Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning CDMA-Verfahren


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von Lisa M. (lisa1994)


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Hallo,

ich habe eine Zeichnung von einem CDMA mit der Leistungsdichte.

Ich möchte das herausfinden wie ich wieder an das Nutzsignal komme, hat 
da jemand eine Idee?

von Lerninstructor (Gast)


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von Lisa M. (lisa1994)


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Dieses Skript und viele andere habe ich auch schon auf Google gefunden 
und durchgelesen. Es hilft mir aber nicht weiter. Ich nehme an PN und P1 
sind zwei Nutzsignale also habe ich 2 Nutzer.

Ich soll aussagen über den Wertebereich treffen. Ich kann ja sehen das 
P1 mehr Leistung als P2 hat. Oder gibt es noch einen anderen 
Wertebereich? Ich meine der Frequenz Bereich ist ja identisch.

Um an das Nutzsignal zu kommen, habe ich nur diese Grafik (Bild1) 
gefunden zum Multiplexen. Hier wird Mux und DEMUX verwendet. Für mein 
CDMA-System, wenn ich die einzelnen Prozessschritte darstellen will, 
dann müsste ich am Ende doch einen anderen Quotienten als am Anfang 
bekommen. Ich finde für die Prozessschritte nur diese Grafik (Bild 2) 
und wie ich auf den anderen Quotienten komme, ist mir auch nicht klar. 
Gerne kannst/können du/Sie mich auch auf die Stelle im Skript verweisen, 
falls ich hier etwas übersehen sollte.

Viele Grüße und danke.

von Dieter (Gast)


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Guck mal bei Wikipedia.

Überlege Dir nacheinander, was Zeitmultiplexung, Frequenzmultiplexing, 
und dann beides zugleich, für die Nutzdaten an Auswirkungen haben 
könnte.

von (prx) A. K. (prx)


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Zeit- und Frequenzmultiplexverfahren sind vergleichsweise leicht 
verständlich. Bei Codemultiplexverfahren verhält sich das etwas anders. 
Entsprechende Erklärungen setzen ein wesentlich höheres Niveau voraus 
und bleiben gerne im mathematisch-abstrakten.

von Lerninstructor (Gast)


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Lisa M. schrieb:
> Gerne kannst/können du/Sie mich auch auf die Stelle im Skript verweisen,
> falls ich hier etwas übersehen sollte.

Vu8elleicht ist esverständlicher, wenn du vor dem multiplexing die 
zugrundeliegenbde Codespreizung (DSSS) betrachtest. Mit dieser 
Aufweitung des Spektrums wird die Kanalbreite besser ausgenutzt. Und 
schmalbandige Störung beeinträchtigen nur eine Teilmenge der Symbole und 
könnten durch einengeeignete Fehlerkorrektur rausgerechnet werden.
https://de.wikipedia.org/wiki/Direct_Sequence_Spread_Spectrum
Anbei ein Abschnitt aus 978-1-85617-624-8 zum DSSS

Die Idee hinter dem Code devision ist nun, jedem Teilnehmer eine 
bestimmte Symboluntermenge zuzuordnen, nicht eine bestimmte 
Trägerfrequenz. Jetzt kann man mit Mathematik rausrechnen welche Folge 
ideal für ein solches Modell ist (schmalbandige Störung auf 
breitbandigen Kanal), man kann es aber auch ohne Mathematik wi8edergeben 
wie in der ct vor einigen Jahren:

https://www.heise.de/ct/artikel/Konzept-mit-vielen-Raffinessen-1899144.html

von Lerninstructor (Gast)


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Anbei das Bild zum CD aus dem verlinkten heise.de-Artikel, vielleicht 
lässt das ja schon den Cent fallen.

von Lerninstructor (Gast)


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> Ich möchte das herausfinden wie ich wieder an das Nutzsignal komme, hat
> da jemand eine Idee?

Du musst halt verstehen wie die Kanäle in diesem Zugriffsverfahren 
gebildet werden und die 'inverse Operation' ausführen.
Dieses Demux-Verfahren heisst hier 'Korrelation mit Orthogonalen 
Spreizcode'. IMHO kommt dieses Verfahren auch bei GPS zur Anwendung um 
beim GPS-Empfänger die versch. Satelliten zu separieren. Dazu bedient 
man sich eines Übertragungscodes mit bestimmten Eigenschaften (geringe 
Autokorrelationsfunktion). Du musst also das Prinzip des 
Korrelationsempfänger verstehen um CodeDivision zu verstehen. Vielleicht 
hilft dieses deutschsprachigen Schnipsel:
https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2F978-3-7091-8821-7_76.pdf

Didaktisch wird CD gern als Erweiterung der Frequency-hopping Verfahren 
eingeführt. Und frequency-hopping als Erweiterung des Frequenz 
Multiplex. Um das zu beschreiben, verwendet man gerner das Modell 
"Cocktail-Party":

FDMA (Frequenzmultiplex): Jeder Partygast spricht in einem getrennten 
Raum mit seinen Partner
TDMA (Zeitmultiplex): Alle Partygäste teilen sich einen Raum, haben aber 
begrenzte Redezeit in einem zugewissenen Slot
FH-CDMA (Frequenzwechsel/hopping): Die Gäste rennen von Raum zu Raum um 
miteinander zu sprechen
DS-CDMA (Codedivision): die teilnehmer sprechen im selben Raum aber mit 
unterschiedliche Sprachen

Codedivision ist also eine 'Mischung' aus Zeit und Frequenzmultiplex, 
wie auch an dem beigefügten Bild dargestellt. In dem Bild findet sich 
auch ein Literaturverweis auf den FPGA-Hersteller Altera (jetztz: 
intel). Dort sollte sich also auch mittel google eine Darstellung des 
Kanalmultiplex finden lassen.

von Hannes (Gast)


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Lerninstructor schrieb:
> Die Idee hinter dem Code devision ist nun, jedem Teilnehmer eine
> bestimmte Symboluntermenge zuzuordnen, nicht eine bestimmte
> Trägerfrequenz. Jetzt kann man mit Mathematik rausrechnen welche Folge
> ideal für ein solches Modell ist (schmalbandige Störung auf
> breitbandigen Kanal), man kann es aber auch ohne Mathematik wi8edergeben
> wie in der ct vor einigen Jahren:

So ähnlich habe ich das auch noch in Erinnerung. Vieleicht sei als 
zusätzliches Stichwort noch "Gold-Code" genannt -  siehe auch: 
https://en.wikipedia.org/wiki/Gold_code

von Hannes (Gast)


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Oft hilft es, wenn man eine Sache ein zweites Mal erklärt bekommt, mit 
ganz anderen Worten (-> Maria Montessori)

Anmerkung: das Folgende ist ziemlich GPS-lastig...

So ein Goldcode (hier nochmal der Link: 
https://en.wikipedia.org/wiki/Gold_code) ist eine Folge fast von 1023 
bits. Der Sender wird für jedes einzelne Datenbit diese Folge auf die HF 
modulieren, einmal nicht invertiert, einmal invertiert, je nach Wert des 
Datenbits.

So ein Goldcode sieht ziemlich zufällig aus, vermeidlich eine wilde 
Folge von 0 und 1, fast wie ein digitales Rauschsignal.

Statt einem Datenbit werden also 1023 bits gesendet, was die benötigte 
Bandbreite massiv verbreitert, das Sendespektrum also aufspreizt.

Beim Empfang passiert das Umgekehrte. Ein Korrelator vergleicht laufend 
das Empfangssignal mit dem Goldcode - und wirft im Normalfall zufällige 
Korrelationswerte (Rauschen) aus, bei Übereinstimmung aber eine 1 oder 
eine 0 - entsprechend dem gesendeten Datencode.

Wichtig hierbei: Goldcodes kommen nie alleine, sondern als Set. Die 
einzelnen Goldcodes sind so konstruiert, dass sie untereinander 
möglichst wenig korrelieren. Der Empfänger braucht also das Wissen um 
den vom Sender benutzten Gold-Code - sonst empfängt er nur Rauschen.

D.h. aber auch, dass verschiedene Sender dasselbe Sende-Spektrum 
benutzen können (-> MA, multiple access), sofern sie nur verschiedenen 
Codes aus dem Goldcode-Set verwenden.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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>Leistungsdichte
Ich würde ja annehmen, dass jeder Kanal gleichen Anteil an der 
Sendeleistung hat. Daher verstehe ich die erste Zeichnung auch nicht.
Die Erklärungen zu CDMA zeigen alle die gleichen bunten 
Sperrholzbrettchen und Zauberwürfel.

https://de2.wiki/wiki/Code-division_multiple_access#Advantages_of_asynchronous_CDMA_over_other_techniques
"Theoretisch haben CDMA, TDMA und FDMA genau die gleiche spektrale 
Effizienz"
Es wird einem nichts geschenkt.

Ich würde erst mal das Blockschaltbild in zwei Teile zerlegen:
In der Mitte der Hochfrequenzteil, links und rechts Niederfrequenz (die 
auch ein paar MHz breit sein kann).

Zur HF kann ich eher etwas erzählen:
Sie beginnt mit einem IQ-Modulator, der die beiden in Sender-NF-Teil 
erzeugten Datenströme auf einen LO moduliert. Dann Sender, Funkstrecke 
und Empfänger. Schließlich das Gegenstück zum Modulator, der 
IQ-Demodulator. Die LO-Frequenz hier muss mindestens in der Nähe des 
Sende-LO liegen oder sogar mit irgendeinem Trick auf den Sende-LO 
eingerastet werden.
Die beiden Signale führen schließlich auf den Empfänger-NF-Teil rechts.

Die beiden NF-Teile dürften vor allem aus einem großen FPGA bestehen, in 
dem die vielen Eingänge mittels digitaler Signalbearbeitung in die zwei 
I- und Q-Signale zusammengeführt werden, wobei natürlich die Datenrate 
entsprechend steigt. Ob das auch mit Gold-Codes geschieht weiß ich 
nicht, im Wiki werden Walsh-Codes genannt. Im Empfänger dasselbe 
rückwärts.

>Quotienten
wo wird das Wort benutzt?

von Lisa M. (lisa1994)


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Christoph db1uq K. schrieb:
>>Leistungsdichte
> Ich würde ja annehmen, dass jeder Kanal gleichen Anteil an der
> Sendeleistung hat. Daher verstehe ich die erste Zeichnung auch nicht.
> Die Erklärungen zu CDMA zeigen alle die gleichen bunten
> Sperrholzbrettchen und Zauberwürfel.

>>Quotienten
> wo wird das Wort benutzt?

Danke, genauso sehe ich das auch. Ich soll sagen, was der Quotient also 
pn durch p1 aussagt. Und was ich zu dem Wertebereich sagen kann.

Nach dem Prozess soll dieser Quotient verändert sein und einen Parameter 
darstellen. Ich soll dann sagen, welche Beziehung der Quotient aus dem 
Bild mit dem Quotienten am Ende des Prozesses zueinander haben. Was für 
mich keinen Sinn ergibt, da ich keinen Quotienten sehe.

von Lerninstructor (Gast)


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Das Bild zeigt doch, das sich das Niveau der Nutzsignalenergie knapp 
über den Rauschlevel (noise floor) befindet, der gesucht Quotient könnte 
also das Signal/Rauschverhältniss (SNR) sein.

Im beigefügten Bild wird auf ein De-Spreading als'Prozeß' verwiesen, mit 
dem einzelne Kanäle über den Rausch-level gezogen werden können. Siehe 
auch: 
https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/tutorials/1/1890.html


--
Die Hauptfrage in diesem thread ist IMHO aber eher die, wie man den TO 
dazu bringt, sich selbst die benötigten Informationen zu erarbeiten.
 Falls es sich um einen Studenten an der Hochschule handelt, dann sollte 
es doch Zugang zu Vorlesungs-Scripten, Tutorens und Lesesaal geben. Und 
dort sollte sich bspw. ISBN: 3-8273-7064-7 finden lassen, das im Kapitel 
10.3. Spektrumgespreizte Kommunikationssysteme bespricht. Sollte die 
Hochschule dergleichen nicht bieten, sollte man einen Wechsel der 
Bildungseinrichtung in betracht ziehen.

von Lisa M. (lisa1994)


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Vielen Dank. Es gibt Skripte und genügend Bücher, aber keine Verweise 
auf welche wirklich relevant und wichtig sind. Ich danke euch allen sehr 
für eure Hilfe.

von Lerninstructor (Gast)


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Lisa M. schrieb:
> Vielen Dank.
Gerne. (Solange es Hilfe zur Selbsthilfe ist)


> aber keine Verweise
> auf welche wirklich relevant und wichtig sind.

1) was für eine Prüfung relevant ist, kann dir nur der Prüfer selbst 
sagen
2) für den weiteren Berufswege kann alles oder nichts relevant werden, 
danach kann man auch keine Prioritätenliste aufstellen. Man sollte aber 
schnell in der Lage sein, später den richtigen Kontext finden, was aber 
nicht einfach ist, weil oftmals verschiedenen begriffe für das selbe 
benutzt werden (Quotient, verhältniss, * ratio) oder andere Vorteile 
betont werden. Das Verstecken im Rauschen ist dem Militär wichtig, aber 
weniger dem 0815 Mobilfunkanbieter.
3) Vielleicht wäre für solche Fragen zu Kanalcodierung etc. das 
Unterforum
"https://www.mikrocontroller.net/forum/hf"besser geeignet als das 
DSP-Unterforum. oder gleich eine konkrete Nutzergruppe statt diesem für 
jeden (auch für Idioten) offenen Internetforum. beispielswise 
Amateurfunk, da kommen solche Fragestellungen im Zusammenhang mit SDR 
und gnu-radio vor:
https://www.darc.de/fileadmin/filemounts/distrikte/q/ortsverbaende/03/Workshops-Bilder/SDR_DL3JOP.pdf

von Hochfrequenzler (Gast)


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Lerninstructor schrieb:
> Die Hauptfrage in diesem thread ist IMHO aber eher die, wie man den TO
> dazu bringt, sich selbst die benötigten Informationen zu erarbeiten.
>  Falls es sich um einen Studenten an der Hochschule handelt, dann sollte
> es doch Zugang zu Vorlesungs-Scripten, Tutorens und Lesesaal geben.
Wir hatten noch Literaturverzeichnisse auf Mikrofilm. Ab da musste man 
selber recherchieren, bestellen, sichten und sich anhand der 
Literaturverweise weitere Bücher bestellen. :-)

Die heutigen Studenten brauchen hingegen erst ein Youtube-video, das 
ihnen erklärt, wie man die Bib findet und Bücher aus dem Regal nimmt.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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>Wir hatten noch..
<Dilbert>  Ihr hattet Nullen? Wir mussten das große "O" benutzen 
</Dilbert>
Es ging ums Programmieren mit Nullen und Einsen

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