CDMA и OFDMA, разница в кодировании CDMA и OFDMA Опции

[alexast]

Уважаемые коллеги!
Внесите, пожалуйста, ясность для моего понимания логики разницы двух способов кодирования информации CDMA и OFDMA.
Для того чтобы понять вопрос попробую сформулировать направление мысли:
1. Оба стандарта относятся к категори широкополосных стандартов. Давайте определимся с определением широкополосности.
2. Для OFDMA применяются ортогональные частоты. Здесь более менее ясно, почему потом в этой широкополосности их можно разделить. В стандарте CDMA или WCDMA (на разнице можно будет остановиться потом) применяются коды, которые будучи промодулированными сигналом могут быть потом декодированы.
Теперь вопросы:
Для стандарта CDMA как я понимаю эти коды тоже как сигналы ортогональны по этой причине их и можно декодировать, правильно ли?
При чём здесь шумоподобность сигнала, из чего она вытекает?
Далее думаю вопросы будут возникать по ходу дискуссии – обсуждению.
Заранее спасибо с уважением Алексей.

[Serg76]

2 связист, sup-sup
Видимо, в этой сложившейся ситуации без третьей силы здесь не обойтись. Кто бы согласился на роль третейского судьи?
Гуру откликнетесь !!!

[связист]

В телефонный канал мы тоже можем засунуть OFDM с 32 поднесущими, к примеру, в полосе (то же, к примеру) 3200 Гц. В этом случае длительность символа будет 10 мс (шаг частот 100 Гц, она же и символьная скорость без guard). Чтобы обеспечить скорость 56000 бит/с нужно каждую поднесущую закодировать 17.5 битами, что и даст скорость = 100*32*17.5 = 56000.
И это будет широкополосный канал, так как произведение длины символа (0.01) на полосу (3200) = 32, что значительно больше единицы. Если модем использует узкополосную модуляцию, то длительность символа будет меньше одной милисекунды.

Это ошибочно считать в данном случае OFDM сигнал широкополосным. Ошибка состоит в том, то вы длительность символа умножаете на общую полосу частот. А надо умножать на полосу частот одного подканала, так как OFDM представляет собой несколько параллельных узкополосных подканалов. И каждый подканал является узкополосным каналом. В Вашем примере полоса частот каждого подканала будет 100 Гц. А база при этом получается 100Гц*0,01с = 1.

[sup-sup]

Это ошибочно считать в данном случае OFDM сигнал широкополосным. Ошибка состоит в том, то вы длительность символа умножаете на общую полосу частот. А надо умножать на полосу частот одного подканала, так как OFDM представляет собой несколько параллельных узкополосных подканалов. И каждый подканал является узкополосным каналом. В Вашем примере полоса частот каждого подканала будет 100 Гц. А база при этом получается 100Гц*0,01с = 1.

OFDM нельзя представлять отдельными подканалами, так как они ортогональны (они взаимосвязаны), что применяется для максимального уплотнения. Да и, много поднесущих - это всего лишь способ модуляции, которых можно еще понапридумывать так, чтобы увеличить базу сигнала. Широкая полоса, возможно, в первую очередь, или чаще всего, применяется для повышения помехоустойчивости, но в случае с OFDM применяется для повышения скорости, хотя никто не запрещает применить избыточность.

Сообщение отредактировал sup-sup - Nov 21 2010, 19:44

[связист]

OFDM нельзя представлять отдельными подканалами, так как они ортогональны (они взаимосвязаны), что применяется для максимального уплотнения. Да и, много поднесущих - это всего лишь способ модуляции, которых можно еще понапридумывать так, чтобы увеличить базу сигнала. Широкая полоса, возможно, в первую очередь, или чаще всего, применяется для повышения помехоустойчивости, но в случае с OFDM применяется для повышения скорости, хотя никто не запрещает применить избыточность.

Почему это нельзя представлять OFDM отдельными подканалами? Это тоже не верно. OFDM можно представлять отдельными подканалами. А тот факт, что многие поднесуще одновременно демодулируются при помощи одного преобразования Фурье это всего лишь удобная техническая реализация. Никто не мешает выделять каждый подканал и обрабатывать его отдельно. То, что подканалы ортогональны, означает только то, что на некотором временном интервале, модемные символы не мешают друг другу. Это не значит, что их обязательно надо демодулировать все вместе. И это не значит, что сигнал стал широкополосным.

[sup-sup]

Почему это нельзя представлять OFDM отдельными подканалами? Это тоже не верно. OFDM можно представлять отдельными подканалами. А тот факт, что многие поднесуще одновременно демодулируются при помощи одного преобразования Фурье это всего лишь удобная техническая реализация. Никто не мешает выделять каждый подканал и обрабатывать его отдельно. То, что подканалы ортогональны, означает только то, что на некотором временном интервале, модемные символы не мешают друг другу. Это не значит, что их обязательно надо демодулировать все вместе. И это не значит, что сигнал стал широкополосным.

Это будет уже не совсем OFDM. Который, как я полагаю, все-таки так и сформировался на базе кодирования в частотной области, затем получения сигнала во времени с помощью обратного FFT. И по-другому все это делать, значит потратить больше ресурсов.
И сигнал OFDM - это целостный сигнал, по-отдельности можно принимать его, если предположить как частный случай, один дорогой передатчик и множество дешевых приемников (несимметричный канал) и наоборот. В этом случае можно рассматривать каждый подканал отдельно. Скорее всего, это невыгодно, так как получится плохая частотная избирательность, если затухание между подканалами будет отличаться (так как передатчики в разных местах), нужна будет дополнительная фильтрация и такого уплотнения уже не будет. А OFDM выгоден именно если уровни поднесущих не сильно отличаются по уровню, что характерно для связи точка-точка, то есть один канал связи, который и надо рассматривать как один широкополосный.

Сообщение отредактировал sup-sup - Nov 21 2010, 20:46

[Tpeck]

Широкополосный сигнал - это такой у которого B=T*F>>1, где Т - длительность сигнала, F-полоса сигнала, B-база сигнала.
Шумоподобным сигналом - может считаться сигнал с большой базой.
Для этого необходимо, чтобы СПМ сигнала на входе приемного сигнала, была меньше СПМ шума.
СПМ-спектральная плотность мощности.
OFDM - это набор узкополосных поднесущих. Чаще всего OFDM используют для передачи на высоких скоростях, т.к. её структура позволяет позволяет достаточно просто подавлять МСИ. Теперь, зная что OFDM используется для передачи на высоких скоростях прикинимь энергетику сигнала. На каждой поднесущей ,кроме пилотных, передается информационные биты, даже если используется модуляция типа ФМ2 и кодирование со скоростью 1/2, то минимальное отношение SNR для поднесушей 3-4 ДБ. О какой шумоподобности можно говорить в таком случае?
Но OFDM можно сделать шумоподобным, но тогда теряется его основное преимущество, легкость устранения МСИ.

[bahurin]

воооооооот...... А что же Вы пишите тогда: "а в CDMA сигналы ортогональны во времени, но на одной частоте". Наверное, ошиблись. Бывает.

Ничего я не ошибся. Просто или вы не понимаете (в чем я сильно сомневаюсь), или троллите. В ТDMA сигналы ортогональный во времени, потому что они во времени не перекрываюся, и в каждый момент t передается только один канал. В СDMA в любой момент t передаются сразу все каналы, но они тоже ортогональны (точнее почти ортогональны, поскольку взаиманая корреляция все равно есть, но мала). При этом сигналы CDMA ортогональны во времени (поскольку корреляционная функция R(t) зависит от времени).

Теперь спор разгорелся не на шутку и надо разделить понятия.

Широкополосными сигналами называют сигналы чья полоса составляет некий процент от центральной частоты (если не ошибаюсь 10%). В этом смысле любой сигнал может быть широкополосным, даже АМ в полосе 1 кГц, если ее передать на несущей 2 кГц, тогда полоса будет составлять 50% от несущей и сигнал можно считать широкополосным. Также можно сделать широкополосным сигнал OFDM и CDMA, как собственно можно сделать их и узкополосными в соотвествии с этим определением. Согласитесь, определение широкополосности как % полосы от несущей не говорит о сигнале ровным счетом ничего.

Сложными сигналами назвают сигналы, у которых произведение эффективной длительности на эффективную полосу частот больше 1. Это определение безотносительно к частоте и полосе. Тогда можно четко сказать, что АМ - простой сигнал, а OFDM и CDMA - сложные сигналы.

Теперь о шумоподобности. Открываю "Варакин Системы связи с шумпоподобными сигналами" и на первой же странице читаю: Шумомоподобными сигналами называют сигналы у которых ширина спектра на длительность много больше 1. Строчкой ниже он говорит о том, что шумоподобные сигналы также называют сложными. Но это еще не все. Если ввести сокращение для шумоподобного сигнала ШПС, то вполне себе можно прочитать это сокращение как широкополосный сигнал, что собственно и приводит к этой путанице и часто можно встерить еще один знак равенства: сложный сигнал = широкополосный сигнал (что кстати само по себе вполне логично, поскольку у сложного сигнала полоса на единицу длительности всегда больше еденицы). Однако этот знак равенства считаю неверным, поскольку понятие широкополосности отлично от понятия сложного сигнала. Например уже упоминались UWB системы, в которых используют свехкороткие импульсы. Тогда получаем что сигнал является широкополосным, поскольку ширина полосы больше чем 10% от несущей, но сигнал не является сложным (и не является шумоподобным), т.к. база равна 1.

Итак для тех кто дочитал до конца:
Широкополосность/узкополосность определяется не из свойств сигнала, а из отношения несущая частота/полоса. И любой сигнал может быть исходя из этого определения как широкополосным, так и узкополосным.
Сложные сигналы по определению являются шумоподобными. Поэтому CDMA и OFDM это сложные шумоподобные сигналы.

Сообщение отредактировал bahurin - Nov 22 2010, 05:58

[sup-sup]

Широкополосный сигнал - это такой у которого B=T*F>>1, где Т - длительность сигнала, F-полоса сигнала, B-база сигнала.
Шумоподобным сигналом - может считаться сигнал с большой базой.
Для этого необходимо, чтобы СПМ сигнала на входе приемного сигнала, была меньше СПМ шума.
СПМ-спектральная плотность мощности.
OFDM - это набор узкополосных поднесущих. Чаще всего OFDM используют для передачи на высоких скоростях, т.к. её структура позволяет позволяет достаточно просто подавлять МСИ. Теперь, зная что OFDM используется для передачи на высоких скоростях прикинимь энергетику сигнала. На каждой поднесущей ,кроме пилотных, передается информационные биты, даже если используется модуляция типа ФМ2 и кодирование со скоростью 1/2, то минимальное отношение SNR для поднесушей 3-4 ДБ. О какой шумоподобности можно говорить в таком случае?
Но OFDM можно сделать шумоподобным, но тогда теряется его основное преимущество, легкость устранения МСИ.

О шумоподобности можно говорить в конкретном применении. Допустим, нам нужно сделать шум, чтобы проверить узкополосный канал с более высокой символьной скоростью, чем OFDM. Поднесущие OFDM будут в этом случае сливаться в единую шумовую полосу, так как в полосу узкополосного приемника попадает больше одной поднесущей. Это и может быть критерием шумоподобности (по частоте).
PS. Увидел предыдущий пост после как ответил. Все правильно. С широкополосностью я напутал все-таки. Нельзя отказываться от отношения центральной частоты к полосе.

Сообщение отредактировал sup-sup - Nov 22 2010, 06:13

[Serg76]

Ничего я не ошибся. Просто или вы не понимаете (в чем я сильно сомневаюсь), или троллите. В ТDMA сигналы ортогональный во времени, потому что они во времени не перекрываюся, и в каждый момент t передается только один канал. В СDMA в любой момент t передаются сразу все каналы, но они тоже ортогональны (точнее почти ортогональны, поскольку взаиманая корреляция все равно есть, но мала). При этом сигналы CDMA ортогональны во времени (поскольку корреляционная функция R(t) зависит от времени).

Это все я прекрасно понимаю, как работают FDMA/TDMA/CDMA системы и их совокупности, все что Вы описали в этой части все верно, вплоть до малой корреляции в CDMA системах, но в CDMA системах каналы ортогональны прежде всего по используемым кодовым последовательностям (и по времени, конечно, тоже, хотя, все-таки, нельзя рассматривать что первично, надо рассматривать все измерения в совокупности), так как по времени можно говорить, что ортогональны вообще все рассматриваемые здесь системы, включая TDMA, OFDM, CDMA. Точно также, как мы можем рассматривать все эти системы с позиции ортогональности по частоте. В конце-концов, какая разница в какой области проводить обработку. В общем, думаю, в этом моменте мы друг друга поняли.

Теперь спор разгорелся не на шутку и надо разделить понятия.

Широкополосными сигналами называют сигналы чья полоса составляет некий процент от центральной частоты (если не ошибаюсь 10%). В этом смысле любой сигнал может быть широкополосным, даже АМ в полосе 1 кГц, если ее передать на несущей 2 кГц, тогда полоса будет составлять 50% от несущей и сигнал можно считать широкополосным. Также можно сделать широкополосным сигнал OFDM и CDMA, как собственно можно сделать их и узкополосными в соотвествии с этим определением. Согласитесь, определение широкополосности как % полосы от несущей не говорит о сигнале ровным счетом ничего.

Сложными сигналами назвают сигналы, у которых произведение эффективной длительности на эффективную полосу частот больше 1. Это определение безотносительно к частоте и полосе. Тогда можно четко сказать, что АМ - простой сигнал, а OFDM и CDMA - сложные сигналы.

Теперь о шумоподобности. Открываю "Варакин Системы связи с шумпоподобными сигналами" и на первой же странице читаю: Шумомоподобными сигналами называют сигналы у которых ширина спектра на длительность много больше 1. Строчкой ниже он говорит о том, что шумоподобные сигналы также называют сложными. Но это еще не все. Если ввести сокращение для шумоподобного сигнала ШПС, то вполне себе можно прочитать это сокращение как широкополосный сигнал, что собственно и приводит к этой путанице и часто можно встерить еще один знак равенства: сложный сигнал = широкополосный сигнал (что кстати само по себе вполне логично, поскольку у сложного сигнала полоса на единицу длительности всегда больше еденицы). Однако этот знак равенства считаю неверным, поскольку понятие широкополосности отлично от понятия сложного сигнала. Например уже упоминались UWB системы, в которых используют свехкороткие импульсы. Тогда получаем что сигнал является широкополосным, поскольку ширина полосы больше чем 10% от несущей, но сигнал не является сложным (и не является шумоподобным), т.к. база равна 1.

Итак для тех кто дочитал до конца:
Широкополосность/узкополосность определяется не из свойств сигнала, а из отношения несущая частота/полоса. И любой сигнал может быть исходя из этого определения как широкополосным, так и узкополосным.
Сложные сигналы по определению являются шумоподобными. Поэтому CDMA и OFDM это сложные шумоподобные сигналы.

Все тоже самое, что и я пытался сказать выше, но .... увы

Сообщение отредактировал Serg76 - Nov 22 2010, 11:35

[связист]

Теперь о шумоподобности. Открываю "Варакин Системы связи с шумпоподобными сигналами" и на первой же странице читаю: Шумомоподобными сигналами называют сигналы у которых ширина спектра на длительность много больше 1. Строчкой ниже он говорит о том, что шумоподобные сигналы также называют сложными. Но это еще не все. Если ввести сокращение для шумоподобного сигнала ШПС, то вполне себе можно прочитать это сокращение как широкополосный сигнал, что собственно и приводит к этой путанице и часто можно встерить еще один знак равенства: сложный сигнал = широкополосный сигнал (что кстати само по себе вполне логично, поскольку у сложного сигнала полоса на единицу длительности всегда больше еденицы). Однако этот знак равенства считаю неверным, поскольку понятие широкополосности отлично от понятия сложного сигнала. Например уже упоминались UWB системы, в которых используют свехкороткие импульсы. Тогда получаем что сигнал является широкополосным, поскольку ширина полосы больше чем 10% от несущей, но сигнал не является сложным (и не является шумоподобным), т.к. база равна 1.

Что же Вы не до конца прочитали параграф 1.1 Варакина?.. Вырвали первые строчки из первого попавшегося параграфа... Читайте дальше. Там чётко и ясно объясняется что такое шумоподобные сигналы, и что такое широкополосные сигналы.
Другое дело, что вы с этими определениями не согласны. Тогда дайте ссылку на Ваши труды (или на какие-нибудь другие публикации), где изложена другая теория, которую Вы считаете правильной.
А пока здесь есть только несколько собственных определений, которые не вписываются в основополагающие труды по теории связи.

[bahurin]

Точно также, как мы можем рассматривать все эти системы с позиции ортогональности по частоте. В конце-концов, какая разница в какой области проводить обработку. В общем, думаю, в этом моменте мы друг друга поняли.

Думаю поняли.

Что же Вы не до конца прочитали параграф 1.1 Варакина?.. Вырвали первые строчки из первого попавшегося параграфа... Читайте дальше. Там чётко и ясно объясняется что такое шумоподобные сигналы, и что такое широкополосные сигналы.
Другое дело, что вы с этими определениями не согласны. Тогда дайте ссылку на Ваши труды (или на какие-нибудь другие публикации), где изложена другая теория, которую Вы считаете правильной.
А пока здесь есть только несколько собственных определений, которые не вписываются в основополагающие труды по теории связи.

Почему же прочитал. Вот только Варакин не говорит ничего о широкополосных сигналах, а говорит о широкополосных системах связи, что не одно и тоже. Он также говорит что широкополосные системы связи, также называются системами с расширением спектра и используют шумоподобные сигналы. Понятия широкополосного сигнала я не обнаружил.

[sup-sup]

Все-таки, общее определение широкополосности типа отношение центральной частоты к полосе малоинформативно и не имеет практической пользы и даже вредно, так как вносит путаницу. Найдутся разные интерпретации. Например, звук это явно широкополосный сигнал, но стоит ему перебраться в радиоканал, как сигнал становится узкополосным. Путаница. Можно говорить лишь о широкополосных видах модуляции. Тогда все понятно.

[AlexeyW]

Буду я прав или не прав, если скажу, что кодовая (она же псевдослучайная) последовательность в CDMA является шумоподобной (и, опять же, псевдослучайной) потому, что ее автокорелляционная функция есть дельта-функция (т.е. ноль при сдвиге на любое ненулевое количество битов)?