第3章 ワイヤレスネットワークとCDMA

CDMAを利用したワイヤレスネットワーク 第3章

CDMA（Code Division Multiple Access：符号分割多重接続）

CDMAとは情報を多重伝送するために情報速度よりも非常に高速な符号系列で二次変調を行う方式で，その周波数帯域幅は符号速度に依存する

定義

複数の局が符号の種類によるチャネル識別を用いて，同じ周波数帯域を共有する通信

CDMAと多重接続 第3.1章

多重接続方式

FDMA:周波数分割多重接続

TDMA:時間分割多重接続

CDMA:符号分割多重接続

周波数でチャネルを切り替え

時間ごとにチャネルを切り替え

符号によりチャネルを切り替え

① 従来の方法（PSKなど）で情報変調（一次変調）

② 1～ｎチャネル（DATA1～n）のそれぞれについて符号系列1

～nを用いて符号変調（二次変調）

送信側 CDMA

① 受信したいチャネルの符号系列を用いた符号変調の逆にあたる符号相関（逆拡散：スペクトル拡散変調の復調）

受信側

送信側で従来の方式に加えて2つ目の変調

受信側でも同じ符号を用いた符号相関をとりCDMAを実現

CDMA

一旦は符号変調された位相変調波形から同じ符号系列を用いて符号相関することで送信側と同一の搬送波が抽出可能

位相変調（直接拡散）方式を例とした，符号変調と符号相関の波形次元（搬送波）の変化（図2）

CDMAの変調と符号相関 第3.2章

符号変調と符号相関の原理について CDMA • 7ビットのm系列（1110010）を右に1ビットシフトさせたものをPN符号1，同様に2ビットシフトをPN符号2…としてCDMAを実施

データ”1” PN1(0111001)

Chanel 1

データ”0” PN1(0101110)

Chanel 3

PN符号が反転し

た変形拡散符号（1000110）

PN3がそのまま通

過した変形拡散符号（0101110）

ある時刻の各チャネルのデータ • “1”“1” “0” “1”

PN符号とのEX-ORで4チャネル分の変形拡散符号が抽出

これらの変形拡散符号をPSK（位相変調）して各チャネルのスペクトル拡散信号を抽出

変形拡散符号が1のときに位相を180度（反転）にするPSKを適用

0度位相の信号（sin ωt）と180度位相の信号（-sin ωt）は反転した波形

CDMA信号

打ち消し合う

符号1はそのまま“1” 符号0は反転していると考え“-1”

（例）CDMA信号から希望のチャネルの情報を復調

黒（正） 白（負）

ベクトルω＝〔0 -2 +4 0 0 -2 +2〕

PN符号をベクトルにする時

ベクトルω = 〔 0 -2 +4 0 0 -2 +2〕 ベクトルPN1 = 〔-1 +1 +1 +1 -1 -1 +1〕 内積 = 〔 0 -2 +4 0 0 +2 +2〕 = +6

符号長（7）で正規化 符号相関値+6/7

値が正→データ”1”

3つめのチャネル

符号相関値-10/7

拡散符号と周波数（ホッピング）シンセサイザによりホッピングパターンを生成

周波数ホッピングの多重接続 第3.3章

周波数ホッピング方式

7ビットのｍ系列を位

相シフトさせた拡散符号系列

拡散符号

3入力（図では4，2，1MHｚとなる）

DDS

t=1[1,1,1]

Chanel 1

t=2[1,1,0]

Chanel 1

7MHｚ (4 + 2 + 1)

6MHｚ (4 + 2 + 0)

以下同様に拡散符号の周期にしたがい周波数ホッピング

各時間で同じ周波数にホッピングしているチャネルがない

符号分割多重が実現

同期式/非同期式ネットワークとCDMA 第3.4章

システム系全体としての同期の有無を指す

同期式CDMA

非同期式CDMA

同期・非同期

同期式CDMA

非同期式CDMA

一送信多受信

送信局（子機）が多数

符号同期の捕捉・追跡が容易（不要）

システム全体で同期をとることが不可能

1つのｍ系列を位相シフトした系列を別のチャネルの符号に適用

同期式CDMA

符号系列の位相差を区別

位相相関（自己相関）＝符号間相関（相互相関）

非同期式CDMA

ミラー符号の発生により利用できる拡散符号系列が制限

2つのｍ系列を合成して作るGold符号系列

CDMAの同期補足と同期追跡 第3.5章

同期捕捉

同期追跡

通信開始時などの非同期状態から同期を達成

同期状態を保持

スライディング相関同期

整合フィルタ同期

遅延クロック追跡

SAW素子

コンボルバ素子

遅延クロック追跡器

CDMAの無線系における諸特性 第3.6章

1

2

3

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6

7

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9

10

自由空間伝搬損失

微分位相遅延損失

VSWR特性の影響

送・受信回路構成

他局間干渉の対策

同期捕捉・追跡

周波数利用効率

遠近問題

マルチパス損失

安全性（課題）