اقرأ في هذا المقال
- ما هو الوصول المتعدد بتقسيم الكود CDMA؟
- أساسيات CDMA
- آلية عمل CDMA
- رموز CDMA والارتباط
- العوامل التي تحدد سعة CDMA
- أنواع كود CDMA
- عملية الانتشار في CDMA
في النظام الخلوي “CDMA” من المهم تقليل التداخل بين القنوات من أجل توسيع سعة القناة، ولهذا الغرض يتم تطبيق “CDMA” باستخدام الشفرة المتعامدة على الوصلة الهابطة، ومع ذلك من الصعب تطبيق الطريقة على الوصول المتعدد للوصلة الصاعدة، حيث يظهر التداخل بين القنوات عند فقدان التزامن.
ما هو الوصول المتعدد بتقسيم الكود CDMA؟
الوصول المتعدد بتقسيم الكود “CDMA”: هي تقنية اتصال تتيح لعدة مستخدمين التواصل في وقت واحد عبر تردد واحد، كما يتم تحقيق ذلك من خلال استخدام شفرات التمديد، حيث يتم توزيع بت بيانات واحدة على سلسلة أطول من البتات المرسلة، كما يجب اختيار هذه الرموز المعروفة باسم تسلسلات الشرائح بعناية بحيث يمكن “توزيع” البيانات بشكل صحيح عند جهاز الاستقبال، وتُعرف هذه الرموز باسم الرموز المتعامدة .
في نظام “CDMA” وباستخدام الكود المتعامد بدون التزامن، لا يظهر التداخل بين القنوات حتى في حالة فقدان التزامن، وفي الوصول المتعدد للوصلة الصاعدة بدون التحكم في قدرة المرسل للخبو تنخفض خاصية معدل الخطأ في البتات “BER”، بسبب التداخل بين القنوات في نظام “CDMA” باستخدام شفرة التتابع “M”.
وكذلك في نظام “CDMA” باستخدام كود “Walsh” المتعامد مع التزامن، وخصائص معدل الخطأ في البتات “BER” في نظام “CDMA” الذي يستخدم الشفرة المتعامدة بدون تزامن هي نفسها الموجودة في حالة المحطة الواحدة، أي بدون تداخل بين القنوات.
- “CDMA” هي اختصار لـ “Code Division Multiple Access”.
- “BER” هي اختصار لـ “Bit Error Rate”.
أساسيات CDMA:
يتم تعيين تسلسل رقاقة لكل مستخدم، وهذا مجرد تسلسل من البتات، حيث في أبسط أشكاله يتضمن فك التشفير حساب المنتج النقطي لتيار البتات المُستقبَل بتتابع الانتشار لمستخدم واحد، كما أنّه عندما تصل الإشارات إلى جهاز الاستقبال من مستخدمين مختلفين، فإنّها تضاف خطياً، على الرغم من استعمال “DSSS”، فإنّه من غير الممكن فك شفرة إشارة ما لم يتم استعمال كود الانتشار الصحيح في المستقبل، وباستخدام “CDMA”، من الضروري التأكد من أنّ الحد الأدنى من التداخل المتبادل يكون بين المستعملين المختلفين الذين ينتقلون إلى محطة أساسية.
لتحقيق الحد الأدنى من مستويات التداخل يجب استعمال أكواد الانتشار المتعامدة، ولإنّها متعامدة فإنّ إشارات “CDMA” المختلفة قادرة على العمل مع القليل من التداخل المتبادل، كما تُعتمد أكواد انتقال “CDMA” لزيادة عرض النطاق الترددي للإشارة وذلك للحصول على فوائد اتصالات الطيف المنتشر، لكن تقليل التداخل المتبادل يتطلب أن تكون الرموز متعامدة.
- “DSSS” هي اختصار لـ “Direct Sequence Spread Spectrum”.
آلية عمل CDMA:
يسمح “CDMA” بما يصل إلى “61 مستخدماً” متزامناً في قناة “1.2288 ميجا هرتز” من خلال معالجة كل حزمة صوتية برمزين “PN”، وهناك “64 رمز Walsh” متاحاً للتمييز بين المكالمات والحدود النظرية، كما ستعمل حدود التشغيل وقضايا الجودة على تقليل الحد الأقصى لعدد المكالمات الأقل إلى حد ما من هذه القيمة، كما يمكن تعديل العديد من النطاقات الأساسية المختلفة “للإشارات” برموز انتشار مختلفة على نفس الناقل للسماح بدعم العديد من المستخدمين المختلفين.
باستخدام رموز متعامدة مختلفة يكون التداخل بين الإشارات ضئيلاً، وعلى العكس من ذلك عندما يتم استقبال إشارات من عدة محطات متحركة، فإنّ المحطة الأساسية قادرة على عزل كل منها، لأنّ لها رموز انتشار متعامدة مختلفة، حيث أثناء التكاثر يتم خلط إشارات جميع المستخدمين، لكنّه بذلك تستخدم نفس الرمز الذي تم استخدامه في وقت إرسال الجانب المستلم، كما يمكن إنتاج إشارة كل مستخدم فقط.
رموز CDMA والارتباط:
يرتبط مفهوم “CDMA” على حقيقة أنّ تسلسل البيانات يتم ضربه من خلال رمز أو تسلسل ينتشر، ممّا يزيد من عرض النطاق الترددي للإشارة، ثم يتم استخدام نفس شفرة الانتشار أو التسلسل داخل جهاز الاستقبال لاستخراج البيانات المطلوبة، وفقط عند استخدام الرمز المطلوب تظهر البيانات المطلوبة من الإشارة، وتسمى عملية استخراج البيانات الارتباط، وعند استخدام رمز مماثل تماماً لتلك المستخدمة في جهاز الإرسال، يُعد هناك ارتباطاً واحداً ويتم استخراج البيانات.
عند استخدام كود نشر لا يرتبط فلن يتم استخراج البيانات وستظهر مجموعة مختلفة من البيانات، وهذا يعني أنّه من الضروري استخدام نفس شفرة الانتشار داخل المرسل والمستقبل لاستخراج البيانات، وعند اعتمادها في الاتصالات السرية مع طيف انتشار متسلسل مباشر، فإنّ رموز “CDMA” لتطبيقات الاتصالات ليست مطلوبة لتوفير أمان المكالمات بقدر ما هو مطلوب، وبدلاً من ذلك تكون رموز “CDMA” تفرداً لتمكين تحديد هوية المكالمة، كما يجب ألّا ترتبط رموز “CDMA” بأكواد أخرى أو إصدار مزاح زمنياً لنفسه للحصول على الأداء الأمثل.
رموز الانتشار: هي عبارة عن ضوضاء مثل الرموز العشوائية الزائفة، وقد تم تصميم رموز القنوات لتحقيق أقصى فصل من بعضها البعض، ويتم ترتيب رموز تعريف الخلية بحيث لا ترتبط بأكواد أخرى من تلقاء نفسها.
العوامل التي تحدد سعة CDMA:
- كسب المعالجة.
- عامل نشاط الصوت.
- كفاءة إعادة استخدام التردد.
السعة في “CDMA” مناسبة، كما تحتوي على جميع المستعملين في كل تردد ويتم فصل المستخدمين عن طريق الكود، وهذا يدل على أنّ “CDMA” يمكن أن يتفعل في وجود ضوضاء وتداخل، وكذلك تستعمل الخلايا المجاورة نفس الترددات، ممّا يعني عدم إعادة استعمالها.
ملاحظة:“SNR” هي اختصار لـ “Signal to Noise Ratio”.
الطرق المركزية في CDMA:
- النطاق المستخدم في “CDMA” هو “824 ميجاهرتز” إلى “894 ميجاهرتز”.
- تردد قناة مقسمة إلى قنوات رمز.
- “1.25 ميجاهيرتز” من قناة “FDMA” مقسمة إلى “64 قناة رمز”.
ملاحظة: “FDMA” هي اختصار لـ “Frequency Division Multiple Access”.
أنواع كود CDMA:
أولاً: أكواد PN:
يمكن إنشاء أكواد الأرقام العشوائية الزائفة أي الضوضاء الغير موجودة أو رمز “PN” بسهولة بالغة، كما سيتم جمع هذه الرموز إلى الصفر خلال فترة زمنية، وعلى الرغم من أنّ التسلسل حتمي بسبب الطول المحدود لسجل التحول الخطي المستخدم لإنشاء التسلسل، إلّا أنّها توفر رمز “PN” يمكن استخدامه داخل نظام “CDMA”؛ لتوفير شفرة الانتشار المطلوبة.
كما يتم اعتمادها في العديد من الأنظمة، حيث يوجد عدد كبير جداً يمكن استعماله، وتتمثل إحدى ميزات رموز “PN” في أنّه إذا تم تغيير نفس الإصدارات من رمز “PN”، فإنّها تصبح متعامدة تقريباً، ويمكن استخدامها كرموز متعامدة تقريباً داخل نظام “CDMA”.
- “PN” هي اختصار لـ “Pseudo Noise”.
ثانياً: رموز متعامدة حقاً:
إنّ رمزين متعامدين إذا تم ضربهما معاً يتم إضافة النتيجة خلال فترة زمنية مجموعها إلى الصفر، فعلى سبيل المثال عند ضرب الرموز “1 -1 -1 1″ و”1 -1 1 -1” معاً، يتم الحصول على “1 1 -1 -1″، ممّا يعطي المجموع صفراً، رمثال على مجموعة الرموز المتعامدة هي رموز “Walsh” المستخدمة في نظام “IS95 / CDMA 2000“.
عملية الانتشار في CDMA:
يتم تنسيق استعمالات “UMTS” أو “WCDMA” بحيث يتم تحقيق عملية الانتشار من خلال الجمع المباشر لمعلومات النطاق الأساسي مع الشفرة الثنائية ذات معدل الرقاقة العالية، والرقم المعروف باسم عامل الانتشار هو نسبة الرقائق إلى معدل معلومات النطاق الأساسي، كما تختلف عوامل الانتشار من 2^2 إلى 9^2 في “FDD UMTS”.
تلعب أكواد التوزيع المتعامدة المستخدمة في “CDMA” دوراً حيوياً في ضمان الحصول على أقصى قدر من الكفاءة وعدد المستخدمين، كما يتيح استعمال الرموز المتعامدة ضد الرموز العشوائية زيادة مفيدة في فعالية النظام، ممّا يقلل من التداخل المتبادل بين المستخدمين.
- “UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System”.
- “FDD” هي اختصار لـ “Frequency Division Duplexing”.
- “WCDMA” هي اختصار لـ “Wideband Code Division Multiple Access”.
