Modem Kisszótár XXIX.
A CDMA rendszer alapfogalmai
Úgy tûnik, hogy a CDMA rendszerek, amelyek a kilencvenes évek közepén jelentek meg a mobil telefóniában, elsôsorban Amerikában, elônyeik miatt hamarosan Európát is meghódítják. Lengyelországban már CDMA rendszert használnak vezeték nélküli elôfizetôi hurok létesítésére, s az ETSI is a CDMA mellett döntött a harmadik generációs rádiótelefon rendszer földi rádiós interfésze tekintetében. A következôkben ennek az új technológiának néhány alapfogalmát ismertetjük.
Szórt spektrumú technika (Spread Spectrum Technique, SST): A szórt spektrumú technikát a második világháború alatt fejlesztették ki katonai célokra. Kifejlesztésének az volt a mozgató rugója, hogy a katonai adókat az ellenség könnyen be tudta mérni, csak meg kellett figyelnie, hogy a frekvenciaspektrumban hol jelenik meg egy új, intenzív jelforrás. Ha a kódolt információt visszafejteni nem is tudták, az adás zavarásával vagy az adó helyének bemérésével és megsemmisítésével jelentôsen meg tudták nehezíteni a rádiókommunikációt.
A szórt spektrumú technikák közös jellemzôje, hogy a moduláció során létrehozott jel sávszélessége nagyságrendekkel nagyobb a moduláló jel sávszélességénél, azaz a sávszélességet a szükségesnek a sokszorosára terjeszti ki. Ennek eredményeképpen a jel teljesítménye ebben az igen széles spektrumban oszlik el, tehát a frekvenciaspektrumban nem vehetô észre. A katonai alkalmazásnak éppen ez volt a lényege: a széles spektrum miatt az adás nehezen zavarható, ugyanakkor szinte észrevehetetlen. Emellett a széles frekvenciaspektrum kevésbé érzékeny a zavarokra, interferenciákra is. A spektrum kiterjesztésére többféle technikát dolgoztak ki, megkülönböztetnek idôugratásos, frekvenciaugratásos és direkt szekvenciális szórt spektrumú rendszereket.
Idôugratásos szórt spektrumú technika (Time Hopping SST, TH-SST): Az idôugratásos technikában minden egyes átküldendô bit idôrése (bitidô) N egyenlô részre, chipekre van osztva, s egy álvéletlen kód határozza meg, hogy az egyes bitek melyik chipje kerül kisugárzásra. A vételi oldalon szinkronban futó álvéletlen kód tudja a jelet visszaállítani. Az idôugratásos technikát inkább helymeghatározó rendszerekben alkalmazzák.
Frekvenciaugratásos szórt spektrumú technika (Frequency Hopping SST, FH-SST): Ebben a technikában egy adott frekvenciakészletbôl egy álvéletlen kód segítségével választja ki az adó, hogy éppen melyik frekvencián küldi ki az információt. A vevô az álvéletlen kód ismeretében mindig ugyanazokon a frekvenciákon várja az információt, így képes a vételre. Ha a frekvenciaugratás periódusa a bitidônél lassúbb, akkor lassú ugratásról beszélünk. Ha a periódus gyorsabb a bitidônél, akkor gyors fázisugratásról beszélünk.
Direkt szekvenciális szórt spektrumú technika (Direct Sequence SST, DS-SST): A mobil rendszerekben ez a technika képezi a CDMA rendszerek alapját. Ebben a technikában is egy álvéletlen kód tartozik az adóhoz és a vevôhöz, mégpedig oly módon, hogy a kódsorozat hossza éppen egy bitidô hosszúságú. Maga az álvéletlen kód természetesen sok bitbôl áll, chipekre osztva a hasznos jel bitidejét. A jelküldés szabály egyszerû: ha a kiküldendô bit értéke "1", akkor a kódsorozatot küldi ki az adó, ha "0", akkor a kódsorozat negáltját. A vevô az álvéletlen kód ismeretében ismeri fel az információt és dönti el, hogy "0" vagy "1" érkezett.
CDMA (Code Division Multiple Access kódosztásos többszörös hozzáférés): Akárcsak az FDMA vagy TDMA rendszerek esetében, a CDMA rendszernél is az a cél, hogy a frekvenciasávot több összeköttetés együttes átvitelére is használni tudjuk. Az FDMA rendszerek a frekvenciatartományt osztották több részre ennek érdekében, míg a TDMA rendszerek az idôtengelyt osztották fel idôrésekre a feladat megoldásához. A CDMA rendszerek a DS-SST technikának azt a tulajdonságát használják fel, hogy az adó és a vevô egy álvéletlen kódot használ az információ továbbításához, mely kód az adott kapcsolatra jellemzô. Ha a másik kapcsolat egy eltérô kódot használ, akkor használhatja ugyanazt a széles sávú frekvenciatartomány mindkettô, hiszen a vevô ki tudja választani, melyik információ érkezik a számára és melyik nem. A többszörös hozzáférést tehát nem a frekvencia, nem az idô, hanem a kódok felosztásával valósítja meg, innen ered a név.
Ortogonális kódrendszerek: Mekkora sebességû számítógépet kell elhelyezni a vevôkészülékben, hogy az összes érkezô kódot kiértékelje és kiválassza azt, amelyik számára érkezett? Nos, ebben az értelemben semekkorát. Ha a kódokat jól választjuk meg és ebben a témában igen komoly matematikai apparátus áll rendelkezésre, ez a mérnöki tudományok egyik igen szép részterülete , akkor elérhetô az, hogy az összes vett jelet egyszerre megszorozva a saját kapcsolat kódjával, a többi jel továbbra is széles sávban marad szétterítve, de a saját jel visszatranszformálódik eredeti alakjába. Ehhez az kell, hogy a használt kódok ortogonálisak azaz merôlegesek legyenek. Az ortogonális rendszerek tulajdonsága, hogy ha két különbözô elemet szorzunk össze, akkor a eredmény 0, ha két azonos elemet szorzunk össze, akkor 1. Amikor tehát a bejött jelkavalkádot megszorozzuk a saját kóddal, a többi kódok a bennük hordozott információtól függetlenül nulla eredményt adnak, csak a saját kóddal adott szorzat fog eredményt adni.
dr. Bartolits István