携帯端末の移動性のために、移動体から基地へのリンクを正確に調整できない場合、別のアプローチが必要である。 任意にランダムな開始点に対して直交し、かつ符号空間を十分に利用する署名シーケンスを作成することは数学的に不可能であるため、非同期CDMAシステムでは、拡散シーケンスと呼ばれる固有の「疑似ランダム」または「疑似ノイズ」シーケンスを使用します。 拡散シーケンスは、一見ランダムに見えるが、意図した受信者が決定論的に再生できる2進数のことである。 この拡散シーケンスは、同期CDMAの直交コード（上記の例）と同様に、非同期CDMAのユーザー信号のエンコードとデコードに使用されます。 これらの拡散シーケンスは統計的に相関がなく、多数の拡散シーケンスの和は、（統計学の中心極限定理に従って）ガウス雑音プロセスで近似される多重アクセス干渉（MAI）となる。 ゴールドコードはコード間の相関が低いため、この目的に適した拡散シーケンスの一例である。 すべてのユーザが同じ電力レベルで受信される場合、MAIの分散（例えば、ノイズ電力）はユーザ数に正比例して増加する。 つまり、同期CDMAとは異なり、他のユーザーの信号は、目的の信号に対してノイズとして現れ、ユーザー数に比例して目的の信号にわずかに干渉する。
CDMAのすべての形式は、スペクトラム拡散係数を使用して、受信機が不要な信号を部分的に識別できるようにする。 指定された拡散シーケンスでエンコードされた信号は受信されますが、異なるシーケンス（または同じシーケンスだが異なるタイミングオフセット）の信号は、拡散係数によって減少した広帯域ノイズとして表示されます。 CDM（同期CDMA）、TDMA、またはFDMA受信機は、これらのシステムの直交性により、異なるコード、タイムスロット、または周波数チャネルを使用して、理論的には任意の強い信号を完全に拒否することができます。 しかし、非同期CDMAの場合はそうではなく、不要な信号の除去は部分的にしかできません。 不要な信号の一部または全部が希望する信号よりはるかに強い場合、それを圧倒してしまうのです。 このため、非同期CDMAシステムでは、受信機で見られるさまざまな信号のパワーレベルをほぼ一致させることが一般的な要件となっています。 CDMAセルラーでは、基地局が高速閉ループ電力制御方式を使用して、各移動機の送信電力を厳密に制御しています。
他の技術に対する非同期CDMAの利点 編集
固定周波数スペクトルの効率的な実用化 編集
理論的にはCDMA、TDMAおよびFDMAはまったく同じスペクトル効率ですが、実際にはCDMAの場合の電力制御、TDMAの場合のタイミング、FDMAの場合の周波数生成/フィルタリングなどそれぞれ独自の課題を持っています。
TDMA システムでは、すべてのユーザーの送信時刻を慎重に同期させ、正しいタイムスロットで受信し、干渉を引き起こさないようにしなければなりません。 これは移動環境では完全に制御できないので、各タイムスロットはガードタイムを持たなければならず、ユーザーが干渉する確率は減少するが、スペクトル効率は低下する。
同様に、FDMAシステムは、ユーザーの移動性のために信号スペクトルの予測できないドップラーシフトのために、隣接チャネル間でガードバンドを使用しなければならない。 ガードバンドは、隣接するチャネルが干渉する確率を低減しますが、スペクトルの利用率を低下させます。
Flexible allocation of resourcesEdit
Asynchronous CDMA は、アクティブなユーザーへの拡散シーケンスの割り当てなど、リソースの柔軟な割り当てに大きな利点を提供します。 CDM（同期CDMA）、TDMA、FDMAの場合、同時に使用できる直交コード、タイムスロット、周波数スロットの数がそれぞれ固定されているため、同時ユーザー数という意味での容量が制限されています。 CDM、TDMA、FDMA方式では、割り当て可能な直交コード、タイムスロット、周波数帯域の数が決まっており、電話やパケットデータ通信のバースト性により、十分に利用されていないのが実情です。 非同期CDMAシステムでサポートできるユーザー数には厳密な制限はなく、SIR（信号対干渉比）がユーザー数に反比例して変化するため、望ましいビットエラー確率に支配される実用的な制限に過ぎない。 携帯電話のようなバースト的なトラフィック環境では、非同期CDMAの利点は、性能（ビット誤り率）がユーザー数×使用率で決まる平均値でランダムに変動することが許容されることです。 例えば、半分しか通話しないユーザーが2N人いるとすると、2N人のユーザーは、常に通話するN人のユーザーと同じ平均ビットエラー確率で収容することができるのです。 ここでの重要な違いは、N 人のユーザーが常に話している場合のビットエラー確率は一定ですが、2N 人のユーザーが半分ずつ話している場合はランダムな量（同じ平均値）であるということです。
つまり、非同期 CDMA は、多数の送信機がそれぞれ比較的少量のトラフィックを不定期に生成するモバイル ネットワークに理想的に適しているのです。 CDM（同期 CDMA）、TDMA、および FDMA システムでは、個々の送信機に割り当てられる直交コード、タイムスロット、または周波数チャネルの数が固定されているため、バースト的トラフィックに固有の未使用リソースを回復することができません。 例えば、TDMAシステムにおいてN個のタイムスロットがあり、時間の半分を話す2N人のユーザーがいる場合、時間の半分はN個以上のタイムスロットを使用する必要があるユーザーが存在することになる。 さらに、直交コード、時間スロット、または周波数チャネルのリソースを継続的に割り当てたり解除したりするには、かなりのオーバーヘッドが必要になります。 これに対して、非同期CDMA送信機は、言いたいことがあるときに送信し、ないときは放送を停止するだけで、システムに接続している限り同じ署名シーケンスを維持します。 しかし、スペクトラム拡散技術では、最低限必要な信号の帯域幅よりも数桁大きい伝送帯域幅を使用します。 このようにした最初の理由の一つは、誘導通信システムなどの軍事用途である。 これらのシステムは、安全性や妨害電波に対する耐性から、スペクトラム拡散を使用して設計された。 非同期CDMAは、擬似ランダムコードを使って信号を拡散するため、ある程度のプライバシーが確保されている。このコードにより、スペクトラム拡散信号はランダムまたはノイズのような特性を持つように見える。 受信者は、データのエンコードに使用された擬似乱数列を知らなければ、この伝送を復調することはできない。 また、CDMAは妨害電波にも強い。 妨害信号は、信号を妨害するために利用できるパワーが有限である。 ジャマーは、そのエネルギーを信号の全帯域幅に広げるか、信号全体の一部だけを妨害します。 狭帯域干渉はスペクトラム拡散信号のごく一部にしか影響しないため、情報をあまり失うことなく、ノッチフィルタリングで簡単に除去することができます。 コンボリューション・エンコーディングとインターリーブは、失われたデータの回復を支援するために使用することができます。 CDMA信号は、マルチパスフェージングにも強い。 スペクトラム拡散信号は大きな帯域幅を占めるため、マルチパスによるフェージングが発生するのはそのうちのごく一部です。 CDMAがマルチパス干渉に強いもう一つの理由は、送信された疑似ランダムコードの遅延バージョンが、元の疑似ランダムコードとの相関が低いため、別のユーザーとして現れ、受信機では無視されるからです。 言い換えれば、マルチパスチャネルが少なくとも1チップの遅延を引き起こす限り、マルチパス信号は意図した信号から少なくとも1チップだけ時間的にずれた状態で受信機に到着します。 擬似ランダム符号の相関特性は、このわずかな遅延によってマルチパスが意図した信号と相関しないように見えるため、無視されます。
一部のCDMAデバイスは、システムの性能を向上させるためにマルチパス遅延成分を利用するレーキ受信機を使用しています。 レーキ受信機は、それぞれが異なる経路遅延に調整された複数の相関器からの情報を組み合わせて、最も強い信号の経路遅延に調整された単一の相関器を持つ単純な受信機よりも強い信号のバージョンを生成します。 FDMAおよびTDMAシステムでは、周波数計画が重要な考慮事項です。 異なるセルからの信号が互いに干渉しないように、異なるセルで使用する周波数を慎重に計画する必要があります。 CDMAシステムでは、擬似ランダム符号を用いてチャネル化を行うため、すべてのセルで同じ周波数を使用することができます。 しかし、あるセルからの受信信号が近くのセルからの信号と相関しないように、異なる疑似ランダム・シーケンスを計画する必要があります。 ソフト・ハンドオフにより、携帯電話は2つ以上のセルと同時に通信することができます。 ハンドオフが完了するまでは、最適な信号品質が選択されます。 これは、他のセルラーシステムで利用されているハードハンドオフとは異なります。 ハードハンドオフの場合、携帯電話がハンドオフに近づくと、信号強度が急激に変化することがあります。 これに対し、CDMAシステムではソフトハンドオフが採用されており、検出されないため、より信頼性の高い高品質な信号が提供されます
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