Множественный доступ с кодовым разделением каналов на нескольких несущих
Множественный доступ с кодовым разделением каналов с несколькими несущими ( MC-CDMA ) — это схема множественного доступа , используемая в телекоммуникационных системах на основе OFDM , позволяющая системе поддерживать несколько пользователей одновременно в одном и том же диапазоне частот.
MC-CDMA расширяет каждый пользовательский символ в частотной области. То есть каждый пользовательский символ передается по множеству параллельных поднесущих, но он сдвинут по фазе (обычно на 0 или 180 градусов) в соответствии со значением кода. Значения кода различаются в зависимости от поднесущей и пользователя. Приемник объединяет все сигналы поднесущих, взвешивая их для компенсации различной мощности сигнала и отмены кодового сдвига. Приемник может разделять сигналы разных пользователей, поскольку они имеют разные (например, ортогональные) значения кода.
Поскольку каждый символ данных занимает гораздо более широкую полосу пропускания (в герцах), чем скорость передачи данных (в бит/с), отношение сигнала к шуму плюс помехи (если оно определяется как мощность сигнала, деленная на общий шум плюс мощность помех во всем полоса передачи) менее 0 дБ.
Один из способов интерпретации MC-CDMA — рассматривать его как сигнал CDMA прямой последовательности ( DS-CDMA ), который передается после того, как он прошел через обратное БПФ ( быстрое преобразование Фурье ).
Обоснование
[ редактировать ]Беспроводные радиоканалы страдают от помех в частотно-селективных каналах. Если сигнал на одной поднесущей испытывает сбой, его все равно можно восстановить на основе энергии, полученной по другим поднесущим.
Нисходящая линия связи: MC-CDM
[ редактировать ]В нисходящей линии связи (одна базовая станция передает на один или несколько терминалов) MC-CDMA обычно сводится к мультиплексированию с кодовым разделением каналов с несколькими несущими. Все пользовательские сигналы можно легко синхронизировать, и все сигналы на одной поднесущей имеют одинаковые свойства радиоканала. В таком случае предпочтительная реализация системы состоит в том, чтобы взять N пользовательских битов (возможно, но не обязательно для разных пунктов назначения) и преобразовать их с помощью преобразования Уолша Адамара с последующим ОБПФ.
Варианты
[ редактировать ]Существует ряд альтернативных возможностей относительно того, как может происходить это расширение частотной области, например, с помощью длинного ПШ-кода и умножения каждого символа данных, d i , на поднесущей на чип из ПШ-кода, c i , или с помощью использование коротких PN-кодов и расширение каждого символа данных с помощью отдельного PN-кода — т.е. d i умножается на каждый c i , и результирующий вектор помещается на N частотных поднесущих, где N freq — длина PN-кода.
После того, как расширение частотной области произошло и всем поднесущим OFDM были присвоены значения, OFDM затем происходит модуляция с использованием IFFT для создания символа OFDM ; OFDM ; затем добавляется защитный интервал и если передача осуществляется в направлении нисходящей линии связи, каждый из этих результирующих символов суммируется перед передачей.
Альтернативная форма CDMA с несколькими несущими , называемая MC-DS-CDMA или MC/DS-CDMA, выполняет расширение во временной области, а не в частотной области в случае MC-CDMA — для особого случая, когда существует только один оператор связи, это возвращается к стандарту DS-CDMA .
В случае MC-DS-CDMA, где OFDM используется в качестве схемы модуляции, символы данных на отдельных поднесущих расширяются во времени путем умножения чипов PN-кода на символ данных на поднесущей. Например, предположим, что чипы PN-кода состоят из {1, -1}, а символ данных на поднесущей равен - j . Символ, модулируемый на эту несущую, для символов 0 и 1, будет равен − j для символа 0 и + j для символа 1.
Также возможно двумерное расширение как в частотной, так и во временной области, а схема, использующая двумерное расширение, - это VSF-OFCDM (что означает мультиплексирование с ортогональным частотным кодовым разделением с переменным коэффициентом расширения), которое NTT DoCoMo использует для своих 4G Прототип системы .
В качестве примера того, как работает 2D-расширение в VSF-OFCDM , если вы возьмете первый символ данных d 0 и коэффициент расширения во временной области SF time длиной 4 и коэффициент расширения в частотной области: SF Частота равна 2, тогда символ данных d 0 будет умножен на ПШ-коды частотной области длины 2 и помещен в поднесущие 0 и 1, а затем эти значения на поднесущих 0 и 1 будут умножены на длину 4 PN-кода во временной области и передается в символах OFDM 0, 1, 2 и 3. [1]
NTT DoCoMo уже достигла скорости передачи 5 Гбит/с на приемники, движущиеся со скоростью 10 км/ч, используя свой прототип системы 4G в канале шириной 100 МГц. Этот прототип системы 4G антенны 12×12 также использует конфигурацию MIMO и турбокодирование для кодирования с коррекцией ошибок. [2]
Краткое содержание
- OFDMA с расширением частоты (MC-CDMA)
- OFDMA с временным расширением ( MC-DS-CDMA и MT-CDMA )
- OFDMA с расширением по времени и частоте (множественный доступ с ортогональным частотным кодовым разделением каналов ( OFCDMA ))
См. также
[ редактировать ]- OFDMA — альтернативная схема множественного доступа для систем OFDM, в которой сигналы разных пользователей разделяются в частотной области путем выделения разных поднесущих разным пользователям.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ http://citeseer.ist.psu.edu/atarashi02broadband.html Широкополосный пакетный беспроводной доступ на основе VSF-OFCDM и MC/DS-CDMA (2002) Atarashi et al.
- ^ «DoCoMo достигает скорости передачи данных 5 Гбит/с» . НТТ ДоКоМо Пресс. 09.02.2007. Архивировано из оригинала 25 сентября 2008 г. Проверено 10 июля 2009 г.
Литература
[ редактировать ]- Н. Йи, JPMG Линнарц и Г. Феттвайс, «Многочастотный CDMA в беспроводных радиосетях внутри помещений», IEEE Personal Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC) Int. Конференция, сентябрь 1993 г., Иокогама, Япония, стр. 109–113 (1993: первая статья, предлагающая систему и название MC-CDMA).
- К. Фазель и Л. Папке, «О характеристиках CDMA/OFDM со сверточным кодированием для систем мобильной связи», IEEE Personal Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC) Int. Конференция, сентябрь 1993 г., Иокогама, Япония, стр. 468–472.
- А. Чули, А. Браджал и С. Журдан, «Методы ортогональной множественной несущей, применяемые к системам CDMA с прямым расширением спектра последовательности», в Proceedings of Global Telecommunication Conference (GLOBECOM'93), стр. 1723–1728, Хьюстон, Техас, США. , ноябрь 1993 г.
- Н.Йи, JPMG Линнарц и Г. Феттвайс, «Многочастотный CDMA в беспроводных сетях внутри помещений», IEICE Transaction on Communications, Япония, Vol. E77-B, № 7, июль 1994 г., стр. 900–904.
- JPMG Линнарц, «Анализ производительности синхронного MC-CDMA в мобильных релеевских каналах как с задержкой, так и с доплеровским разбросом», IEEE VT, Vol. 50, № 6, ноябрь 2001 г., стр. 1375–1387. PDF
- К. Фазель и С. Кайзер, Системы с несколькими несущими и расширенным спектром: от OFDM и MC-CDMA к LTE и WiMAX , 2-е издание, John Wiley & Sons, 2008 г., ISBN 978-0-470-99821-2 .
- Hughes Software Systems, Множественный доступ с разделением кодов несущей , март 2002 г.
- Немецкий аэрокосмический центр, Институт связи и навигации, семинар по истории множественного доступа с кодовым разделением каналов (MC-CDMA) и семинар по расширению спектра с несколькими несущими , ноябрь 2006 г.
- Справочный веб-сайт беспроводной связи, раздел о MC-CDMA , 2001 г.