Alla former av CDMA använder spridningsfaktorn i spektrumet för att göra det möjligt för mottagarna att delvis diskriminera mot oönskade signaler. Signaler som är kodade med de angivna spridningssekvenserna tas emot, medan signaler med andra sekvenser (eller samma sekvenser men med olika tidsförskjutningar) visas som bredbandsbrus som reduceras av spridningsfaktorn.
Då varje användare genererar MAI är kontroll av signalstyrkan en viktig fråga för CDMA-sändare. En CDM- (synkron CDMA), TDMA- eller FDMA-mottagare kan i teorin helt avvisa godtyckligt starka signaler som använder olika koder, tidsluckor eller frekvenskanaler på grund av ortogonaliteten hos dessa system. Detta gäller inte för asynkron CDMA; avvisningen av oönskade signaler är endast partiell. Om någon eller några av de oönskade signalerna är mycket starkare än den önskade signalen kommer de att överrösta den. Detta leder till ett allmänt krav i alla asynkrona CDMA-system att de olika signaleffektnivåerna ungefärligen skall motsvara de olika signalnivåer som ses i mottagaren. I CDMA-cellulärsystem använder basstationen ett snabbt system med sluten effektstyrning för att noggrant kontrollera varje mobils sändningseffekt.
Fördelar med asynkron CDMA jämfört med andra teknikerEdit
Effektivt praktiskt utnyttjande av det fasta frekvensspektrumetEdit
I teorin har CDMA, TDMA och FDMA exakt samma spektraleffektivitet, men i praktiken har var och en av dem sina egna utmaningar – effektreglering när det gäller CDMA, tidsstyrning när det gäller TDMA och frekvensgenerering/filtrering när det gäller FDMA.
TDMA-system måste noggrant synkronisera sändningstiderna för alla användare för att säkerställa att de tas emot i rätt tidslucka och inte orsakar störningar. Eftersom detta inte kan kontrolleras perfekt i en mobil miljö måste varje tidslucka ha en bevakningstid, vilket minskar sannolikheten för att användarna kommer att störa, men minskar den spektrala effektiviteten.
På samma sätt måste FDMA-system använda ett bevakningsband mellan intilliggande kanaler, på grund av den oförutsägbara dopplerförskjutningen av signalspektrumet på grund av användarnas rörlighet. Skyddsbanden minskar sannolikheten för att intilliggande kanaler stör varandra, men minskar utnyttjandet av spektrumet.
Flexibel tilldelning av resurserRedigera
Asynkron CDMA erbjuder en viktig fördel när det gäller flexibel tilldelning av resurser, dvs. tilldelning av spridningssekvenser till aktiva användare. När det gäller CDM (synkron CDMA), TDMA och FDMA är antalet samtidiga ortogonala koder, tidslägen respektive frekvensslägen fasta, vilket innebär att kapaciteten i form av antalet samtidiga användare är begränsad. Det finns ett fast antal ortogonala koder, tidsluckor eller frekvensband som kan tilldelas för CDM-, TDMA- och FDMA-system, som fortfarande är underutnyttjade på grund av att telefoni och paketerade dataöverföringar är av burstkaraktär. Det finns ingen strikt gräns för hur många användare som kan stödjas i ett asynkront CDMA-system, utan endast en praktisk gräns som styrs av den önskade bitfelssannolikheten eftersom SIR (signal-till-störningsförhållandet) varierar omvänt med antalet användare. I en miljö med språngvis trafik som mobiltelefoni är fördelen med asynkron CDMA att prestandan (bitfelsfrekvensen) tillåts fluktuera slumpmässigt, med ett medelvärde som bestäms av antalet användare gånger den procentuella utnyttjandegraden. Antag att det finns 2N användare som bara pratar halva tiden, då kan 2N användare tas emot med samma genomsnittliga bitfelssannolikhet som N användare som pratar hela tiden. Den viktigaste skillnaden här är att bitfelssannolikheten för N användare som pratar hela tiden är konstant, medan den är en slumpmässig storhet (med samma medelvärde) för 2N användare som pratar halva tiden.
Med andra ord är asynkron CDMA idealisk för ett mobilt nät där ett stort antal sändare var och en genererar en relativt liten mängd trafik med oregelbundna intervaller. CDM- (synkron CDMA), TDMA- och FDMA-system kan inte återvinna de underutnyttjade resurserna som är inneboende i den burstartade trafiken på grund av det fasta antalet ortogonala koder, tidsluckor eller frekvenskanaler som kan tilldelas enskilda sändare. Om det till exempel finns N tidsluckor i ett TDMA-system och 2N användare som talar hälften av tiden, kommer det under hälften av tiden att finnas mer än N användare som behöver använda mer än N tidsluckor. Dessutom skulle det kräva betydande overheadkostnader för att kontinuerligt tilldela och avlägsna resurser för ortogonal kod, tidsfält eller frekvenskanaler. Som jämförelse sänder asynkrona CDMA-sändare helt enkelt när de har något att säga och går ur sändning när de inte har något att säga, och behåller samma signatursekvens så länge de är anslutna till systemet.
Spread-spectrum-egenskaper hos CDMAEdit
De flesta moduleringsscheman försöker minimera bandbredden hos denna signal eftersom bandbredd är en begränsad resurs. Spridningsspektrumtekniker använder dock en överföringsbandbredd som är flera storleksordningar större än den minsta erforderliga signalbandbredden. Ett av de första skälen till att göra detta var militära tillämpningar, inklusive styr- och kommunikationssystem. Dessa system utformades med hjälp av spritt spektrum på grund av dess säkerhet och motståndskraft mot störningar. Asynkron CDMA har en viss nivå av sekretess inbyggd eftersom signalen sprids med hjälp av en pseudo slumpmässig kod; denna kod gör att signalerna i det spridda spektrumet ser slumpmässiga ut eller har brusliknande egenskaper. En mottagare kan inte demodulera denna överföring utan att känna till den pseudotillfälliga sekvens som används för att koda data. CDMA är också motståndskraftig mot störningar. En störningssignal har endast en begränsad mängd kraft tillgänglig för att störa signalen. Störsändaren kan antingen sprida sin energi över hela signalens bandbredd eller störa endast en del av hela signalen.
CDMA kan också effektivt avvisa smalbandig störning. Eftersom smalbandig störning endast påverkar en liten del av signalen med spridd spektrum kan den lätt avlägsnas genom notchfiltrering utan större informationsförlust. Konvolutionskodning och interleaving kan användas för att hjälpa till att återskapa denna förlorade data. CDMA-signaler är också motståndskraftiga mot multipath fading. Eftersom signalen med spridda spektrum upptar en stor bandbredd är det bara en liten del av denna som vid varje given tidpunkt kommer att utsättas för fläckar på grund av multipath. Liksom smalbandsinterferensen kommer detta att leda till endast en liten förlust av data och kan övervinnas.
En annan anledning till att CDMA är motståndskraftig mot flervägsinterferens är att de fördröjda versionerna av de överförda pseudotillfälliga koderna kommer att ha en dålig korrelation med den ursprungliga pseudotillfälliga koden, och kommer därför att framstå som en annan användare, som ignoreras av mottagaren. Med andra ord, så länge som flervägskanalen orsakar minst ett chip av fördröjning kommer flervägssignalerna att anlända till mottagaren på ett sådant sätt att de är tidsmässigt förskjutna med minst ett chip från den avsedda signalen. Korrelationsegenskaperna hos de pseudo slumpmässiga koderna är sådana att denna lilla fördröjning gör att flervägskanalen verkar okorrelerad med den avsedda signalen, och den ignoreras därför.
Vissa CDMA-apparater använder en rake-mottagare, som utnyttjar flervägsfördröjningskomponenter för att förbättra systemets prestanda. En rake-mottagare kombinerar informationen från flera korrelatorer, var och en inställd på en annan vägfördröjning, vilket ger en starkare version av signalen än en enkel mottagare med en enda korrelation inställd på vägfördröjningen för den starkaste signalen.
Frekvensåteranvändning är förmågan att återanvända samma radiokanalsfrekvens på andra cellplatser inom ett mobilt system. I FDMA- och TDMA-systemen är frekvensplanering en viktig aspekt. De frekvenser som används i olika celler måste planeras noggrant för att säkerställa att signaler från olika celler inte stör varandra. I ett CDMA-system kan samma frekvens användas i varje cell, eftersom kanalisering sker med hjälp av pseudo slumpmässiga koder. Genom att återanvända samma frekvens i varje cell elimineras behovet av frekvensplanering i ett CDMA-system; planeringen av de olika pseudotillfälliga sekvenserna måste dock göras för att säkerställa att den mottagna signalen från en cell inte korrelerar med signalen från en närliggande cell.
Då intilliggande celler använder samma frekvenser har CDMA-system möjlighet att utföra soft hand-offs. Soft hand-offs gör det möjligt för mobiltelefonen att kommunicera samtidigt med två eller flera celler. Den bästa signalkvaliteten väljs tills överlämningen är klar. Detta skiljer sig från hårda överlämningar som används i andra cellulära system. När mobiltelefonen närmar sig en överlämning kan signalstyrkan i en situation med hård överlämning variera plötsligt när mobiltelefonen närmar sig en överlämning. CDMA-system använder däremot mjuk överlämning, som är omöjlig att upptäcka och ger en mer tillförlitlig och högkvalitativ signal.