الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة متعدد الناقلين

الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة متعدد الحاملات ( MC-CDMA ) هو نظام وصول متعدد يستخدم في أنظمة الاتصالات القائمة على OFDM ، مما يسمح للنظام بدعم العديد من المستخدمين في نفس الوقت على نفس نطاق التردد.

تقوم تقنية MC-CDMA بتوزيع رمز المستخدم في نطاق التردد. أي أن كل رمز يُنقل عبر عدة موجات حاملة فرعية متوازية، ولكنه يُزاح طوريًا (عادةً 0 أو 180 درجة) وفقًا لقيمة رمزية. تختلف القيم الرمزية باختلاف الموجة الحاملة الفرعية والمستخدم. يقوم جهاز الاستقبال بدمج جميع إشارات الموجات الحاملة الفرعية، من خلال ترجيحها لتعويض تفاوت قوة الإشارة وإلغاء الإزاحة الرمزية. يستطيع جهاز الاستقبال فصل إشارات المستخدمين المختلفين، لأن لكل منها قيم رمزية مختلفة (مثل القيم المتعامدة).

بما أن كل رمز بيانات يشغل نطاق ترددي أوسع بكثير (بالهرتز) من معدل البيانات (بالبت/ثانية)، فإن نسبة الإشارة إلى الضوضاء بالإضافة إلى التداخل (إذا تم تعريفها على أنها قدرة الإشارة مقسومة على إجمالي الضوضاء بالإضافة إلى قدرة التداخل في نطاق الإرسال بأكمله) أقل من 0  ديسيبل أمر ممكن.

إحدى طرق تفسير MC-CDMA هي اعتبارها إشارة CDMA ذات التسلسل المباشر ( DS-CDMA )، والتي يتم إرسالها بعد معالجتها من خلال تحويل فورييه السريع العكسي (FFT ).

تعاني وصلات الراديو اللاسلكية من تداخل القنوات الانتقائي للتردد. فإذا انقطعت الإشارة على إحدى الموجات الحاملة الفرعية، فإنه لا يزال من الممكن إعادة بنائها من الطاقة المستلمة عبر الموجات الحاملة الفرعية الأخرى.

في وصلة الإرسال الهابطة (محطة أساسية واحدة تُرسل إلى طرفية واحدة أو أكثر)، يُختزل نظام MC-CDMA عادةً إلى تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الشفرة متعددة الموجات الحاملة. يمكن مزامنة جميع إشارات المستخدم بسهولة، وتخضع جميع الإشارات على موجة حاملة فرعية واحدة لنفس خصائص قناة الراديو. في هذه الحالة، يتمثل التنفيذ المُفضّل للنظام في أخذ N بت من المستخدم (ربما لوجهات مختلفة، ولكن ليس بالضرورة)، وتحويلها باستخدام تحويل والش هادامارد ، متبوعًا بتحويل فورييه العكسي السريع (IFFT).

توجد عدة احتمالات بديلة لكيفية حدوث هذا الانتشار في مجال التردد، مثل استخدام رمز PN طويل وضرب كل رمز بيانات، d _i ، على حامل فرعي بواسطة شريحة من رمز PN، c _i ، أو باستخدام رموز PN قصيرة ونشر كل رمز بيانات بواسطة رمز PN فردي - أي يتم ضرب _{d i} بكل c _i ويتم وضع المتجه الناتج على N _freq حامل فرعي، حيث N _freq هو طول رمز PN.

بمجرد حدوث انتشار نطاق التردد وتخصيص القيم لجميع الموجات الحاملة الفرعية OFDM ، يتم بعد ذلك تعديل OFDM باستخدام IFFT لإنتاج رمز OFDM ؛ ثم تتم إضافة فاصل الحماية OFDM ؛ وإذا كان الإرسال في اتجاه الوصلة الهابطة، يتم جمع كل هذه الرموز الناتجة معًا قبل الإرسال.

يقوم شكل بديل من أشكال CDMA متعدد الحاملات ، يسمى MC-DS-CDMA أو MC/DS-CDMA، بنشر الإشارة في المجال الزمني، بدلاً من المجال الترددي في حالة MC-CDMA - في الحالة الخاصة التي يكون فيها حامل واحد فقط، يعود هذا إلى DS-CDMA القياسي .

في حالة MC-DS-CDMA حيث تُستخدم تقنية OFDM كنمط تعديل، يتم توزيع رموز البيانات على الموجات الحاملة الفرعية بشكل زمني عن طريق ضرب رقائق رمز PN برمز البيانات على الموجة الحاملة الفرعية. على سبيل المثال، لنفترض أن رقائق رمز PN تتكون من {1، -1} وأن رمز البيانات على الموجة الحاملة الفرعية هو -j . سيكون الرمز الذي يتم تعديله على تلك الموجة الحاملة، بالنسبة للرمزين 0 و1، هو -j للرمز 0 و+ j للرمز 1.

من الممكن أيضًا الانتشار ثنائي الأبعاد في كل من نطاقي التردد والزمن، ومن المخططات التي تستخدم الانتشار ثنائي الأبعاد VSF-OFCDM (والتي تعني تعدد الإرسال بتقسيم رمز التردد المتعامد ذو عامل الانتشار المتغير)، والذي تستخدمه NTT DoCoMo لنظامها الأولي من الجيل الرابع .

كمثال على كيفية عمل الانتشار ثنائي الأبعاد على VSF-OFCDM ، إذا أخذنا رمز البيانات الأول، d ₀ ، وعامل انتشار في المجال الزمني، SF _time ، بطول 4، وعامل انتشار في المجال الترددي، SF _frequency، بطول 2، فسيتم ضرب رمز البيانات، d ₀ ، برموز PN في المجال الترددي بطول 2 ووضعه على الحاملات الفرعية 0 و1، ثم سيتم ضرب هذه القيم على الحاملات الفرعية 0 و1 برمز PN في المجال الزمني بطول 4 وإرسالها على رموز OFDM 0 و1 و2 و3. ^{[ 1 ]}

حققت شركة NTT DoCoMo  بالفعل سرعات نقل بيانات تصل إلى 5 جيجابت/ثانية لأجهزة استقبال تسير بسرعة 10  كم/ساعة باستخدام نظامها الأولي لتقنية الجيل الرابع في  قناة عرضها 100 ميجاهرتز. ويستخدم هذا النظام الأولي أيضًا تكوين MIMO للهوائيات 12×12 ، بالإضافة إلى ترميز توربو لتصحيح الأخطاء. ^{[ 2 ]}

ملخص

1. تقنية OFDMA مع نشر التردد (MC-CDMA)
2. OFDMA مع انتشار الوقت ( MC-DS-CDMA و MT-CDMA )
3. OFDMA مع كل من الانتشار الزمني والترددي ( OFCDMA )

• OFDMA ، وهو نظام وصول متعدد بديل لأنظمة OFDM، حيث يتم فصل إشارات المستخدمين المختلفين في مجال التردد عن طريق تخصيص موجات حاملة فرعية مختلفة لمستخدمين مختلفين.

• N. Yee, JPMG Linnartz and G. Fettweis, "Multi-Carrier CDMA in internal wireless radio Networks", IEEE Personal Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC) Int. Conference, Sep 1993, Yokohama, Japan, pp.  109–113 (1993: أول ورقة بحثية تقترح النظام واسم MC-CDMA)
• ك. فازل ول. بابكي، "حول أداء نظام الاتصالات المتنقلة بتقنية CDMA/OFDM المشفرة بالتفاف"، المؤتمر الدولي للاتصالات اللاسلكية الشخصية الداخلية والمتنقلة (PIMRC) التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، سبتمبر 1993، يوكوهاما، اليابان، الصفحات  468-472
• أ. شولي، أ. براجال، وس. جوردان، "تقنيات الحامل المتعدد المتعامد المطبقة على أنظمة CDMA ذات الطيف المنتشر بالتسلسل المباشر"، في وقائع المؤتمر العالمي للاتصالات (GLOBECOM'93)، الصفحات  1723-1728، هيوستن، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية، نوفمبر 1993.
• N.Yee، JPMG Linnartz و G. Fettweis، "Multi-Carrier-CDMA in indoor wireless networks"، IEICE Transaction on Communications، اليابان، المجلد E77-B، العدد 7، يوليو 1994، الصفحات  900-904.
• JPMG Linnartz، "تحليل أداء MC-CDMA المتزامن في قنوات رايلي المتنقلة مع كل من التأخير وانتشار دوبلر"، IEEE VT، المجلد 50، العدد 6، نوفمبر 2001، الصفحات 1375-1387. PDF
• ك. فاضل وس. كايزر، أنظمة متعددة الموجات الحاملة وأنظمة الطيف المنتشر: من OFDM وMC-CDMA إلى LTE وWiMAX ، الطبعة الثانية، جون وايلي وأولاده، 2008، ISBN 978-0-470-99821-2.
• أنظمة برمجيات هيوز، الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة متعدد الناقلات ، مارس 2002.
• المركز الألماني للفضاء، معهد الاتصالات والملاحة، ورشة عمل حول تاريخ الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة متعدد الموجات الحاملة (MC-CDMA) والطيف المنتشر متعدد الموجات الحاملة ، نوفمبر 2006.
• موقع مرجعي للاتصالات اللاسلكية، قسم حول MC-CDMA ، 2001.