「CDMAういっす rev.A」カテゴリーアーカイブ

M系列

非同期系DS-CDMA方式の拡散符号によく使われるのが「M系列」である。このM系列は、シフトレジスタを使った回路で簡単に生成できる。
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M系列の主な利点を挙げてみると、以下のようになる。
1. 1周期中の0と1の発生確率が一定である。必ず0が1つだけ少ない。
2. 0または1がそれぞれ連続して現れる確率が乱数とほぼ同じ。
3. 電力スペクトル分布が熱雑音と同じ

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同期と拡散符号

CDMAには、ビット間同期のとりかたによって「同期型CDMA」「非同期型CDMA」「準同期型CDMA」に大きく分類される。
「同期型CDMA」は、データを送信する際にあらかじめ何らかの方法でビット間同期(送信タイミングの同期)をとる。このため使用する拡散符号の「位相のずれ」がなく、適切な直行符号系を使うことで相関値を0にすることが理論上可能である。ただし、完全な同期をとるのが難しいのが難点である。そこで、位相のずれに少々の許容範囲を設けたのが「準同期型CDMA」である。

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拡散符号に期待される性質

CDMAを使ったシステムでは、拡散に使う拡散符号とその「相関値・相関関数」が重要な鍵となってくる。
使用する符号には次のような性質を持つとよいとされいる。
1. 異なるユーザーが使っている符号系間の相互相関関数の値が常に0に近い。
2. 自分の使っている符号系の自己相関関数の値が「周期的なインパルス関数」っぽい形になる。
3. 容易に生成できる
4. 0と1がほぼ同率で現れる
5. 拡散符号の自己相関を得るのに比較的長時間を要する

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セルと拡散符号

移動体通信システムでは、あらかじめ通話エリアを「セル」と呼ばれる区画に区切っている。この「セル」は1つの基地局から出ている電波の届く範囲がもとになっている。TDMA/FDMAのシステムでは、電波の混信・干渉を防ぐために隣り合ったセルでは同一の周波数帯を使わないように基地局で使う周波数帯を割り当ててある。
一方、CDMAを使ったシステムでは、拡散符号のパターンが異なっていれば同一の周波数帯を使っていても混信することはまずないので、どの基地局でも同じ周波数帯を使えるようになっている。

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誤り訂正符号

「レイク受信」「可変速符号化+ノイズサプレッションのEVRC」「Voice Activation」「各種ダイバーシティ受信」等々、各種の方法で干渉をある程度排除できても、完全に取り除くことは難しい。そこで、送られた信号の誤りを受け手側で修正できるようにするのが「誤り訂正符号」である。
誤り訂正符号は、もとになる信号から一定の法則に従って作成され、元の信号と一緒に送る。受け手側で届いた信号に対してちょっとした計算をしてやると、元の信号が確実かつ正確に取り出せる。

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回線容量と通話品質

CDMA方式の移動体通信システムには、従来型TDMA/FDMA方式では問題にならなかったものが問題になったり、あるいは考え方が全く異なるものがあったりする。回線の考え方もその1つである。
従来のTDMA/FDMA方式では回線容量は物理的な周波数、タイムスロットの位置などで明確に定めることができ、回線容量を上回る需要があった場合…非常に多数の人が同時に電話をかけ始めた場合などは利用できないことがある。専門的には「呼損が発生している」と呼んでいる。

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マッチドフィルター

CDMA方式の通信では、逆拡散する際に「拡散したときに使ったものと同じPN符号を」「拡散したときと同じタイミングで」掛け合わせることが常に必要になる。この操作はかなり厄介で、cdmaOneではGPSを使って時刻を合わせることで同期捕捉をやりやすくしていたが、W-CDMAでは「マッチドフィルタリング法」を行っている。特殊なハードの利用を前提とするものの、PN符号発生タイミングが合っているかを瞬間的に調べることができる。
「マッチドフィルタリング法」で鍵を握るのが、SAW素子やCCD(カメラでもお馴染み)を使って作られる相関器であるといっても、アナログ波形を扱うシフトレジスタと言ってもよいかもしれない。

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同期追跡

通常の通信では、受信した信号は雑音に対して一定以上の大きさを保っているが、CDMA方式の信号の大きさは、従来のものに比べて著しく低い。そのため、少しでも同期がずれると、受信信号を簡単に見失う。そのため、同期捕捉の完了後も常に同期がとれているかを見なければならない。
代表的な方法はいくらかあるが、だいたいは次の通り。
1. PN符号の発生タイミングを、1チップよりもごく短い周期でずらす回路を用意する
2. PN符号の発生タイミングのずれを、同期捕捉の段階で一定の範囲内に収めておく

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同期捕捉

CDMA方式ならではの拡散変調を行った信号は、周波数帯域が広く、かつ弱い信号になっている。ここから送られてきた信号を取り出すには、逆拡散する際に「拡散したときに使ったものと同じPN符号を」「拡散したときと同じタイミング」で掛け合わせることが常に必要になる。符号の種類は、制御用のチャンネルが使って事前に合わせておけばよい。残るはタイミング合わせのみ。これを「同期捕捉」という。
代表的なものには「シリアルサーチ法」「マッチドフィルタリング法」の2つがある。

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ソフトハンドオーバー

基地局や端末から出ている電波の届く範囲には限度がある。そこで通常では端末の位置を把握して最寄りの基地局へ繋ぎ直す「ハンドオーバー」を随時行っているが、その中にCDMA方式ならでは、というか相性のいい方法がある。「ソフトハンドオーバー」である。
大まかな手順は次のようになる。
1.携帯端末は、基地局・制御局との間で常に位置情報の交換を行う。
2.あらかじめ、通話エリアを基地局の電波が届く範囲を元に「セル」と呼ばれる区画に区切っておく。

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