Download pdf - Spread Spectrum

Transcript
Page 1: Spread Spectrum

:نام دوره

هاي طيف گستردهسيستم :كد دوره

851290001501

:مدرس

مهندس فياض : كنندهتهيه

فهيمه رهبري

BSS كارشناس نگهداري

86324597

Page 2: Spread Spectrum

2

سيمتكنيكهاي دسترسي چندگانه در مخابرات بي -1

-بران متحرك، از پهنايهاي دسترسي چندگانه امكان استفاده مشترك و همزمان تعداد زيادي از كارساختار

باند سازند و دستيابي به ظرفيت باالي سيستم با اختصاص همزمان پهنايراديوئي را فراهم ميمحدود باند منظور رسيدن به كيفيت اين عمل، به. باند امكانپذير استموجود به تعداد زيادي از كابران و اشتراك پهناي

هاي در سيستم. ونه نقصي در عملكرد سيستم صورت پذيردباال در انتقال اطالعات بايستي بدون هيچگ. ارسال و يا از آن دريافت كندBs1شود كه همزمان، اطالعات را به سيم، به كاربر اجازه داده ميمخابرات بي

اين . كردن و شنيدن بطور همزمان وجود داردهاي تلفني رايج، امكان صحبتبه عنوان مثال، در سيستمممكن است . ]2[سيم نيز مورد نياز است ناميده شده و در سيستم تلفني بيduplexingخصوصيت Duplexingهاي موجود در حوزه زمان و يا فركانس انجام شود ، به كمك تكنيك .FDD 2 دو باند

بوده و 3 شامل دو كانال يكطرفهduplexهر كانال . گيردنظر ميفركانسي مشخص براي هر كاربر در و در دستگاه هر مشترك وجود داشته و امكان ارسال و دريافت راديوئي BS در duplexerبه نام دستگاهي

فاصله فركانسي بين كانال مستقيم و كانال معكوس، . سازد را فراهم ميduplexهمزمان روي هر كانال جاي فركانس براي ، از زمان به TDD 1.باشدصرفنظر از كانال بخصوصي كه در حال استفاده است، ثابت مي

ا سالت مستقيم و معكوس كم باشد، اگر فاصله زماني بين تايم. كندايجاد مسير مستقيم و معكوس استفاده مي را TDD و FDD، تكنيكهاي 1لشك. همزمان به نظر خواهد رسيدارسال و دريافت داده براي يك كاربر،

. دهدنشان مي

انس ايجاد ك فركطرفه در يكاسالت ي دو تايمTDD) ب. ندك زمان ايجاد ميكدر يطرفه كانال يك دو FDD) الف: 1شكل

.ندكمي

1– Base Station 2– Frequency Division Duplexing 3- Simplex 1- Time Division Duplexing

Page 3: Spread Spectrum

3

TDD ، امكان تبادل داده روي يك تك كانال را فراهم ساخته و به علت عدم نياز بهduplexer باعث ، . گرددسادگي ساختار دستگاه كاربر مي

هاي مخابراتي راديوئي ، براي سيستمFDDكنيك ت. وجود دارد TDD ،Tradeoff و FDDبين دوتكنيك از آنجا كه هر دستگاه . گيرند، مناسب استهاي راديوئي خاصي براي هر كاربر در نظر ميكه فركانس

تفاوت داشته باشند 100dBهاي راديوئي را كه ممكن است بيش از ، بطور همزمان، سيگنال1گيرنده-فرستندههمچنين، اين عمل بايستي . عمل تخصيص فركانس بايستي با دقت انجام شودكند ، را ارسال و دريافت مي

اند، صورت متناسب با كاربران خارج از باند كه طيف فركانس موجود بين دو باند فركانسي را اشغال نموده . پذيرد

، TDD. باشد RFهاي استفاده ارزان تفكيك فركانسي، بايستي متناسب با معيار عالوه بر آنچه ذكر شد، عمل. گيرنده را قادر مي سازد كه در يك فركانس مشخص، يا يك گيرنده و يا يك فرستنده باشد-هر فرستنده

در هر حال يك تاخير زماني به سبب . بردهمچنين، نياز به باندهاي فركانسي مستقيم و معكوس را از بين مي . دارد نمي باشد وجودfull duplex اين واقعيت كه تبادل اطالعات

مقدمه اي بر دسترسي چندگانه- 1-1

، دسترسي (TDMA) 3، دسترسي چندگانه با تقسيم زمان (FDMA) 2دسترسي چندگانه با تقسيم فركانسسيم باند، در سيستم مخابرات بي سه تكنيك مهم در اشتراك پهناي،(CDMA) 4چندگانه با تقسيم كد

هاي توان تكنيكشود، مياند موجود به هر كاربر اختصاص داده ميببا توجه به اينكه چگونه پهناي. ميباشند . بندي كردهاي سيستمهاي باند باريك و باند پهن دستهدر دستهچندگانه را دسترسي

باند همدوسي باند يك سيگنال به پهناي عبارت باند باريك، براي بيان نسبت پهناي:سيستمهاي باند باريك در سيستم دسترسي چندگانه باند باريك، طيف راديوئي در دسترس، به تعداد زيادي . كانال، استفاده ميشود

- عمل ميFDDهاي مورد نظر، عموماً با تكنيك كانال. گرددهاي فركانسي باند باريك، تقسيم ميكانال

هاي مستقيم و معكوس روي هر كانال، فاصلهبراي به حداقل رساندن ميزان تداخل بين سيگنال. كنند-هاي ارزانDuplexerدر عين حال، بايستي اين انتخاب، به . شودفركانسي تا حد امكان بزرگ انتخاب مي

. گيرنده معمولي و متداول در دستگاه هر مشترك، نيازمند باشد-قيمت و آنتن هاي فرستنده 2- Transceiver 1- Frequency Division Multiple Access 2- Time Division Multiple Access 3- Code Division Multiple Access

Page 4: Spread Spectrum

4

ران، اختصاص داده فرد و غير مشترك با ساير كارببه باند باريك، به هر كاربر، يك كانال منحصرFDMAدر ، )هر كانال، يك مسير معكوس و يك مسير مستقيم داشته باشد( نيز استفاده شود FDDاگر تكنيك . مي شود باند باريك ، يك كانال مشابه را بين تمامي كاربران به TDMA. شود ناميده ميFDMA/FDDسيستم

اربر، يك تايم اسالت يكتا اختصاص اشتراك مي گذارد و روي هر كانال ، با يك شيوه گردشي به هر ك . بنابراين مي تواند تعداد كمي از كاربران را روي يك كانال تنها، تفكيك سازد .دهدمي

اند و هر كانال اختصاص داده شدهTDD يا FDD باند باريك، تعداد زيادي از كانالها به شيوه TDMAبراي اينگونه سيستمها، سيستمهاي . شود گذاشته مي ، بين كاربران به اشتراكTDMAبا كمك از تكنيك

. شوند ناميده ميTDMA/FDD يا TDMA/TDDدسترسي

باند در سيستمهاي باند پهن، پهناي باند يك سيگنال ارسالي، بسيار بزرگتر از پهناي:سيستمهاي باند پهند، سيگنال دريافتي در يك مسيري، به مقدار زياشدگي چندمحوپديده از اينرو، . همدوسي يك كانال استباند سيگنال انتخابي تنها در بخش كوچكي از پهنايشدگي فركانسسازد و محوكانال باند پهن را متاثر نمي

. افتداتفاق مي

هاي دسترسي چندگانه باند پهن، كاربران، امكان ارسال اطالعات در بخش بزرگي از طيف در سيستمها، اجازه ارسال و دريافت اطالعات در يك ن به تعداد زيادي از فرستندههمچني. فركانسي را خواهند داشت

اسالت، روي يك كانال ها يك تايم ، به هر يك از فرستندهTDMAتكنيك . شودكانال يكسان، داده ميدر . دهديكسان، اختصاص داده و در هر زمان خاص، تنها به يك فرستنده امكان استفاده از كانال را مي

. ها، امكان دسترسي به كانال در يك زمان را خواهند داشت ، تمامي فرستندهCDMAكه در تكنيك حالي

عالوه بر . كنند استفاده ميTDD و multiplexing ، FDD ، از تكنيكهاي TDMA ، CDMAسيستمهاي FDMA ، TDMA و CDMAشود سيم استفاده مي ، در ساختار دسترسي چندگانه ديگر براي مخابرات بي

.1 و دسترسي چندگانه با تسهيم فضاPacket Radio: كه عبارتند از

شوند را نشان سيم استفاده ميهاي مخابرات بي، تكنيكهاي مختلف دسترسي چندگانه،كه در سيستم1جدول . دهدمي

1- SDMA (space division multiple access)

Page 5: Spread Spectrum

5

سيستم سلولي تكنيكهاي دسترسي چندگانهFDMA/FDD AMPS TDMA/FDD Gsm TDMA/FDD USDC TDMA/FDD JDC FDMA/FDD CT2 CDMA/FDD FS-95

سيمهاي مخابرات بيتكنيكهاي مختلف دسترسي چندگانه،مورد استفاده در سيستم: 1جدول

2FDMA -

شود، براي هر كاربر، ،مشاهده مي2در سيستم دسترسي چندگانه با تقسيم فركانس، همانطور كه در شكل اين كانالها، بنا به . ]2[شودنظر گرفته ميفرد دربه و منحصريك باند فركانسي يا يك كانال كانال يكتا

تواند باند در طول يك مكالمه هيچ كاربرد ديگري نمي. شونددرخواست متقاضي سرويس، تعيين مي ، يك زوج فركانس به عنوان كانال براي هر كاربر FDDدر سيستمهاي . فركانسي مورد نظر را اشغال كند

FDMA تكنيك: 2شكل

-يك فركانس به كانال مستقيم و فركانس ديگر به كانال معكوس اختصاص داده مي. شودنظر گرفته ميدر

: به شرح زير استFDMAخصوصيات يك سيستم . شود

. تنها حامل يك مدار تلفني، در يك زمان استFDMAيك كانال •

-نده و حتي براي افزايش ظرفيت هم نميما مورد استفاده قرار نگيرد، بيكار باقيFDMAاگر يك كانال •

. استفاده قرار گيردتواند توسط ساير كاربران مورد

Page 6: Spread Spectrum

6

. پردازند بطور همزمان و پيوسته به تبادل داده ميMS1 و BSپس از اختصاص يك كانال صوت، •داخل دهد كه تاين نكته، نشان مي. دوره ارسال يك سمبل، بسيار بزرگتر از متوسط تاخير انتشار است •

. نياز است در حد كمي مورد2سازي باند پهن، يكسانFDMAبين سمبلي بسيار كم بوده و در سيستمهاي . بسيار كمتر استTDMAهاي سيار، در مقايسه با سيستمFDMAپيچيدگي سيستمهاي • ، بيتهاي كمتري براي TDMA يك ساختار ارسال پيوسته است، در مقايسه با FDMAاز آنجا كه •

overhead) و بيتهاي 3سازيمثل بيتهاي همزمان Framing (نياز است . . كنند استفاده ميduplexerواسطه عملكرد همزمان فرستنده و گيرنده از سيار، بهFDMAهاي سيستم •

. شودها منجر ميBS و FDMAاين امر به افزايش هزينه دستگاههاي مشتركين

. استFDMA/FDD ، مبتني بر تكنيك AMPSتحده آمريكا، اولين سيستم سلولي آنالوگ در اياالت ميك كانال، در واقع دو كانال يكطرفه كه . كند را در طول يك مكالمه اشغال مي4يك كاربر، يك تك كانال

در پايان يك مكالمه يا در صورت وقوع . باشداند، مي، از هم جدا شدهMHz 45با يك فاصله فركانسي handoffشود تا در صورت وجود، مشترك ديگري از آن استفاده كنده مي ، كانال تخلي

فرد به يك كاربر، چندين كاربر بصورت همزمان به ، با اختصاص يك كانال منحصرAMPSدر يك سيستم و در كانال معكوس MS به BSهاي صوت، در كانال مستقيم از سيگنال. مي توانند سرويس داده شوند

توانند پشتيباني ميFDMAتعداد كانالهائي كه بطور همزمان در يك سيستم . شوند فرستاده ميBS به MSاز : شوند عبارتند از

c

guardt

BBB

N2−

=

باند محافظ اختصاص داده شده به باندهاي طيف و guardB كل طيف اختصاص يافته، tBكه در اين رابطه، CBپهناي باند كانال است .

3 TDMA -

كند و اسالت تقسيم مي ، طيف راديوئي را به تعدادي تايمTDMAسيستم دسترسي چندگانه تسهيم زماني، ، 3همانگونه كه در شكل. تواند عمل ارسال يا دريافت را انجام دهداسالت، تنها يك كاربر ميدر هر تايم

1 – Mobile Station 2- Equalization 3- Synchronization 4– Single channel

Page 7: Spread Spectrum

7

تواند بنابراين يك كانال مي. ]2[كنداسالت را بصورت چرخشي اشغال ميشود، هر كاربر، يك تايمديده ميدر شرايطي كه ( ، ظهور مجدد خواهد داشت، تصور شود frameاسالت خاص كه در هر بصورت يك تايم

). اسالت تشكيل شده است تايمN از frameيك

بنابراين ارسال براي هر كاربر، . كنند ارسال ميbuffer-and-burst ، داده را به روش TDMAسيستمهاي آنالوگ را FM كه FDMAسازد كه بر خالف سيستم نشان مياين نكته خاطر. بودپيوسته خواهدغير

. ، داده و مدوالسيون بايستي ديجيتال باشندTDMAگيرد، در سيستمهاي بكارمي

TDMAتكنيك : 3شكل

هاي اطالعاتي ، بيتpreambleهاي ،از مجموعه بيت Packet، نشان داده شده است، 4مطابق آنچه در شكل شونده، قرار تكرارframeارسالهاي كاربران مختلف، داخل يك ساختار . ساخته شده استtailهاي و بيت

. اسالت است ، شامل چندين تايمframeشود هر همانطور كه ديده مي. شوندداده مي

TDMA Frameساختار يك : 4شكل

ها در پيام اطالعاتي براي كانالهاي لينك مستقيم و نيمي ديگر ، نيمي از تايم اسالتTDMA/TDDر يك د مشابه و frame ، يك ساختار TDMA/FDDدر سيستم . شوندبراي كانالهاي لينك معكوس استفاده مي

ي لينكهاي مستقيم و شود اما فركانسهاي كرير برامعين براي ارسال در لينك مستقيم و معكوس استفاده مي

Page 8: Spread Spectrum

8

اسالت تاخير بين ، بطور عمد، چندين تايمTDMA/FDDبطور كل، سيستمهاي . معكوس متفاوت هستنددهند تا در دستگاه مشترك نيازي به اسالتهاي لينك مستقيم و لينك معكوس يك كاربر خاص، قرار ميتايم

، حاوي بيتهاي اطالعات آدرس و preamble ، بيتهاي TDMAframeدر يك . نباشدduplexerسيستم . كنند و هم مشتركين براي شناسايي يكديگر از آنها استفاده ميBSسازي هستند كه هم بيتهاي همزمان . شوندهاي مختلف استفاده ميframeاسالتها و ها و مابين تايمسازي گيرنده براي همزمان1زمانهاي محافظ

برخي . متفاوت دارندTDMAframeسيم، ساختارهاي دهاي بي ، در كاربرTDMAاستانداردهاي مختلف : عبارتست ازTDMAهاي سيستم ويژگي

• TDMAگذارد و هر كاربر از تايم ، يك فركانس كرير خاص را، بين چندين كاربر به اشتراك مي-

به frame اسالتها در هرتعداد تابم. كندهائي كه هيچگونه رويهم افتادگي ندارند، استفاده مياسالت . وابسته است... دسترس و باند درچندين عامل، مثل تكنيك مدوالسيون، پهناي

اين امر به . افتد اتفاق ميburst ، پيوسته نيست و بصورت TDMAارسال داده براي كاربران يك سيستم •تواند خاموش گردد زيرا فرستنده كاربر، هنگاميكه در حال استفاده نيست ، ميمصرف كم باتري منجر مي

. شود. تر است براي يك دستگاه مشترك بسيار سادهhandoff ، فرايند TDMAبه دليل ارسالهاي غير پيوسته در •

. هاي ديگر گوش بسپاردBSاسالتهائي كه بيكار است به تواند در طول تايماز آنجا كه مي• TDMAرو در سيستم ايناز. د كن ، زمانهاي متفاوتي را براي ارسال و دريافت استفاده ميTDMA نيازي ،

در duplexer ، يك سوئيچ به جاي FDDحتي در صورت استفاده از . نخواهد بودduplexerبه وجود . نياز استTDMAدستگاه مشترك، براي سوئيچ از فرستنده به گيرنده با استفاده از

ل بسيار باال در مقايسه با كانالهاي ، به دليل نرخ ارساTDMA، در سيستمهاي 1سازي وفقييك يكسان •FDMAنياز است ، .

-اگر سيگنال ارسالي در لبه. ، زمانهاي محافظ، تا حد امكان، بايستي به حداقل رسانده شوندTDMAدر •

آيد، طيف اسالت، خيلي تيز و سريع خوابانيده شود، تا بدين وسيله زمان محافظ كوتاهي بدستهاي تايم . ه و با كانالهاي مجاور تداخل خواهد كردارسالي گسترده شد

ارسالهاي . نياز استTDMAسازي در سيستم زيادي براي همزمانburst ، overheadبه علت ارسالهاي •TDMAكند كه گيرنده ها براي هر بندي شده است و اين امر ايجاب مي ، زمانburstزمان شوند داده، هم .

1 – Gaurd Time 1 – Adaptive equalization

Page 9: Spread Spectrum

9

هاي overheadكردن كاربران، الزم است كه اين امر، به فاظت براي جدااسالتهاي حاين، تايمبرعالوه . ، منجر خواهد گرديدFDMAبزرگتر نسبت به سيستم

اسالت به كاربران آن است كه امكان اختصاص تعداد متفاوتي تايمTDMAمزيت موجود در سيستم •ران مختلف به وسيله اتصال و اختصاص رو، بنابر درخواست كاربايناز. مختلف در اين سيستم وجود دارد

. باند الزم را فراهم ساختتوان پهنايتقدم، مياسالتها و بر اساس حقمجدد تايم

TDMAكارآيي

بازدهي يك . شده كه حاوي اطالعات است، ميباشدگيري درصد داده ارسال ، اندازهTDMAبازدهي سيستم frame، fnائي از يك ، درصد بيتهframeكارائي . كه شامل داده ارسالي است، ميباشدframe به شكل زير

. كننده منبع يا كانال باشدتوجه داشته باشيد كه داده ارسالي ممكن است شامل بيتهاي كد. شدمحاسبه خواهد در هر over headتعداد بيتهاي . بودد خواهfnبنابراين، كارآئي واقعي و نهائي يك كاربر، عموماً كمتر از

frameعبارتند از :

grgtptrrOH bNbNbNbNb +++=

rN ، تعدادburst هاي مرجع در هرframe ، tN ، تعداد بيتهاي ترافيك در هرframe، rb تعداد بيتهاي ،overhead در هر burst،مرجع pb تعداد بيتهاي overhead براي هر preambleاسالت است در هر تايم .

- خواهدframe، Tbتعداد كل بيتهاي هر . استGaard تعداد بيتهاي معادل در هر فاصله زماني gbهمچنين

RTb : بود fT .=

، به شكل زير FRAME، fyرو، بازدهي ايناز. ، ريت بيتي كانال استR و frameزمان يك ، مدتfTكه : محاسبه خواهدشد

%100)1( ×−=T

OHf b

by

TDMAتعداد كانالها در سيستم

فراهم شود، با حاصلضرب تعداد اسالتهاي TDMAتواند در يك سيستم كه ميها يا كانالهائي تعداد اسالتTDMAهر كانال در تعداد كانالهاي موجود، محاسبه شده و عبارتست از :

Page 10: Spread Spectrum

10

C

guardtot

BBBm

N)2( −

=

m تعداد بيشينه كاربران TDMAتوجه كنيد . دهي شوند است كه روي يك كانال راديوئي ميتوانند سرويسند، يكي در ابتداي باند فركانسي اختصاصي و ديگري در انتهاي باند فركانسي، براي اطمينان از باكه دو گارد . نياز استهاي باند، مورد كاربران در لبهbleed overعدم وقوع

4 CDMA -

شود و از آن براي فرد اختصاص داده ميبه منحصر1دهنده ، به هر كاربر يك كد گسترشCDMAدر سيستم گيرنده با دانستن دنباله كد ساير كاربران و دنباله كد كاربر . شودن سيگنال اطالعات استفاده ميكد كرد

واسطه همبستگي كم موجود بين به. كندمورد نظر، سيگنال دريافتي را كد كرده و داده اصلي را بازيابي ميباند سيگنال كد از آنجا كه پهناي. استهاي ساير كاربران، اين امر امكانپذير دنباله كد كاربر مورد نظر و كد

شدن طيف سيگنال باند سيگنال اطالعات است، فرايند مورد نظر باعث گستردهشده بسيار بزرگتر از پهنايگسترده ناميده شده سيگنال نهائي، سيگنال طيف. شود گفته مي"گستردهمدوالسيون طيف"گرديده و به آن

. ]1[شناخته مي شود" گسترده چندگانه طيفسيستم دسترسي" با عنوان CDMAو

. سازد امكانپذير ميCDMAگستردگي طيف سيگنال ارسالي، قابليت دسترسي چندگانه را براي سيستم هاي آنها الزم به نظر گسترده و شناخت ويژگيهاي الزم براي توليد سيگنالهاي طيفبنابراين، دانستن تكنيك

: طيف گسترده بايستي دو هدف زير را محقق سازدهر تكنيك مدوالسيون . رسدمي

. باند سيگنال اطالعات بيشتر باشدباند سيگنال ارسالي بايستي از پهناي پهناي-1

-ايناز. شودباند فركانسي نهائي، به وسيله يك تابع و مستقل از پهناي باند اطالعات ارسالي تعيين مي پهناي-2

اين نكته باعث كنار گذاشته شدن دو . ، مستقل از سيگنال اطالعات استباند، به لحاظ آماريرو، پهناي . شودمي تكنيك مدوالسيون فركانس و مدوالسيون فاز

باشد كه به صورت زير گسترده، بهره پردازش و يا ضريب گسترش ميمتغير كليدي در يك سيستم طيف :گرددتعريف مي

i

tP B

BG =

1 – Spreading Code

Page 11: Spread Spectrum

11

هرچه بهره پردازش سيستم باالتر باشد خواص ناشي . باند اطالعات است پهنايiBباند ارسال و پهنايtBكه گسترده دريافتي، مجدداً استفاده كننده طيفگيرنده ، از دنباله كد توليد. از گستردن طيف زيادتر ميشود

كننده اين امر مستلزم اين است كه گيرنده، از كد مدوله.كندكرده و سيگنال اطالعات را بازسازي مي باند فركانسي گسترده ناشي از آن،واسطه ويژگي كدينگ و پهنايبه. اطالعات، آگاهي داشته باشد

. هاي باند باريك استگسترده داراي ويژگيهائي هستند كه متفاوت از خصوصيات سيگنالهاي طيفسيگنال اي مخابراتي، در زير بررسي ميشودنظر سيستمه متمايز اين سيگنالها، از نقطهتعدادي از ويژگيهاي

باند براي ارسال اطالعات اگر چند كاربر، در يك زمان از يك پهناي: خاصيت دسترسي چندگانه-1هاي فرد براي هر كاربر، كه همبستگي متقابل آن با كدبهواسطه وجود يك كد منحصرخود استفاده كنند، به

Correlate. هاي كاربران خواهد بوداير كاربران كم است، گيرنده قادر به تشخيص و تفكيك سيگنالسهاي در حاليكه سيگنال. ميسازد1سيگنال دريافتي و سيگنال كد يك كاربر خاص، سيگنال دريافتي را متراكم

شده باند بكار گرفتهاين، در پهنايبنابر. گسترده باقي ميماندگسترده ساير كاربران همچنان مثل قبل طيفطيفرو اينبوده و از) سيگنالهاي ساير كاربران(هاي تداخلي نظر بسيار بيشتر از توان سيگنالتوان سيگنال مورد

. ويژگي دسترسي چندگانه در شكل توضيح داده شده است. هاي اصلي قابل بازسازي استسيگنال

. كنندگسترده ايجاد مي اطالعاتي باند باريك خود ، سيگنال طيفهاي، دو كاربر از سيگنال 5(a)در شكل كننده جمع شده و اطالعات كاربر ، بصورت همفاز با سيگنال متراكم)1(تنها سيگنال كاربر ) 1(در گيرنده

. استخراج ميشود

گستردهاصول دسترسي چندگانه طيف: 5شكل

1 - Despread

Page 12: Spread Spectrum

12

راديوئي، تنها يك مسير بين فرستنده و گيرنده وجود در يك كانال : مقابله با تداخل چندمسيره-2ها و انحرافهاي موجود در مسير، يك سيگنال از مسيرهاي مختلف دريافت واسطه وجود انعكاسندارد و به

هاي مسيرهاي مختلف، همگي مشابه سيگنال ارسالي بوده، اما اندازه، فاز، تأخير و زاويه سيگنال. ميشودها در گيرنده، در برخي فركانسها، سازنده و در برخي جمع شدن اين سيگنال. سترسيدن آنها متفاوت ا

. در حوزه زمان، اين امر به ايجاد سيگنالهاي پراكنده منجر ميگردد. بودمفيد و مخرب خواهدديگر غيرامر تا حد در هر حال چگونگي اين . مسيره مقابله كندگسترده، ميتواند با اين تداخل چندمدوالسيون طيف

، مبتني بر CDMAدر قسمت بعد، ساختارهاي . زيادي به نوع مدوالسيون بكار رفته بستگي داردمسيره را توضيح مدوالسيونهاي مختلف بحث ميشوند و ما پيرامون هر ساختار، چگونگي حذف تداخل چند

. خواهيم داد

به متراكم كردن و استخراج سيگنال تنها گيرنده اي كه داراي كد مورد نظر باشد ، قادر:1 امنيت-3 .اطالعاتي است

سيگنال كد با سيگنال باند باريك، توان سيگنال باند باريك Correlate: حذف تداخل باند باريك-4، 6اين نكته در شكل. باند اطالعاتي خواهد داشترا گسترده كرده و باعث كاهش توان تداخلي در پهناي

جمع i را كه با يك سيگنال تداخلي باند باريك Sده، طيف سيگنال گسترده گيرن. نمايش داده شده استشود، در حاليكه سيگنال تداخلي گسترده، متراكم ميدرگيرنده، سيگنال طيف. كندشده است، دريافت مي

زمينه به سيگنال اطالعات، صورت يك نويز پسنظر ميرسد كه اين سيگنال بهگسترده گرديده گرديده و بهدر (زمينه بوجود آمده، به اندازه كافي، از انرژي ضعيف برخوردار باشد اگر نويز پيش. افه شده استاض

. بودآميز خواهد، دمدوالسيون موفقيت) شدهباند اطالعات متراكمپهناي

حذف تداخل : 6شكل

1 - Privacy

Page 13: Spread Spectrum

13

مجاز قادر به رهاي غيبه علت چگالي طيفي كم سيگنال ارسالي، گيرنده: احتمال كم استراق سمع-5، 7 در شكل CDMAبندي كلي و عمومي، از سيستمهاي يك طبقه. استراق سمع روي كانال راديوئي نيستند

گسترده وجود دارد كه ما به هاي طيفچندين تكنيك مدوالسيون براي توليد سيگنال. آورده شده است . بحث پيرامون آنها خواهيم پرداخت

CDMAهاي بندي ساختارطبقه: 7شكل

سيگنال حامل اطالعات، مستقيماً با يك كد گسترده طيف، با ريت : سيستم طيف گسترده با دنباله مستقيم • .باال، ضرب ميشود

در اين روش ، فركانس كرير سيگنال اطالعات، متناظر با كد :سيستم طيف گسترده با برش فركانس • .گسترنده، به طور متناوب تغيير ميكند

سيگنال حامل اطالعات، بطور پيوسته ارسال نشده، بلكه سيگنال در :سترده با پرش زمانيسيستم طيف گ •burstزمان اين . هاي كوتاه ارسال ميشود burstها را كد گسترنده تعيين خواهد كرد .

در اين روش، دو يا بيش از دو شيوه و تكنيك مدوالسيون گستراننده طيف، كه در :مدوالسيون هيبريد •در اين راستا، ميخواهيم مزيتهاي روشهاي فوق، تركيب و از . ذكر شد، بطور همزمان استفاده ميشودباال

. معايب و نقايص آنها كاسته شود

، TDMA: با ساير روشهاي دسترسي چندگانه مثلCDMAبر آنچه ذكر شد، امكان استفاده و تركيب عالوهشدن طيف در راستاي گستردهMC- CDMA در مورد .د وجود دارMT و يا MCمدوالسيون با چند كرير ،

. شد بسط طيف در راستاي محور زمان انجام خواهدMT-CDMAمحور فركانس و در

Page 14: Spread Spectrum

14

4-1 Direct Sequence

، سيگنال اطالعات، مستقيماً، بوسيله يك سيگنال كد ديجيتال، زمان گسسته و مقدار DS-CDMAدر سيستم در . تواند يك سيگنال آنالوگ و يا يك سيگنال ديجيتال باشديگنال داده، ميس. شودگسسته، مدوله مي

مورد سيگنالهاي ديجيتال، مدوالسيون داده در. نظر يك سيگنال ديجيتال استبيشتر موارد سيگنال موردسيگنال حاصله، كرير باند پهن را مدوله . شودحذف و سيگنال داده، مستقيمًا با سيگنال كد ضرب مي

. ] 4] [3] [1[ت برگرفته از اين عمل ضرب مستقيم اسDC-CDMAعبارت . كردخواهد

سيگنال بانيري داده، حامل كرير . آورده شده استDS-CDMA، بلوك دياگرام يك فرستنده 8در شكل RFدي سيگنال كد، حاوي تعدا. شودسيگنال كرير نيز بوسيله يك سيگنال كد، مدوله مي. كند را مدوله مي

براي دستيابي به ويژگي گستردگي طيف . دارند-1يا + 1 مي باشد كه مقادير Chipsبيتهاي كد به نام . سيگنال اطالعات بسيار بزرگتر باشدChiprate سيگنال كد، از Chiprateسيگنال، بايستي

DS-SSبلوك دياگرام يك فرستنده : 8شكل

مثل PSKشود، اما معموالً، انواع مدوالسيون لفي استفاده ميگسترده، تكنيكهاي مختبراي مدوالسيون طيفBPSK ، D-PSK يا MSKاگر مدوالسيون داده را حذف و براي مدوالسيون كد، از . شود بكار گرفته مي

حاصل از اين DS-SSسيگنال . ، را خواهيم داشت9 استفاده كنيم، بلوك دياگرام شكل BPSKتكنيك در شكل مورد نظر ، به . ناميده ميشودchip rateريت سيگنال كد ، . آمده است،10فرستنده نيز در شكل

. ، ده برابر ريت داده استchip rate. ارسال ميشودCode chip ، 10ازاي هر سمبل اطالعاتي، تعداد . خواهد بود10بنابراين بهره پردازش معادل

گسترده را با ، نشان داده شده است، سيگنال طيف11 پس از ارسال سيگنال، گيرنده، همانطور كه در شكلسازي سيگنال، نه تنها گيرنده بايستي براي انجام عمل متراكم. سازدشده، متراكم مياستفاده از دنبال كد توليد

Localشده از دنبال كد گسترنده سيگنال مطلع باشد، بلكه بايستي كدهاي سيگنال دريافتي و كد توليد

Page 15: Spread Spectrum

15

سازي، بايستي از ابتداي دريافت سيگنال انجام شده و تا زمانيكه كل سيگنال دريافت همزمان. دهمزمان باشنپس از فرايند . دهد ، اين عمل را انجام ميSynchronization/Trackingبلوك كد . شود، ادامه يابد

ي استخراج و شده بدست ميĤيد و پس از عمل دمدوالسيون، داده اصلسازي، يك سيگنال مدولهمتراكم . شودبازيابي مي

DS-SSشده يك فرستنده بلوك دياگرام اصالح: 9شكل

BPSKشدهگسترده مدولهتوليد يك سيگنال طيف: 10شكل

DS-SSگيرنده سيگنال : 11ل شك

، CDMAمهمترين ويژگيها از ديدگاه . در بخش قبل، تعدادي از ويژگيهاي مفيد طيف گسترده ذكر گرديد. باشد ميLPIيت دسترسي چندگانه، حذف تداخل باند باريك و با توجه به اهميت مخابرات امن، ويژگي قابل

: داد شرح خواهيمDS-CDMAما در اينجا، چهار ويژگي فوق را براي ساختار

Page 16: Spread Spectrum

16

DSباند استفاده كنند، چندين سيگنال اگر چند كاربر در يك زمان از يك پهناي: دسترسي چندگانه-1- سازي، براي جدادرگيرنده، فرايند متراكم. آمدافتادگي دارند، بوجود خواهدزمان و فركانس، رويهمكه در

باند اطالعاتي اين عمل، توان كاربر خاص را در پهناي. شودكردن كدهاي گستراننده طيف، انجام مي-وجود داشته باشد، آشكارنظر و كد ساير كاربران همبستگي كمي اگر بين كد كاربر مورد. كندمتمركز مي

. دهدباند اطالعات، قرار ميفاز، بخش كوچكي از توان سيگنالهاي متداخل را در پهنايسازي هم

همبستگي در باشد، تابع خودآلي داشتههمبستگي ايده اگر دنباله كد، تابع خود:مسيره تداخل چند-2]خارج از فاصله ]TcTc,−بود صفر خواهد .Tcزمان يك ، مدتchipاين بدين معني است كه اگر . استسازي، با سيگنال از آن دريافت شود، فرايند متراكم(2Tc)نظر و يك نسخه تاخيريافته سيگنال مورد

باند اطالعاتي وارد تاخيريافته مانند يك سيگنال تداخلي رفتار كرده و تنها سهم كمي از توان آن در پهناي . ميشود

فاز در گيرنده، شامل ضرب سيگنال دريافتي در يك دنباله كد آشكارسازي هم:داخل باند باريك ت-3درهرحال، همانطور كه در ساختار گيرنده ديديم، ضرب يك سيگنال باند باريك، . ، استLocalتوليد شده

باند در پهنايبا يك كد باند پهن، طيف سيگنال باند باريك را گسترده ساخته و از اين رو، توان آن . اطالعات، متناسب با بهره پردازش، كاهش خواهد يافت

، از تمامي طيف سيگنال در تمام طول زمان، DSبه دليل اينكه، سيگنال : احتمال كم استراق سمع-4اين امر، آشكارسازي و مشاهده يك . داشتكند ، توان ارسالي كمي به ازاي هر، هرتز، خواهداستفاده مي

. سازد را دشوار ميDSل سيگنا

توانيم آن را به دو دسته ،ويژگيهاي ديگري نيز دارد كه ميDC-CDMAجدا از ويژگيهاي ذكر شده در باال، :بندي كنيمتقسيم) -(مفيد و غير(+) هاي سودمند رفتارها و ويژگي

. شوداصل ميشده، بسيار آسان و سهل است و تنها با يك عمل ضرب ساده، حتوليد سيگنال كد+

بسيار ساده ) توليدكننده كرير(سايزر فركانس از آنجا كه تنها يك فركانس حامل بايستي توليد شود، سينتي+ . است

. ، امكانپذير استDSفاز سيگنال دمدوالسيون هم+

. سازي بين كاربران الزم نيستهيچگونه همزمان+

Page 17: Spread Spectrum

17

. و سيگنال دريافتي و تداوم آن، كار مشكلي استسازي سيگنال كد توليدي در گيرنده همزمان-

سازي سيگنال كد توليد شده در گيرنده و دنباله كد دريافتي براي دريافت صحيح و بدون خطا، همزمان-اين مشكل به محدوديت در دسترس نبودن باندهاي فركانسي بزرگ و نزديك به هم . بايستي بسيار كم باشد

. كند ، محدود ميMHz 20 تا 10را تا مقدار باند شده و پهناياضافه

از آنجا كه . ، بيش از توان درياقتي از كاربران فواصل دورتر استBS توان دريافتي از كاربران نزديك به - ، تداخل BSتر بهدهد ، كاربر نزديكباند، عمل ارسال را انجام مييك كاربر بطور پيوسته روي كل پهناي

. سازد ايجاد كرده و دريافت سيگنالهاي آنها را غيرممكن ميBSبراي كاربران دور از كمي را بطور ثابت نزديكي، مي تواند با بكارگيري يك الگوريتم كنترل توان حل شود تا تمامي كاربران، -اين مشكل دوري

انجام در هر حال ، . دريافت شوندBS ، با يك توان متوسط يكسان توسط BSصرفنظر از فاصله آنها از واسطه مشكالت ناشي از تأخير مسير فيدبك، تخمين ناكارآمد از توان و خطا در كانال فيدبك كنترل توان، به

. در شرايط ترافيكي، بسيار سخت و مشكل است

4-2 Frequency Hopping

اوب ، فركانس كرير سيگنال اطالعاتي مدوله شده ، ثابت نيست بلكه فركانس آن بطور متنFH-CDMAدر ، فركانس كرير ثابت است اما پس از هر دوره زماني، كرير به فركانس Tدر طول مدت زمان . كندتغيير مي

مجموعه . شدالگوي جهش فركانسي، بوسيله يك كد گستراننده مشخص خواهد. كندديگري جهش مي . ]4] [3] [1[شود ناميده ميhop-setتواند انتخاب كند، فركانسهاي موجود، كه يك كرير مي

. متفاوت استDS-SSاي از يك سيستم بطور قابل مالحظهFH-SSاين تصرف فركانسي در يك سيستم تنها قسمت FHكند، درحاليكه يك سيستم ، هنگام ارسال، كل باند فركانسي را اشغال ميDSيك سيستم

شده، با دوده فركانسي تصرفموقعيت اين مح. كردباند را هنگام ارسال تصرف خواهدكوچكي از پهناي . ، نشان داده شده است12 در شكل FH-SS و DS-SSتفاوت عملكرد . زمان متغير است

Page 18: Spread Spectrum

18

FH و DS زمان سيگنالهاي/الگوي تصرف فركانس : 12شكل

. عمل ارسال را انجام دهد2 ، در اولين پريود زماني، در باند فركانسي شماره FHفرض كنيد يك سيستم باند كند، توان سيگنال خود را روي كل پهناي كه در همان پريود زماني ارسال ميDSسيستم حال، يك - خواهدFH-SS ، بسيار كمتر از سيستم 2شده در باند فركانسي درنتيجه، توان ارسال. گستراندفركانسي مي

، FHند در حاليكه سيستم ك ، استفاده مي1 در تمام پريودهاي زماني از باند فركانسي شماره DSسيستم . بود در FH-CDMAبلوك دياگرام يك سيستم . كرددر بخشي از زمانها، باند فركانسي فوق را اشغال خواهد

. ، نشان داده شده است13شكل

FH-CDMAگيرنده -بلوك دياگرام يك فرستنده: 13شكل

سايزر فركانس كه توسط يك سيگنال كد يبا استفاده از يك سينت. شودسيگنال داده ، در باند پايه، مدوله ميفرايند معكوس درگيرنده . گرديدنظر، منطبق خواهدشود، فركانس كرير،با الگوي فركانس موردكنترل ميداده . شودشده، سيگنال دريافتي، به باند پايه برگردانده ميبا استفاده از يك دنباله كد توليد. افتداتفاق مي

هاي دهد كه جهش ، اطمينان ميSynchronization/Trackingمدار . شودتخراج ميپس از دمدوالسيون اسسازي شده درگيرنده، با الگوي جهش سيگنال دريافتي، سنكرون باشد، تا عمل متراكمفركانسي كرير توليد

. سيگنال دريافتي، به درستي انجام شود

Page 19: Spread Spectrum

19

ها بزرگتر از اگر ريت جهش. جود دارد ، بر اساس ريت جهش، تفاوتهائي وFH-CDMAهاي در سيستمدر اين حالت، فركانس كرير، در طول ارسال يك . شود ناميده ميF-FHريت سمبل باشد، مدوالسيون

ها، كمتر از ريت اگر ريت جهش. كند تا هر بيت با فركانسهاي متفاوتي ارسال شودسمبل چندين بار تغيير مي-ه شده و در اين حالت، چندين سمبل با فركانسهاي مشابه ارسال مي ناميدS-FHها باشد، مدوالسيون سمبل

. شوند

باند سيگنال اطالعاتي، بلكه به شكل باند اشغالي سيگنال، در يكي از فركانسهاي موجود، نه تنها به پهنايپهنايدر (باند اطالعات باشداگر فركانس جهش، كمتر از پهناي. سيگنال جهش و فركانس جهش وابسته است

باند اشغالي است و اگر فركانس جهش بزرگتر باند اطالعات، عاملي مهم در تعيين پهناي، پهناي) S-FHمورد باند اشغال شده را در آن فركانس، مشخص ، پهنايhoppingباند اطالعات باشد، شكل سيگنال از پهناي-FH به بحث در مورد ويژگيهاي گفته شد، در اينجا نيز، ماDS-CDMAمشابه آنچه براي . كردخواهد

CDMAمسيره، قابليت دسترسي چندگانه، حذف تداخل چند: اين ويژگيها عبارتند از. خواهيم پرداخت .احتمال كم استراق سمعحذف تداخل باند باريك و

به S-FH 2 وF-FH CDMA1درك و فهميدن چگونگي دستيابي سيستم هاي : دسترسي چندگانه-1 ، يك سمبل در باندهاي فركانسي مختلف ارسال F-FHدر . چندگانه به آساني ميسر استقابليت دسترسي

كننده، در بيشتر باندهاي فركانسي باشد، توان دريافتي اگر كاربر مورد نظر ، تنها كاربر ارسال. شودمي ، چندين سمبل با S-FHدر . شدنظر از توان تداخلي بسيار بيشتر بوده و سيگنال، بازيابي خواهدسيگنال مورد

اگر احتمال ارسال ساير كاربران در همان باند فركانسي، به اندازه كافي . شونديك فركانس ارسال ميدر زمانهائي كه كاربران . گرديدنظر به درستي دريافت خواهدكوچك باشد، بيشتر مواقع، پيام كاربر مورد

كننده خطا براي بازيابي داده دهند، كدهاي تصحيحمتداخل، در همان فركانس، عمل ارسال را انجام مي . شدارسالي، در طول آن پريود زماني استفاده خواهد

، فركانس كرير، در طول ارسال يك سمبل، F-FH CDMA در سيستم : حذف تداخل چند مسيره-2- تقويت خواهداگر سيگنال در يك فركانس، تضعيف شود در فركانس كرير ديگر،. كندبار تغييرميچندين

شده و از گيري مختلف، متوسطhoppingدر گيرنده، پاسخهاي موجود براي فركانسهاي . شد و بالعكسشود، همفاز اجراء مياز آنجا كه معموالً، عمل تركيب بصورت غير. يابدمسيره كاهش مياينرو، تداخل چند

. بودخواهد موثر نDS- CDMAحذف تداخل در اين حالت به اندازه سيستمهاي

١- Fast Frequency Hopping 2- Slow Frequency Hopping

Page 20: Spread Spectrum

20

فرض كنيد كه يك سيگنال باند باريك، روي يكي از فركانسهاي : حذف تداخل باند باريك-3hoppingاگر به تعداد . كند ، تداخل ايجاد ميPG فركانس hopping وجود داشته باشد )PG : بهره اي را كه hopping، كاربر بطور متوسط، فركانس )پردازش

PG درصد از زمانها، دچار تداخل است استفاده 1

. كاهش يافته استPGبنابراين، تداخل با فاكتور . كردخواهد

، به دليل توان ارسالي كم FHبودن استراق سمع يك سيگنال سخت: احتمال كم استراق سمع-4. كنددر طول ارسال، توان بر هرتز كمتري را نسبت به يك ارسال پيوسته استفاده ميبلكه، اين شيوه، . نيست

زمان ارسال در يك فركانس شود، ناشناخته بوده و همچنين، مدتفركانسي كه سيگنال روي آن ارسال مياست اما راحت تر DSبنابراين، اگرچه استراق سمع اين سيگنال نسبت به سيگنال . خاص، كامالً كوتاه است

ويژگيها و FH-CDMAجدا از ويژگيهاي ذكر شده در باال، . همچنان پياده سازي سختي به دنبال دارد : كنيمسودمند تقسيم ميخصوصيات ديگري نيز دارد كه آنها را به دو دسته ويژگيهاي مثبت و رفتارهاي غير

طيفي با از آنجا كه گستردگي. استDS-CDMA ، بسيار آسانتر از FH-CDMAسازي در حيطه همزمان+ ،استتعدادي بدست آمدهاست، بلكه به كمك مجموعه پر باال حاصل نشدهhoppingاستفاده از فركانسهاي

hop timeتر از ، طوالنيchip time يك سيستم DS-CDMAرو در يك سيستم ايناز. بود خواهدFH-

CDMAسازي بزرگ، قابل تحمل است ، خطاهاي همزمان .

تواند آنها را اشغال كند، لزوماً نبايستي، پيوسته و پشت ميFHباندهاي فركانسي متفاوت كه يك سيگنال + سايزر فركانسي بسازيم كه به آساني از بخشهاي خاصي از طيف جهش توانيم سينتيسر هم باشند بلكه ما مي

باندهاي بزرگ را براي سيستم هاي سازي آسان، امكان داشتن پهناياين ويژگي، در كنار همزمان. كند . سازدگسترده ميسر ميطيف

سيگنال . امكان ارسال، چندين كاربر، در يك فركانس خاص و براي مدت زمان كوتاه، بسيار كم است+ شود، حتي اگر تمامي كاربران دريافت ميBS قرار دارد نيز توسط BSيك كاربر كه در فاصله دوري از

نزديك باشند، دليل اين امر اين است كه تمامي اين كاربران در فركانسهاي BS، به ديگر در حال ارسالنزديكي بسيار - ، در رابطه با مشكل دوريFHبنابراين عملكرد سيستم . دهندمختلفي عمل ارسال را انجام مي

. استDSبهتر از سيستم

يرد، اثر تداخل باند باريك كمتر بوده و از گتواند بكار ميFHباند بزرگتري كه يك سيستم به علت پهناي+ . برخوردار استDSكاهش بيشتري نسبت به سيستم

Page 21: Spread Spectrum

21

. سايزر فركانس، با ساختار بسيار پيچيده نياز است يك سينتي-

كنند، منجر به افزايش باند فركانسي تغييرات ناگهاني در سيگنال، هنگاميكه باندهاي فركانسي تغيير مي- . شوداشغالي مي

. ، بسيار مشكل و سخت استhoppingفاز در طول واسطه مشكالت ناشي از اختالففاز به دمدوالسيون هم-

4-3 Time Hopping

هاي سريع و در فواصل زماني كه كد خاص يك كاربر تعيين burst ، سيگنال داده در TH-CDMAدر -اسالت تقسيم مي تايمM ، به تعداد frame هر وframeمحور زمان، به تعدادي . شدميكند، ارسال خواهد

سيگنال كد . داداسالت، عمل ارسال را انجام خواهد تايمM ، كاربر در يكي از frameدر طول هر . شود . ]4[ ] 3[ [1]اسالت بايستي انجام شودسازد، كه ارسال در كدامين تايمكاربر مورد نظر، مشخص مي

شود، فركانس موردنياز اين كاربر ارسال ميTs ، در يك M Ts جاي ارسال در از آنجاكه اطالعات كاربر به، نشان داده 14 در شكل TH-CDMAشود يك بلوك دياگرام از سيستم ، زياد ميMبراي ارسال با فاكتور

با مقايسه . كندفركانس، توصيف مي- ، را در حوزه زمانTH-CDMAهاي ، سيستم15شكل . شده است. كند ، كل طيف فركانسي را دوره هاي زماني كوتاه اشغال ميTH-CDMAيابيم كه ، درمي12 و15شكل

. كند ، بخشهائي از باند فركانسي را در تمامي لحظات اشغال ميFH-CDMAدر مقابل،

TH-CDMAگيرنده -بلوك دياگرام يك فرستنده: 14شكل

Page 22: Spread Spectrum

22

TH-CDMAفركانس ساختار /نقشه زمان: 15 شكل

در اينجا بحث TH-CDMA ،برخي ويژگيهاي سيستم CDMAشده براي ساير ساختارهاي به روال طيمشا : شدخواهد

و با بوده FH-SS مشابه سيگنالهاي TH-SSقابليت دسترسي چندگانه سيگنالهاي : دسترسي چندگانه-1در مورد . شود ميكردن امكان ارسال سيگنال چند كاربر با فركانس مشابه و در يك زمان حاصلفراهم

اين ويژگي با اختصاص . ، همه ارسالها در باند فركانسي يكساني انجام مي شوندTimehoppingسيستمهاي -اگر چندين ارسال بطور همزمان انجام شوند، كدهاي تصحيح. شوديك كد خاص به هر كاربر حاصل مي

سازي بين كاربران وجود اگر هيچگونه همزمان. كنندنظر ما را تضمين ميكننده خطا، بازيابي سيگنال مورداسالت بيش از يك كاربر گونه اي باشد كه در يك تايميافته به كاربران بهنداشته باشد و كدهاي اختصاص

شود كه در آن اسالت هر اي تبديل ميCDMA به ساختار TH-CDMAندهد، سيستم عمل ارسال را انجام . ديگر تغيير خواهد كردframe به frameو از يك كاربر براي هر ارسال ثابت نبوده

بنابراين ريت . شود ، سيگنال در زمان كوتاهي ارسال ميTH-CDMAدر : تداخل چند مسيره-2در نتيجه هيچ . شدافتادگي بيتهاي مجاور خواهديافته و پراكندگي سيگنال منجر به رويهمسيگنالينگ افزايش

. مسيره در اين شيوه مشاهده نمي شوداخل چندپيشرفتي در رابطه با حذف تد

اين كاهش معادل . شود ، در زمان كوتاهي ارسال ميTH-CDMAيك سيگنال : تداخل باند باريك-3

PGبنابراين سيگنال تداخلي . است1

PGلي درصد از زمانها دريافت شده و اين امر باعث كاهش توان تداخ1

. خواهد شدPGبا فاكتور

، فركانسهائي كه يك كاربر در آن ارسال TH-CDMA در سيستمهاي :احتمال كم استراق سمع-4-شده نبوده و مدت زمان ارسال نيز، كوتاه مينظر شناختهاما زمانهاي ارسال كاربر مورد. كند، ثابت استمي

Page 23: Spread Spectrum

23

ين كاربر بطور همزمان، تشخيص آغاز و انتهاي هر ارسال و تشخيص بخصوص، هنگام ارسال چند. باشد . اينكه هر ارسال متعلق به كدامين كاربر است براي گيرنده استراق سمع، بسيار سخت و دشوار است

: عبارتند ازTH- CDMAهمچنين برخي خصوصيات سيستمهاي

.FH-CDMAتر نسبت به پياده سازي ساده+

نامحدود، اين ساختار، روشي مفيد Peak-powerهائي با توان متوسط محدود اما فرستندههنگام استفاده از+ . هاي كوتاه و با توان باال ارسال مي شوندburstزيرا در اين شيوه اطالعات در . است

زيرا در اغلب زمانها ، يك ترمينال دور از . نزديكي ، بسيار كم است – ، مشكل دوري FH-CDMAمشابه + BS به تنهائي در حال ارسال است و ارسالهاي مربوط به موقعيتهاي نزديكتر به BS مانع آن نخواهند شد ، .

اگر چندين ارسال همزمان رخ دهد ، تعداد زيادي بيت داده ، از دست مي رود ، بنابراين يك كد تصحيح - . خطاي مناسب و يك در هم نهي خوب اطالعات ، مورد نياز است

ستمهاي هيبريدسي- 4-4

گسترده يا ، تمامي سيستمهائي را كه از تركيب دو تكنيك مدوالسيون طيفHybrid-CDMAسيستمهاي با ساير روشهاي دسترسي چندگانه حاصل مي شود CDMAبيشتر، كه در باال ذكر شد و يا از تركيب سيستم

هيبريد بوجود ده پايه، چهار سيستمگستراز تركيب و الحاق تكنيكهاي مدوالسيون طيف. شدرا شامل خواهد و يا مدوالسيون چند TDMA با CDMA و از تركيب DS/FH ، DS/TH ، FH/TH ، DS/FH/TH: آيدمي

. ] 4] [3] [1[شود حاصل ميMC-CDMA و CDMA/TDMAهاي كرير، ساختار

. هاي مدوالسيون استهها و ويژگيهاي خاص شيوهاي هيبريد، تركيب و استفاده همزمان از مزيتايده سيستم را در DS بودن سيستم anti multipath را درنظر بگيريم، ما خصوصيت DS/FHاگر به عنوان مثال سيستم

البته نقص سيستم نهائي، . نزديكي خواهيم داشت- در زمينه مشكل دوريFHكنار عملكرد مطلوب سيستم DS/FHبلوك دياگرام يك فرستنده . واهد بودسازي مشكل فرستنده و گيرنده خپيچيدگي ساختاري و پياده

CDMA ابتدا با استفاده از يك سيگنال كد . است، نشان داده شده17 در شكلDS ،طيف سيگنال داده ، كند، مدوله گسترده روي كريري كه فركانس آن بر طبق دنباله كد تغيير ميسيگنال طيف. شودگسترده مي

. كنديك رابطه ثابت بين اين دو كد را تضمين مي ، وجود Code Clockيك . شودمي

Page 24: Spread Spectrum

24

Hybrid DS-FHيك فرستنده : 16شكل

گستردههاي طيفاستفاده در سيستمهاي موردكد 4-5

اند تشكيل شده1 و 0 و يا ±1گسترده از يك دنباله بيتهاي با دامنه كدهاي مورد استفاده در سيستمهاي طيف :راي خواص زير باشندو بايد دا

. دنباله بايد دو سطحي باشد-1 . كردن كد باشندهمبستگي با يك قله نيز براي همزمان كدها بايد داراي تابع خود-2 . همبستگي متقابل بسيار كم باشند تا بتوان از آنها در دسترسي چندگانه استفاده كرد كدها بايد داراي خود-3همچنين طول . باشد1ند يعني تفاوت بين تعداد يك ها و صفرها بايد حداكثر باش1 كدها بايد متعادل-4

اين خاصيت باعث افزايش خواص نويزي كد شده و . رديفي از بيتهاي مشابه داخل كد نبايد بسيار زياد شود . به پخش شدن يكنواختتر انرژي سيگنال در كل طيف كمك ميكند

كد والش نمونهاي از كدهاي متعامد و كدهاي با . تعامد تقسيم ميشوندكدها به دو دسته عمده متعامد و غيرمگسترده استفاده اي از كدهاي غيرمتعامد هستند كه در سيستمهاي طيفگلد و كازامي نمونه, حداكثرطول

. ]6] [3] [ 1[پردازيمادامه به بررسي مختصر اين كدها ميدر. ميشوند

كدهاي والش -امد كامل در تأخير نسبي صفر هستند ولي در تأخيرهاي ديگر خاصيت تعامد آنها بهماين كدها داراي متع

اين كدها داراي معايبي به صورت , عليرغم تعامد. ميباشدNبرابر , Nتعداد كدهاي والش به طول . ميخورد : ]3[زير هستند

كردن آنها بنابراين همزمان) 17شكل (همبستگي نيستند كدهاي والش داراي يك قله تيز در تابع خود-1 . مشكل است

1 - Balance

Page 25: Spread Spectrum

25

64همبستگي كد والش با طول تابع خود: 17شكل

كدهاي والش داراي يك تعامد كامل در تأخير نسبي صفر هستند و اگر دو كد داراي تأخير بيش از يك -2

. بيت شوند ديگر كامالً متعامد نيستنداين . كه انرژي در تعدادي از فركانسهاي مجزا پخش ميشود گستردن طيف در تمام باند فركانسي نيست بل-3

. ، نشان داده شده است18موضوع در شكل تعامد كدها از مشخصات كانال مانند پخش چندگانه، متأثر ميشود و نياز به همسانسازي براي استخراج -4

. صحيح اطالعات ميباشد

ثرمقايسه طيف فركانسي كدهاي والش و طول حداك: 18شكل

OVSFكدهاي در OVSFكدهاي . صفر هستندمتقابلداراي همبستگي) (1OVSFكدهاي متعامد با ضريب گسترش متغير

-2يك روش توليد آنها استفاده از يك درخت مطابق شكل . باشند وجود دارند2طولهائي كه تواني از SFتعداد كدهاي متعامد با . نددهمعين را نشان مي SFهر طبقه درخت، يك سري كد متعامد با . ،است 19

طبقه مختلف مي توانند بر هم عمود باشند به شرطيكه 2همچنين دو كد از . باشدمي SFخاص، برابر همان

1 – Orthogonal Variable Spreading Factor

Page 26: Spread Spectrum

26

34C)4( هر دو در شاخه مادر كد 8C)1( و 16C)2(مثالً كدهاي . يكي از آنها در شاخه مادر ديگري نباشد . متعامدند16C)2( و 32C)8(هستند و بنابراين بر آن عمود نيستند ولي كدهاي

توسط درختOVSFتوليد كد : 19شكل

. ]6[ ] 1[كردتوان توسط تبديلهاي ماتريسي به صورت زير توليد كدهاي والش را مي

1)1(1 =C

⎥⎦

⎤−11

⎢⎣

⎡•⎥

⎤⎢⎣

⎡=⎥

⎤⎢⎣

⎡==

11

)1()1()1()1(

)2()1(

11

11

CCCC

CC

M M M

⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥

)2(

)2(

)2(

)1(

2

2

2

2

NC

NCM

NC

C

N

N

N

N

⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢

=

⎥⎥⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢⎢⎢

)2(

)2(

)1(

)1(

)()1(

)2()1(

2

2

2

2

NC

NCM

C

C

NCNC

MCC

N

N

N

N

N

N

N

N

11مثالً ( است، معرف مكمل بانيري) -(كه در آن عالمت كدهاي . است2 توان صحيحي از Nو ) =−

OVSFنرخي استفاده از اين كدها عمدتاً در سيستمهاي چند. هم داراي معايبي مانند كدهاي والش هستند . شودمي

Page 27: Spread Spectrum

27

1كدهاي با طول حداكثر كاربردهاي زيادي در مخابرات نويزي، دارايبه علت راحتي توليد و خواص شبه, كدهاي با طول حداكثر

شكل . شودباشد توليد ميرجيستر كه داراي فيدبكهاي مناسب ميهاي شبه نويز با يك شيفتدنباله. هستند ].6[ ] 1[دهد فيدبك را نشان مي4 تاخير و 5نويز با ، يك نمونه مولد كد شبه20

5نويز با طول مولد كد شبه: 20شكل

12نويز با حداكثر طول تواند يك كد شبه ميMرجيستر با طول ك شيفتكرد كه يبايد دقت −= MNتوليد -

صورت شيرهاي فيدبك به. شودرجيستر تكرار ميكد دوباره در خروجي شيفت, بيتNيعني پس از . كندك دلخواه منجر به توليد البته هر فيدب. شوندرجيستر داده ميشوند و به ورودي شيفت با هم جمع مي2مبناي

حداكثر توانند يك كد با طولشود بلكه مجموعه خاص از فيدبكها ميحداكثر نمينويز با طولكد شبه : خواص مهم كدهاي با طول حداكثر عبارتند از. توليدكنند

. كدها متعادلند-1مثالً مطابق . تعادل استصورت مشخص و محداكثر بهتوزيع رديف يكسان از بيتها در يك كد با طول- 2

وجود دارد و هيچ رديف 7 فقط يك رديف يكسان همه يك به طول 127، در يك كد با طول 2-2جدول . نداريم7همه صفري به طول

اين خاصيت باعث ايجاد . طولهاي مشابهي از رديفهاي همه يك و همه صفر داريم5 تا 1براي طولهاي تر شدن طيف سيگنال شود كه منجر به مسطحصيت سفيدكنندگي كد ميحالت تصادفي در كد و افزايش خا

. شده مي شودگسترده. براي حالت بدون تاخير استN براي تأخيرهاي بيش از يك بيت و -1 تابع خود همبستگي داراي مقدار -3

. شوداين خاصيت باعث بهتر شدن عمل همزماني در گيرنده مي-يك شيفت ديگر از همان دنباله را توليد مي, ا طول حداكثر با شيفت يافته خود يك دنباله ب2 جمع مبناي -4

. شودهرچه طول كد بيشتر باشد خواص فوق بهتر در آن مشاهده مي. كند

1 – Maximal length

Page 28: Spread Spectrum

28

Run Length Run of ones Run of Zeros جمع بيتها

7 1 0 7

6 0 1 6

5 1 1 10

4 2 2 16

3 4 4 24

2 8 8 32

1 16 16 32

127 جمع كل بيتها

127رديفهاي همه يك و همه صفر در كد با طول : 2جدول

كدهاي گلد دگلد با طول �، يك مولد 21شكل . آيند در دنباله با طول حداكثر بدست مي2كدهاي گلد از جمع مبناي

]. 6[ ] 1[دهد را نشان مي31

31مولد كد گلد با طول : 21شكل


Recommended