携帯電話 通信方式 第三世代 CDMA 仕組み

携帯電話の通信方式で第三世代はCDMAっていう方式で通信を行っていることを知ったのですが、
そこの説明で、
「符号化のしくみを利用した多重方式です。」
「符号化のしくみの１つに、変調を行ったデジタル信号に対して、
さらに特殊な符号を使って変調を行うと、
まったく異なるデジタル信号に変わるというしくみがあります。
そして、この変化したデジタル信号に対して、
変調のときに使った特殊な符号を使って復調を行うと、
元の状態に戻るのです。」
という説明がありました。

質問なのですがそもそも「符号化」って何ですか？
CDMAは圧縮して解凍するのと同じようなことですか？
教えてください。お願いします。

No.3 ベストアンサー 回答者： ency 回答日時： 2007/12/09 00:34

ANo2 です。

拡散符号の選び方について、補足しておきます。
拡散符号は「直交性」のあるものを選びます。
ANo2 では、直交性のわかりやすい例として、ビットシフトして足し算するというものをあげさせてもらいました。
…とここまで書いて、ちょっとデジャブ？

あれ？…と思い、過去自分の回答したものをあさってみたら、やっぱり同じ回答をしたものがありましたね。。。

# 参考URL に貼っておきます。
# 参考URL の ANo2 あたりに長々と、同じようなことを書いています。

まぁ、多少言い回しは違う部分はありますが、見事に同じ説明をしていました。

参考URL：http://oshiete1.goo.ne.jp/qa1978291.html

No.2 回答者： ency 回答日時： 2007/12/09 00:00

CDMA (Code Division Multiple Access) は「符号分割多重接続」と訳されますが、拡散符号と呼ばれるものを使って複数の接続を多重化するんです。

ポイントは、「符号によって帯域を拡散して多重化する」ことです。

たとえば、以下のような例を考えてみます。

・AさんからBさんに「1」というデータを送信する。
・CさんからDさんに「5」というデータを送信する。
・EさんからFさんに「3」というデータを送信する。

で、拡散符号として、それぞれ以下のような符号を使用することにします。
・AさんとBさんは「左に8ビットシフト」という符号を使用。
・CさんとDさんは「左に4ビットシフト」という符号を使用。
・EさんとFさんは「ビットシフトなし」という符号を使用。

それでは、拡散符号によって符号化してみます。

・AさんからBさんに送信するデータ：
　1 << 8 = 0x100
・CさんからDさんに送信するデータ：
　5 << 4 = 0x050
・EさんからFさんに送信するデータ：
　3 << 0 = 0x003

# 使用する帯域が、8ビットから12ビットに広がっている (拡散している) 点に注目してください。

これら符号化されたデータが Aさん、Cさん、Eさんから送信されると、回線内でデータが多重化されます。
ここでは、足し算で多重化することにします。

・データの多重化：
　0x100 + 0x050 + 0x003 = 0x153

これで、CDMA で送信されるデータ「0x153」が出来上がりました。

データを受け取る側の、Bさん、Dさん、Fさんは、皆「0x153」を受信します。
ただ、拡散符号はわかっているので、それをもとに符号化されたデータを復号します。

・Bさんが受け取ったデータの復号：
　(0x153 & 0xF00) >> 8 = 1
・Dさんが受け取ったデータの復号：
　(0x153 & 0x0F0) >> 4 = 5
・Fさんが受け取ったデータの復号：
　(0x153 & 0x00F) >> 0 = 3

というわけで、無事 AさんからBさん、CさんからDさん、EさんからFさんに送りたいデータが届きました。

基本原理は、こんな感じです。
今回の例は、話を単純化するために、拡散するときと復号するときで異なる符号を使いました。
実際には、もっと拡散符号としてはもっと複雑なものが使用されていて、拡散するときと復号するときで同じ拡散符号を使用できるように工夫されています。
こうすることで、一方が、送信するときの拡散と受信したときの復号で同じ拡散符号を使用できるようにしているんです。

ちなみに、au の通信方式 cdma2000 (cdmaOne含む) は、同期型 CDMA と呼ばれ、各基地局が GPS衛星から取得した時刻情報を基にして、時刻の同期を取っています。
拡散符号としては Walsh符号というものが使用されています。
# WIN で使用している EV-DO は除きます。
# 実は、EV-DO は、CDMA ではないんですが、詳細は割愛します。

また、DoCoMo や SoftBank の通信方式 WCDMA (Wideband CDMA) は、非同期型CDMA と呼ばれ、各基地局は時刻で同期していません。
拡散符号としては Gold符号というものが使用されています。

Walsh符号や、Gold符号の詳細は、これらをキーワードにぐぐってみてください (←あ、逃げた。。。)。

少々話が長くなりましたが、ご参考まで。。。

No.1 回答者： shintaro-2 回答日時： 2007/12/08 15:42

>CDMAは圧縮して解凍するのと同じようなことですか？

信号処理と言う点では同じですが、違います。圧縮するよりはむしろデータ量は増えています。

最初のデジタル化は、ＣＤと同じ単なるＡＤ変換なのですが、

ＣＤＭＡとはCodeDivisionMultipleAccessの略で

通常、信号を送ると１つの信号線（回線）で１つしか送ることができません。
これを、デジタル信号で１つ１つを短くして、信号の空時間に他の信号を入れるようにすると、１つの回線で2以上の信号を送ることができます。これが時分割多重（TDMA）です
信号を送る周波数を変えれば、送られてきた信号を容易に区別することが可能となり、やはり１つの回線で2以上の信号を送ることができます。これが周波数分割多重（FDMA）です。
CDMAは、ちょっと話がややこしいのですが、信号と特定の符号を演算して送信します。受信側で同じその符号を使って信号処理をすると、もとの信号を取り出せると言うわけです。直接拡散のスペクトラム拡散通信では必須の技術です。一番近い概念としては暗号化でしょうか。

大学レベルの信号処理の本を読めば、詳しい解説があります。