多重化とは、複数の信号をアナログまたはデジタルで、電波や光ファイバーケーブルなどの通信リンクを介して単一の複合信号に送信するために使用される技術です。このコンポジット信号が宛先に到達すると、逆多重化されます。したがって、デマルチプレクサは信号を元の信号に分割し、他の操作のためにそれらを別々のラインに出力します。次のようなさまざまなタイプの多重化手法があります FDM 、PDM、 TDM 、CDM、SDM & WDM .この記事では、多重化技術のタイプの 1 つについて説明します。 符号分割多重 または CDM – アプリケーションの操作。

コード分割多重とは何ですか?

CDM という用語は、「コード分割」の略です。多重化」であり、さまざまなデータ信号を組み合わせて、共通の周波数帯域で瞬時に送信する多重化技術です。この多重化技術を使用して複数のユーザーが単一の通信チャネルを送信できるようになると、この技術は CDMA または符号分割多重アクセスとして知られています。

コード分割多重化の図

符号分割多重化は、各チャネルが同時に同様のスペクトルを利用できるように、各チャネルに一意のコードを割り当てるだけです。 CDM はスペクトラム拡散通信を使用します。この通信では、狭帯域信号がより広い周波数帯域で、または分割によってさまざまなチャネルにわたって送信されます。帯域幅の周波数やデジタル信号を制限しないため、干渉を受けにくく、より優れたデータ通信容量とより安全な専用回線を提供します。

コード分割多重化の図を以下に示します。次の図は、すべてのチャネルが送信に同じような周波数を同時に使用する方法を示しています。 CDM は、ワイヤレス通信ドメインでスペクトル拡散技術を使用します。これは、すべてのチャネルがコード化され、そのスペクトルが元の信号で使用されているよりもはるかに広い領域にブロードキャストされるためです。

符号分割多重化

スペクトラムのブロードキャストは、スペクトラムの観点からは不完全に見えるかもしれませんが、すべてのユーザーが同じスペクトラムを送信するため、そうではありません。この CDM は、マルチユーザー環境での柔軟性が向上するため、携帯電話でよく使用されます。

CDM は、スペクトラム拡散技術を使用して、敵が通信を傍受したり妨害したりするのを防ぎます。したがって、スペクトラム拡散では、割り当てられた周波数スペクトル内の特定の範囲の周波数でデータ信号が送信されます。スペクトラム拡散は、検出、傍受、または復調が非常に困難な広帯域のノイズ信号を利用します。さらに、スペクトラム拡散信号は、狭帯域信号と比較して妨害が非常に困難です。この多重化は、コード化された性質のビューで信号を傍受したり妨害したりするのが容易ではないため、非常に安全です。

CDM システムでは、エンコーダーやデコーダーなどの必要なコンポーネントが送信側と受信側に配置されます。送信機のエンコーダーは、固有のコードを介して送信に必要な最小帯域幅よりもはるかに広い範囲で信号スペクトルを送信します。そのため、受信機のデコーダーは、信号スペクトル圧縮とデータ復元に同様のコードを使用します。

時間領域、スペクトル領域、またはその両方で終了するかどうかに基づいて、エンコードに使用される多くの方法があります。使用されるコードは 2 次元であり、時間と周波数の両方が考慮されます。タイムドメインコードは、直接シーケンスエンコーディングとタイムホッピングで構成されます。スペクトルコードは、異なるスペクトル成分の位相または振幅で実装されます。

符号分割多重化の動作は、ある特定の順序でさまざまな周波数で一連の信号要素を変調することによって、単一のビットを送信できることです。したがって、各ビットの異なる周波数は、チップレートとして知られています。単一または複数のビットが同様の周波数で送信される場合、それは次のように知られています 周波数ホッピング .したがって、チップレートが「1」を下回ると、これは単純に発生します。これは、周波数とビットの比率であるためです。受信側の受信機は、正しい順序で周波数をチェックするだけで、ゼロまたは 1 ビットをデコードします。

コード分割多重化のしくみ

コード分割多重化は、拡散コードと呼ばれる一連のビットをすべての信号に割り当てて、信号を別の信号と区別することによって機能します。この拡散コードは、元の信号とマージされて、エンコードされたデータの新しいフローを生成した後、共有メディアを介して送信されます。その後、コードを知っている demux は、逆拡散と呼ばれる拡散コードを差し引くだけで元の信号を取得できます。

CDMA

CDMA は「Code-Division Multiple Access」の略で、多重化の一種であり、多数の信号が 1 つの伝送チャネルを占有できるようにし、アクセス可能な帯域幅の利用を最適化します。

CDMAシステムは、周波数および時間多重化と比較して非常に異なります。したがって、このタイプのシステムでは、オペレータは全期間にわたって全帯域幅へのエントリ権を持っています。基本的な原則は、異なるユーザーを区別するために異なる CDMA コードが使用されることです。この CDMA 技術は、800 MHz および 1.9 GHz 帯域の UHF (超高周波) 携帯電話システムで使用されます。

CDMAの特徴としては、主に次のようなものがあります。

CDMA は、指定された時間に多数のユーザーが接続できるようにするため、強化されたデータと音声通信容量を提供します。
CDMA システムでは、ユーザー数に制限はありませんが、ユーザー数が増えるとパフォーマンスが低下します。
CDMA システムはノイズと干渉を取り除き、ネットワークの品質を向上させます。
ユーザーの送信は、その信号を保護するために、CDMA によって個別の一意のコードにエンコードできます。
CDMA では、すべてのチャネルで完全なスペクトルが使用されます。
CDMA システム内のすべてのセルは、同様の周波数を利用できます。

長所と短所

の 符号分割多重の利点 以下のものが含まれます。

信号品質が向上します。
送信者と受信者は拡散コードしか知らないため、干渉と傍受から保護します。
ハッカーから非常に保護されています。
ユーザーの追加は簡単で、ユーザー数に制限はありません。
信号帯域幅が大きいと、マルチパスフェージングが減少します。
特定の周波数スペクトルの効率的な使用。
リソースの配布は柔軟です。
効率が高いです。
同期は必要ありません。
この多重化では、複数のユーザーが同じ帯域幅を分割できます。
CDM はスケーラブルです。
他のタイプのセルラー技術と互換性があります。
固定周波数スペクトルを効率的に使用します。
各ユーザーに異なるコードワードが割り当てられるため、干渉が減少します。
セキュリティの向上、干渉やジャミングへの耐性、帯域幅の効率的な使用。 CDMA のスペクトル拡散技術により、盗聴者が信号を傍受することがより困難になり、独自の拡散コードにより、干渉やジャミングに対する耐性が得られます。

符号分割多重方式の欠点として、次のようなものがあります。

ユーザー数が増えると、全体的なサービス品質が低下します。
遠近の問題が発生します。
時刻同期が必要です。
CDM では、各ユーザーの送信帯域幅は、ソースのデジタルデータ速度よりも拡大されます。
データ転送速度が遅い。
CDM は複雑です。

アプリケーション

の 符号分割多重化の応用 以下のものが含まれます。

CDM は、いわゆる第 2 世代 (2G) および第 3 世代の 3G ワイヤレス通信で広く使用されています。この技術は、800 MHz および 1.9 GHz 帯域の超高周波 (UHF) 携帯電話システムで使用されています。これは、アナログからデジタルへの変換とスペクトラム拡散技術の組み合わせです。
CDM ネットワーク技術は、複数のデータ信号を組み合わせて、共通の周波数帯域で同時に送信するために使用されます。
この多重化は、第 2 世代および第 3 世代のワイヤレス通信で広く使用されています。
800 MHz および 1.9 GHz 帯域内の UHF (超高周波) 携帯電話システムで使用されます。つまり、これはアナログからデジタルへの変換とスペクトラム拡散技術の両方の組み合わせです。

Q: CDMA はセルラーネットワークでどのように使用されますか?

A: CDMA は、ワイヤレスローカルエリアネットワーク (WLAN) だけでなく、3G および 4G セルラーネットワークでも広く使用されています。この技術により、複数のユーザーが同じ周波数帯域を共有できるため、ネットワークの容量が増加し、通話品質が向上します。

Q: CDMA は衛星通信に使用できますか?

A: はい。CDMA は、限られた帯域幅で複数の信号を同時に送信できるため、衛星通信で使用できます。これにより、衛星通信など、多数の信号を同時に送信する必要がある状況で一般的な選択肢となります。

Q: ダイレクトシーケンス CDMA と周波数ホッピング CDMA の違いは何ですか?

A: ダイレクトシーケンス CDMA (DS-CDMA) は、疑似ランダムバイナリシーケンスを拡散コードとして使用して信号の搬送波を変調します。一方、周波数ホッピング CDMA (FH-CDMA) は、異なる時間に異なる周波数で信号を送信し、受信機はホッピングを使用します。元の信号を再構築するためのパターン。

Q: CDMA はセルラーネットワークでどのように使用されますか?

Q: CDMA は衛星通信に使用できますか?

Q: ダイレクトシーケンス CDMA と周波数ホッピング CDMA の違いは何ですか?

以上、コード分割の概要でした多重化 – 動作中長所、短所、およびアプリケーション。 CDM では、さまざまなデータ信号が結合され、共通の周波数帯域で同時に送信されます。この CDM ネットワーキング技術を使用して、多くのユーザーが単一の通信チャネルを送信できるようになると、この技術は次のように知られます。 CDMA または符号分割多元接続 (CDMA)。ここであなたに質問です。FDM とは何ですか?