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作：　　　小幡　常啓 所属：　群馬工業高等専門学校電気工学科

CDMA ってなあ～に. スペクトル拡散と CDMA. 作：　　　小幡　常啓 所属：　群馬工業高等専門学校電気工学科. 目次. スペクトル拡散通信の概念と利用分野 狭帯域変調 最大伝送速度 スペクトル拡散通信方式 拡散符号系列 CDMA 方式. 1. スペクトル拡散通信の概念と利用分野. スペクトル拡散通信の概念 J. P. Costas, “Poisson, Shannon and Radio Amateur’’, Proc. IRE, vol. 47, pp.2058-2068 (1959). スペクトル拡散通信の利用分野 (1) レーダー　

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作：　　　小幡　常啓 所属：　群馬工業高等専門学校電気工学科

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  1. CDMAってなあ～に スペクトル拡散とCDMA 作：　　　小幡　常啓 所属：　群馬工業高等専門学校電気工学科

  2. 目次 • スペクトル拡散通信の概念と利用分野 • 狭帯域変調 • 最大伝送速度 • スペクトル拡散通信方式 • 拡散符号系列 • CDMA方式

  3. 1. スペクトル拡散通信の概念と利用分野 スペクトル拡散通信の概念 J. P. Costas, “Poisson, Shannon and Radio Amateur’’, Proc. IRE, vol. 47, pp.2058-2068 (1959). スペクトル拡散通信の利用分野 (1) レーダー　 (2) GPS（GlobalPositioningSystem） (3) 携帯電話（cdmaOne） (4) 次世代携帯電話（IMT2000） (5) 無線LAN (6) Bluetooth ..….

  4. レーダー

  5. GPS 衛星数　　　　　24個 軌道数　　　　　60゜毎に6軌道面 　　　　　　　　　（各軌道面に4衛星） 高度　　　　　　　20183km 送信周波数　　 L1キャリア 575.42MHz L2キャリア 1227.6MHz C/A-code 使用信号 L1キャリア 送信信号速度 1.023 Mbps 拡散符号 Gold符号（周期1023tip） データ伝送速度 50 bps 測距精度　　　　　~100m C/A-codeの他に軍事目的のP-codeがあり。

  6. IS-95(cdmaOne)携帯電話方式 1994年 　 Qualcomm社、スペトル拡散変調方式を用いた新しい携帯電話システム（通称CDMA方式）を提案。 1995年　　商用サービスの開始。 周波数帯　　　　　800MHz 帯域幅　　　　　　 1.25MHz 1次変調　　　　　　QPSK変調 スペクトル拡散　　直接拡散（DS）方式　　拡散率（128=1.2288Mcps/9.6kbps）

  7. IMT-2000次世代携帯電話方式(International Mobile Telecommunication System) 世界共通の携帯電話方式　　　　　開発目標年度　　2000年 周波数帯　　　　　2000MHz 帯域幅　　　　　　 5MHz １次変調方式　　　QPSK変調 スペクトル拡散　　広帯域CDMA（チップレート 4.096Mcps）

  8. 無線LAN ロジックIC アンテナ RFフロントエンド 3.3V 3端子コントローラ シンセサイザー VCO IFトランシーバ 水晶発振器 MAC 1.22MHz s水晶発振器 VCO ベースバンドコントローラ 1Mbit フラッシュメモリー SRAM

  9. スペクトル拡散はノイズに強い

  10. Bluetooth Harald Bluetooth was a fierce Viking king in 10th century Denmark. http://www.bluetooth.com/ 携帯電話などの通信とPCの世界の統一融合を目指す規格。電話どうし、TVのみといったメディアの種類にあわせたこれまでの通信方式から、あらゆる機器をつなぐことを目指してた通信規格。 周波数帯　　　　　　ISM帯（2400MHz帯） １次変調　　　　　　GFSK変調方式（転送レート 1Mbps ） スペクトル拡散　　周波数ホッピング方式

  11. 2. 狭帯域変調 アナログ信号 デジタル信号 情報信号 s(t) アナログ変調　　　　　　　　　デジタル変調 Amplitude ModulationAmplitude Shift Keying Frequency Modulation Frequency Shift Keying Phase Modulation Phase Shift Keying { キャリア x(t)= A cos(ωt +φ) A:　振幅,ω: （角）周波数,φ: 位相

  12. デジタル変調

  13. ASK信号,PSK信号のスペクトル

  14. 3. 最大伝送速度 Shannon の通信容量定理　（1948年） C=B log2(1+S/N) C : 通信容量（bps）　　　　B ：　占有帯域幅（Hz） S ：信号電力（W）　　　　　N ：　雑音電力（W） 例　S/N=30 dB= 103 , B=3KHz  C=30 kbps

  15. 4. スペクトル拡散通信方式 スペクトル拡散通信方式 定義：　 情報の伝達に必要な最低限必要な帯域よりも非常に広い周波数帯域に拡散された通信方式で、その周波数帯域幅は伝送情報伝達以外の関数に依存する。 (1) 直接拡散（DS: Direct Spread）方式 (2) 周波数ホッピング（FH: Frequency Hopping）方式 (3) チャープ変調方式

  16. スペトル拡散通信系の基本モデル

  17. 直接拡散方式の送受信機の構成

  18. PN符号による拡散

  19. PN系列のスペクトル分布

  20. 理想乱数系のスペクトル分布

  21. 逆拡散過程

  22. 逆拡散のからくり データ　　　　　　　　s(t) PN系列　　　　　　　p(t) 拡散されたデータ s(t) + p(t) { s(t) + p(t) } + p(t) = s(t) + { p(t) + p(t) } = s(t) + 0 = s(t) ＋ は EX-OR; 0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1 =1

  23. 5. 拡散符号系列 • 拡散符号系列に最低限要求される性質 • (1) １周期中に含まれる「1」と「0」の数の差は１以下。 • (2) 系列中の「0の連なりの数」と「1の連なりの数」の統計分布が同じで、出現回数も同じである。 • 拡散符号の自己相関関数は原点で１、原点以外では -1/(符号長)あるいは0である。 拡散符号系列の例 ｍ系列（最長符号系列） Gold符号系列 …..

  24. m系列発生器と非m系列発生器

  25. Ｍ系列発生器の帰還法

  26. 帰還法と符号系列の関係

  27. Gold符号発生器

  28. 6. CDMA方式

  29. CDMA信号

  30. つづく？

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