Мультиплексирование с кодовым разделением
Мультиплексирование с кодовым разделением(Code Division Multiplexing, CDM) отличается от частотного и временного мультиплексирования. В данном методе все каналы используют один и тот же спектр частот в одно и то же время, но при этом каждый канал имеет свой уникальный код.
CDM основано на расширении спектра (Spread Spectrum). Основная идея расширения спектра заключается в преобразовании информационного сигнала с узкой полосой пропускания в сигнал с широкой полосой пропускания. Достигается это модуляцией информационного сигнала кодом расширения, который полностью независим от информационного сигнала и имеет большую полосу пропускания. В результате модуляции мощность исходного сигнала не изменяется, а распределяется по более широкой полосе пропускания. Другими словами полоса передаваемого сигнала значительно расширяется (расширяется спектр сигнала).
Рис. 3.20 Метод расширения спектра
Коды расширения подбираются так, чтобы сигнал стал шумоподобным. Благодаря этому несколько пользователей могут одновременно использовать одну полосу частот при низкой взаимной интерференции.
При CDM существует еще одно дополнительное требование к кодам расширения: они должны быть независимы друг от друга. Код расширения уникален для каждого передатчика и служит для идентификации соединения. Он представляет собой последовательность из 11, 16, 32, 64 и т. п. бит (их называют чиповыми последовательностями или чипами). Для получения сигнала с расширенным спектром передатчик заменяет каждый бит исходного потока данных на код расширения с помощью операции XOR (исключающего ИЛИ). Далее такой шумоподобный сигнал передается передатчиком в общий канал, через который одновременно передаются сигналы от множества других передатчиков.
Каждый из передаваемых сигналов характеризуется индивидуальным кодом расширения. Приемник знает код расширения передатчика, сигналы которого должен принимать. Это позволяет выделить предназначенный ему сигнал из множества получаемых сигналов. При этом сигналы других передатчиков с другими кодами расширения приемник воспринимает как аддитивный шум.
Рис. 3.21 Мультиплексирование с кодовым разделением
Основное достоинство данного способа мультиплексирования заключается в повышенной защищенности и скрытности передачи данных: не зная кода, невозможно получить сигнал, а в ряде случаев - и обнаружить его присутствие. Изначально это метод использовался в военных приложениях (первая статья по этой теме была опубликована в 1935 г. советским ученым Д.В. Агеевым), а позже стал использоваться в гражданских приложениях. Кроме того, кодовое пространство несравненно более значительно по сравнению с частотной схемой мультиплексирования, что позволяет без особых проблем присваивать каждому передатчику свой индивидуальный код. Основной же проблемой кодового мультиплексирования до недавнего времени являлась сложность технической реализации приемников и необходимость обеспечения точной синхронизации передатчика и приемника для гарантированного получения блока данных.
Используется CDM в основном в сетях мобильной связи. На этом механизме основан метод множественного доступа с кодовым разделением (Code Division Multiple Access,CDMA), именем которого назван стандарт сотовой телефонной связи IS-95a, а также ряд стандартов третьего поколения сотовых систем связи (CDMA2000, WCDMA и др.).