упомянутая манипуляция ПСП c(t) передаваемым потоком данных D(t) обычно реализуется их простым перемножением (см рис 14.3, а). Диаграммы рис 14.3, б-г иллюстрируют содержание процедуры прямого расширения для примера двоичной передачи и бинарной ПСП. На рис. 14.3, в показана периодическая бинарная ПСП, чей период, содержащий N = 8 чипов, совпадает с длительностью одной посылки сообщения (в общем случае период ПСП может быть произвольным, в частности, значительно большим длительности информационной посылки; более того, ПСП вообще может быть апериодической). Результат прямого расширения очевиден (рис. 14.3, г): если информационная посылка несёт нулевой бит (положительная полярность D(t), рис. 14.3, б), на выходе перемножителя присутствует первоначальная версия ПСП. При передаче посылкой значения 1 текущего бита полярность ПСП меняется на противоположную. Сигнал после перемножителя подаётся на стандартный модулятор несущей (БФМ, КФМ и т.д.).

Как можно видеть, процедура прямого расширения спектра не ухудшает помехоустойчивости двоичной передачи в гауссовском канале, оставляя противоположными сигналы, отвечающие значениям 0 и 1 передаваемого бита.

При использовании второго способа расширения спектра каждый символ информационного сообщения должен передаваться с помощью набора дискретных частот, задаваемого определённой последовательностью.

В существующих и разрабатываемых на перспективу системах сотовой связи преимущественно применяется прямое расширение спектра, реализуемое либо в синхронном, либо в асинхронном варианте. Различия этих двух модификаций DSSS весьма значительны. Первая может быть применена тогда, когда есть возможность синхронизировать между собой все индивидуальные адресные последовательности (сигнатуры), присвоенные отдельным абонентам так, чтобы на приёмной стороне сигналы разных абонентов не имели взаимных временных сдвигов. Подобная ситуация характерна для линии "вниз" ССМС (от БС к МС), поскольку сигналы БС, посланные разным МС строго одновременно, приходят на отдельную МС по одной и той же трассе, т.е. без взаимных задержек.

В линии "вверх" обеспечение синхронизма сигналов разных МС, принимаемых БС, хотя и не отрицается теоретически, довольно затруднительно и не всегда технологически оправданно из-за случайного расположения МС относительно БС в пределах соты и, следовательно, случайных взаимных задержек сигналов. Для подобных ситуаций характерно применение асинхронной версии DSSS, не предполагающей взаимной временной привязки сигнатур индивидуальных абонентов.