Giriş: Uzay İletişiminde CDMA Rolü
Kod Bölünme Birden fazla erişim (CDMA) uydu ve uzay iletişim sistemleri için temel bir teknoloji olarak ortaya çıktı, aynı frekans grubu aynı anda yıkıcı müdahale olmadan paylaşmak için birden fazla kullanıcı veya veri akışı sağladı.As space tasks grow in the numbers and complexity, understand CDMA's unique skills to provide strong, safe, and high-kapy bağlantılar, and network architectures to everything from global navigation satellites to deep-space probes. As space tasks grow in number and complexity, understand CDMA's unique skills to provide reliable, tasks, and network architecture.
Frekans Bölümü Multi Access (FDMA) veya Zaman Bölümü Multi Access (TDMA), CDMA kanalı frekansı veya zaman yuvaları ile bölmez. Bunun yerine, her iletiyi benzersiz bir yayılma koduyla kodlayın, tüm sinyallerin hem doğal faydaların hem de zaman içinde çakışmasına izin verin.
CDMA Teknolojisinin Temelleri
CDMA, diğer tüm kodlara veya son derece düşük seviyeli bir sinyal kaynağına sahip olduğu varsayılan sinyalin, kullanıcının kodu için gerekli olan bir senkronize edilenden çok daha geniş bir bant genişliğine sahip olduğu varsayılan bir koda sahiptir.Her kullanıcı, kullanıcının diğer kullanıcıların müdahalesine veya düşük seviyeli bir gürültü zeminine yayılmakla birlikte, bu işlemden gelen tüm diğer kodlara kadar etkin bir şekilde erişim sağlar.
CDMA'da kullanılan iki ana yay spektrumu vardır: Doğrudan Sequence (DS-CDMA), verilerin mevcut donanımla sürekli sinyal ve uyumluluk nedeniyle yüksek seviyeli kod dizisi ve Frekans Hopping (FH-CDMA), taşıyıcı frekansının bir koda göre hızla değiştiği yerde.In uydu iletişim, DS-CDMA, mevcut donanımla sürekli sinyal ve uyumluluk nedeniyle daha yaygındır, ancak FH-CDMA güçlü anti-jam kapasitesi gerektiren sistemlerde kullanılır.
FDMA ve TDMA ile Karşılaştırma
FDMA'da her kullanıcı eşsiz bir frekans yuvası alır, ancak tüm kullanıcıların sürekli olarak iletişim kurmalarına izin verir. TDMA'da kullanıcılar, sıkı senkronizasyonu gerektiren ve patlamaya yol açan bir girişime yol açar. CDMA, yakın zaman dilimine, güç kontrolüne ve sıkı senkronizasyona olanak sağlar.
CDMA'nın Uydu ve Uzay Sistemlerinde Anahtar Avantajları
Uzay ortamı farklı iletişim zorlukları sunar: uzun vadeli gecikmeler, yüksek Doppler değişimleri, sınırlı aktarma gücü ve kasıtlı veya doğal müdahale. CDMA'nın özellikleri doğrudan bunlardan birçok adrese hitap eder.
Geliştirilmiş Kapasite ve Spetral Verimliliği
Uydu bant genişliği değerli ve sık sık düzenlenmiş bir kaynaktır. CDMA'nın kapasitesi - üç ila on kat daha büyük FDMA veya TDMA aynı bantlarda - CDMA, tüm kirişler ve kullanıcılardaki aynı frekansı yeniden kullanma yeteneğinden yararlanır, bu kodların Globalstar gibi kalması veya Iridium, bu şekilde binlerce eşzamanlı kullanıcıya hizmet etmek için faydalandı.
Interference ve Fading
Geniş bant sinyallerinin geniş bant doğası, uzay operasyonlarında doğal direniş sağlar, karasal vericilerden, diğer uydulardan veya kasıtlı olarak rektörlerden kaynaklanan çok fazla kaynakla karşılaşır.A jammer, tüm CDMA bant genişliğine sahip olan gücünü genişletmelidir, bu da uzay operasyonlarında çeşitli tekniklere izin verir.
Güvenlik ve İçsel Sorumluluk
CDMA sinyalleri, herhangi bir eavesdrop için gürültü benzeri geniş bant enerjisi olarak görünür, bu yaygın kriptografik önlemleri tamamlamadan önce.Bu düşük hata olasılığı (LPI/LPD) askeri uydular için kritiktir ve yasadışı erişimden sivil sistemleri koruyabilir.
Yumuşak Eloff ve Zorlu Hareketlilik
Mobil uydu sistemlerinde, uçak veya deniz kullanıcıları gibi, CDMA yumuşak eloff destekler: cep kenarlarında bir mobil terminal aynı frekansı kullanarak iletişim kurabilir. Çünkü tüm uydular aynı kodu uzayda paylaşıyor, eller birden fazla uydudan (makro-diversity) sinyalleri birleştirebilir veya birden fazla kirişden diğerine bağlantı kalitesi geliştirebilir.
Uzayda CDMA'nın Pratik Uygulamaları
CDMA sadece teorik bir avantaj değildir; on yıllardır birkaç büyük uzay sisteminde dağıtılmıştır.
Global Navigation Uydu Sistemleri (GNSS)
Belki de en yaygın uygulama GPS, GLONASS'da ve BeiDou. GPS L1 sinyali, her uydu için eşsiz bir C / A koduyla DS-CDMA'yı kullanıyor, alıcıların aynı frekansta ve birden çok uyduyu aynı şekilde tanımlamasına izin veriyor. Bu tasarım, milyarlarca cihazın günlük olarak güvenebileceği yüksek çözünürlükte doğrudan doğru bir şekilde ilerliyor. Galileo ve BeiDou ayrıca CDMA tabanlı sinyalleri kullanarak gelişmiş kodlar kullanarak, çapraz-korelasyon ve müdahaleye izin veriyor.
LEO Constellations için CDMA'yı kullanmak
Iridium NEXT ve Globalstar gibi düşük Dünya yörüngesindeki küçük bir yörünge uydulu sürekli bağlantı sağlamak için CDMA'yı kullanıyor. Iridium'ın orijinal sistemi FDMA/TDMA kullandı, ancak Iridium SONUÇLARI / FDMA programı, düşük güç terminallerini mütevazı antenlerle binlerce destekleyebilen karma FDMA/CDMA'yı da gösteriyor.
Askeri ve Hükümet Uydu İletişim
ABD'nin Milstar ve Advanced Extremely High Frekans (AEHF) uyduları, CDMA benzeri kodlamayı farklı kullanıcı uzay aracından (örneğin, Hubble ve sayısız Dünya-tavı) farklı bir altyapı desteği sağlamak için CDMA'yı içeren genişleyen bir kodlama kullanır.
Deep Space ve Interplanetary Communication
NASA'nın Deep Space Network (DSN) aynı anda birden uzak uzay aracı ile iletişim kurmak için CDMA kullanıyor.Her uzay aracının alt kısmından (Curiosity) CDMA kullanarak veri almak için DSN'nin gönderilmesine izin veriyor ve aynı anda ve frekansın uçmasına yardımcı oluyor. Bu kodlama aynı zamanda kozmik gürültüde gömülü çok zayıf sinyaller arasında ayrım yapıyor.
Teknik Meydanlar ve Dava Strategies
Birçok faydasına rağmen, uzayda CDMA uygulamak zorluk çekmez. En önemli teknik engeller yakın problem, senkronizasyon karmaşıklığı, Doppler geçişleri ve güç kontrol kısıtlamaları içerir.
Yakın-Far Problem
Bir kullanıcının sinyali, uydu alıcısına başka bir kişinin (örneğin, tüm sinyallerin arsa yakınında bir yerde ufukta bir taneye yakın), güçlü sinyal, zayıf yörüngeler için 250 milisaniyeyi geçebilir, kapalı-loop güç kontrolüne izin verir.
senkronizasyon ve Doppler Açıklama
CDMA, alıcının kod jeneratörünün, ikinci başına birkaç çipin sürüklenmesine ve seri arama veya maçlanmış filtreler gibi algoritmaları takip etmesi için senkronize edilmesi gerektiğini gerektirir. -7.5 km/s create Doppler geçişleri onküre frekansları oluşturabilir.For deep-space tasks with large code stage of several chips in speed, two-way-way-way-way-way-way-way-way-way-way-way-port hours.For deep-space tasks with large code stageties in speed, two-way tasks.
Güç Constraints and Processing Complexity
Uzaylı elektrik gücü, genellikle küçüksatlar için 100 watt'ın altında.Görüntü iletimi, geniş bant taşıyıcı için ek bir güç tüketiyor, bu işlem için mevcut olan gücü veri iletimini azaltıyor. İşleme kazançları satın alıyor, ancak bir maliyetle: her ekstra işlem hacminin bir dozunu gerektirir, güç veya bant genişliğini artırmak, yüksek hacimli bir sinyale rağmen, yüksek çözünürlükte hızlı dijital korelatörler veya FFT tabanlı işlemciler gerekir.
Diğer Uydulardan ve Spectrum Paylaşımından Interference
Uyduların sayısı büyüdükçe, inter-sistem müdahale riski artar. CDMA'nın doğal direnci daraltıcı müdahaleye karşı korumaz, yakın bir geniş bant CDMA sinyaline karşı, diğer takımyıldızlı sistemlerdeki düzenleyici vücutları, koordinatörlüğü gibi ve koordinasyon gerektirir. Teknik mitigations, farklı kod ailelerini kullanarak, uydular (spatit filtrelemeye) ve dinamik güç yönetimi üzerinde adaptasyon sağlar.
Future Trends: CDMA in Emerging Space Architectures
Uydu iletişiminin geleceği yazılım tanımlı ağlara, büyük LEO takımlarına ve karasal 5G/6G ile entegrasyona doğru ilerliyor. CDMA bu trendlerle birlikte gelişecek.
5G Non-Terrestrial Networks (NTN) için CDMA
3GPP Bülteni 17 standart NTN desteği 5G için, öncelikle aşağılink ve SC-FDMA'yı bağlantı için kullanarak - kara 5G NR'den miras alan kodlar, ancak çok uzun gecikme bağlantıları (geostationary) veya yüksek performanslı ortamlar (LEO), CDMA tabanlı dalgaformları, özellikle de IoT'nin bağlantılarından kaynaklanan (OVSF) kodları, alternatif bir akıştan incelenenler için incelenebilir.
Massive MIMO ve Beamform with CDMA
Uydular, fazlı antenlerle donatılmış uydular, tek bir uydunun yüzlerce kirişi kapsadığı anlamına gelebilir, çünkü kirişler farklı kirişlere göre sadece her bir kiriş içinde kod veya sonsuza kadar tekrarlanabilirler (kıtlım müdahalesi faktörü 1). Bu, özellikle de uzaysal izolasyon artı herhangi bir oturma kodu ile bastırılırken, herhangi bir oturma kodu ile baskılanır.
Kuantum ve Ultra-Secure CDMA
Uzaydan kuantum anahtar dağıtım (QKD) araştırma, kaotik dizilere dayanan kuantum sinyalleri arka planda saklamanın daha düşük olasılıklarını araştırmak için yayılabilir. CDMA benzeri kodlama aynı optik bağlantıdaki kuantum kanalını ayrı tutmaya yardımcı olabilir. ek olarak, yeni yayılma-spectrum kodları kaotik dizilere dayanan ve kuantum hesaplama saldırılarına karşı geleneksel kodlara karşı direnmeye karşı direnebilir.
Non-Orthogonal Birden fazla Erişimle Bütünleşme (NOMA)
Uydu kanalları daha fazla kapasite talep ediliyor olduğu gibi, NOMA – bu kasıtlı olarak kod alanına ek olarak, hiçbir şekilde kodlanmamış CDMA sistemi, özellikle yüksek riskli bölgelerden daha fazla kullanıcıya hizmet edebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
CDMA kendini, uydu ve uzay iletişim sistemleri için sağlam, esnek ve güvenli bir çok erişim teknolojisi olarak kanıtlamıştır. Küresel olarak güç kontrolüne rehberlik eden GPS uydularından, senkronizasyonu genişleten ve karmaşıklık, en zorlu ortamlarda güvenilir iletişim sağlar. Gelecekteki mimarileri geliştirmek, daha yüksek performansa sahip olmak için CDMA'leri bir araya getirmek için büyük ölçüde bir araya getirecektir.
[FONT:0]Further Reading: [Dönetici: derinlemesine teknik bir giriş için, uyarı için CDMA'nın uydu iletişim için genel bakışı); GPS özel ayrıntılar için, [[Döneticileri|Döneticileri [Dönemli bir CDMA sinyali için] [Dönetici:2|Dönetmelik için bir müdahale için,