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Forum: HF, Funk und Felder Wie funktioniert CDMA?


Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Hallo Zusammen,
CDMA ist in aller Munde doch wie funktioniert es eigentlich so genau?
Wenn ich den Artikel in Wikipedia richtig verstehe, wird der Datenstrom 
mit einem Spreizcode (sich wiederholende Bitfolge)  geXORt. Wird das 
dann direkt in den Äther gepustet oder nochmals Moduliert. Wie bekommt 
aber nun der Empfängern aus dem "Datenmüll" mehrerer CDMA-Sender bei 
Kenntnis des Spreizcodes wieder den Rohdatenstrom heraus. Einfach 
rückXORn geht ja nicht, denn es werden na noch andere CDMA-Streams 
empfangen. Außerdem: wie wird sichergestellt, dass die Phase des 
Spreizcodes des Empfängers mit der Phase des Spreizcodes des Senders 
übereinstimmt.

Dem der mir diese Fragen ohne höhere Mathematik beantworten kann, wäre 
ich sehr dankbar :)

Autor: Dussel (Gast)
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>Außerdem: wie wird sichergestellt, dass die Phase des Spreizcodes des Empfängers
>mit der Phase des Spreizcodes des Senders übereinstimmt.
Das steht im Artikel. Bei bestimmten Anwendungen kann man den Code 
synchronisieren, aber oft wird nicht synchronisiert, sondern mit Hilfe 
der ungeraden Kreuzkorrelation zurückgerechnet. Dabei ist anscheinend 
die Phasenverschiebung egal.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Dussel schrieb:
> ungeraden Kreuzkorrelation zurückgerechnet.
Deren genaue Funktionsweise mir schleierhaft ist; wie dem auch sei; man 
rechnet irgendwie die Phasenverschiebung raus. Schön, aber wie bekommt 
man nun aus dem empfangenen Datenstrom die Rohdaten herausgepfriemlt?

Autor: Macel (Gast)
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Aus der Kreuzkorrelation. Die von der KKF zurückgelieferte Funktion 
entspricht dem zu übertragenden Signal.

Autor: Dussel (Gast)
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>Deren genaue Funktionsweise mir schleierhaft ist
und
>Dem der mir diese Fragen ohne höhere Mathematik beantworten kann
Schließt sich wohl leider aus. Um die Funktionsweise zu verstehen 
braucht man höhere Mathematik.
Aber wenn du wissen willst, was die Funktion macht, ist das 
ausführlicher als der Artikel zur Kreuzkorrelation:
http://de.wikipedia.org/wiki/Korrelation#Kreuzkorr...

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Dussel schrieb:
>>Deren genaue Funktionsweise mir schleierhaft ist
> und
>>Dem der mir diese Fragen ohne höhere Mathematik beantworten kann
> Schließt sich wohl leider aus. Um die Funktionsweise zu verstehen
> braucht man höhere Mathematik.
> Aber wenn du wissen willst, was die Funktion macht, ist das
> ausführlicher als der Artikel zur Kreuzkorrelation:
> http://de.wikipedia.org/wiki/Korrelation#Kreuzkorr...
http://tu-freiberg.de/fakult4/imfd/lehre/fluid/MT/... 
ist noch halbwegs verständlich. Erstaunlich, was für Raketentechnik ein 
fast jedem Händie drinsteckt :O

Autor: Ralph Berres (rberres)
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In den UKW Berichten wurde mal vor einigen Jahren ein Grundlagenartikel 
zur Spreitzspektrummodulation veröffentlicht.

Die GPS Satelitten verwenden genau dieses Verfahren.
Sie haben eine 1024Bit lange Spreizcode die bei jedem Satelit ein wenig 
anders ist. Da der Spreizcode bekannt ist , braucht man den nur in der 
Phase so lange verschieben bis eine Kreuzkorrelation auftritt, und damit 
das ursprüngliche Signal aus dem Rauschen auftaucht. In dem man die 
Spreitzscode immer weiter schiebt, kann man nacheinander sämtliche 
empfangbaren Satelitten auslesen.

Das Spreizen des Ursprungsigales wird ganz simpel mit einen Dual Balance 
Mischer realisiert, in dem die Spreizcode mit dem Ursprungssignal 
gemischt wird. Heraus kommt ein Spreizspektrumsignal mit hoher 
Bandbreite.

Mit genau dem selben Mischer und dem selben Spreizcode wird das 
Spreizspektrumsignal wieder in das  Ursprungssignal zurückgemischt.

Ralph Berres

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Danke für deine Erklärung Ralph, vollkommen Durchdrungen habe ich es 
noch nicht, aber immerhin ein bisschen besser verstanden.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Luk4s K. schrieb:
> Danke für deine Erklärung Ralph, vollkommen Durchdrungen habe ich es
>
> noch nicht, aber immerhin ein bisschen besser verstanden.

Im Grunde genommen ist es ganz simpel. Du mischst das Basisbandsignal 
mit ein Pseudoraúschen, dessen Bitfolge bekannt sein muss, und sendest 
das ab.

Beim Empfang mischst du das empfangene Signal mit genau dem selben 
Pseudorauschen. Du erhälst als Mischprodukt wieder das Originale 
Basisbandsignal, wenn die Phase des Pseudorauschens vom Empfänger mit 
der
Phasenlage des Pseudorauschens des Senders übereinstimmt. Ansonsten ist 
der Empfänger stumm. Das nennt man Korelation.

Um die Phasengleichheit zwischen Sender und Emphängerpseudorauschen zu 
erzielen, wird einfach die komplette Rauschsequenz mit einen 
Schieberegister so lange verschoben bis das Basisbandsignal erscheint.

Bei GPS kann man so einfach durch verschiedene Pseudorauschsequenzen im 
Empfänger nacheinander die Satelliten lesbar machen.

Bei GPS besteht das Pseudorauschen aus einer 1024 bit langen Sequenz, 
welches durch rückgekoppelte Schieberegister erzeugt wird.

Falls noch Fragen offen sind , mich anmailen, dann wird es zu 
kompliziert das hier zu erklären.

Ralph Berres

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Ah, ich verstehe. Durch das Mischen mit dem Rauschsignal von hoher 
Bandbreite wird die Frequenzspreizung erzielt?

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Ja genau so ist es.

Es entstehen noch mehr interessante Efekte, die es für das Militär so 
interessant macht.

Ralph Berres

Autor: Chris Topf (piww21)
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Sorry, dass ich noch einmal einen so alten Thread herausgrabe. Ich habe 
jedoch noch eine Frage zu dem Thema.
Wie kann der Sender eines CDMA-Systems, beispielsweise eine 
Mobilfunk-Basisstation, nun an mehrere Empfänger gleichzeitig senden? 
Und wie differenziert der Empfänger zwischen den Signalen, wieso 
überlagern sich diese nicht?

Autor: Georg A. (georga)
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> Wie kann der Sender eines CDMA-Systems, beispielsweise eine
> Mobilfunk-Basisstation, nun an mehrere Empfänger gleichzeitig senden?

Indem die einzeln gespreizten Signale einfach im Basisband addiert 
werden. Ist ja auch nichts anders als einzelne Sender, deren Signale 
sich "in der Luft" addieren (den Begriff "mischen" will ich hier 
vermeiden ;).

> Und wie differenziert der Empfänger zwischen den Signalen, wieso
> überlagern sich diese nicht?

Eben durch den richtigen Spreizcode und die Korrelation. Richtig heisst 
in dem Fall nicht nur der dem jeweiligen Empfänger zugeordnete Code, 
sondern auch richtig in seinen Eigenschaften. Alle benutzten Codes 
müssen (nahezu) orthogonal zueinander sein, sodass es nicht falsche 
Korrelationen gibt. Das muss man nicht ausprobieren, es gibt dazu 
Konstruktionsmethoden (zB. Gold-Code bei GPS).

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ralph hat ja schon den Begriff des Rauschens eingeworfen. Die Codes, die 
sich überlagern sind extra so gewählt, dass wenn sie sich überlagern, 
such gegenseitig nicht stören.
Mut anderen Worten, wenn der Empfänger eine Korrelation bei einer 
bestimmten Phase mit einem der mehreren Codes findet, erscheinen alle 
anderen Codes (weil diese eben nicht korrelieren) als Rauschen. Das 
Rauschen ist Mittelwertfrei und stört deswegen das korrelierte Symbol 
nicht (außer dass das SNR schlechter wird).

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