CDMA

Code Division Multiple Access ist ein Funkübertragungsverfahren, das mehreren Benutzern erlaubt, gleichzeitig dasselbe Frequenzband zu nutzen, ohne sich gegenseitig zu stören. Die Daten jedes Benutzers werden mit einem eindeutigen digitalen Code über die verfügbare Bandbreite verteilt und dann im Empfänger mit demselben Code wieder zusammengesetzt. Der Empfänger filtert praktisch alle Übertragungen heraus, die nicht seiner zugewiesenen Codesequenz entsprechen, und stellt nur die beabsichtigte Nachricht aus dem für jeden ohne den richtigen Code wie Rauschen wirkenden Signal wieder her.

Die Technologie stützt sich auf pseudozufällige Spreizcodesequenzen, üblicherweise Chips genannt, die mit einer deutlich höheren Taktrate als die ursprünglichen Daten arbeiten. Ein typisches CDMA-Signal könnte Sequenzen mit Millionen von Chips pro Sekunde verwenden und einen Datenstrom von Kilobit pro Sekunde über mehrere Megahertz Spektrum verteilen. Der Processing Gain, das Verhältnis der verteilten Bandbreite zur ursprünglichen Datenrate, bestimmt, wie viele gleichzeitige Benutzer das System bei akzeptabler Signalqualität unterstützen kann.

Einsatz und Varianten

CDMA fand seine breiteste Anwendung in der Mobilfunktechnik, besonders in Mobilfunknetzen der zweiten und dritten Generation wie IS-95 (cdmaOne) und CDMA2000. Es konkurierte mit GSM, das stattdessen Zeitmultiplexing nutzte. Frühe Satelliten- und Militärkommunikation setzten ebenfalls auf CDMA, weil die Spreizbandnatur dieser Technologie natürliche Resistenz gegen Störsender und Abhören bietet. Moderne Mobilfunknetze sind größtenteils zu OFDMA- und LTE-Varianten übergegangen, die bessere Spektraleffizienz bieten, allerdings auf Kosten einer weniger robusten Leistung unter schlechten Kanalbedingungen.

Die Haupteinschränkung von CDMA ist das Near-Far-Problem: ein starkes Signal in der Nähe des Empfängers kann schwächere entfernte Signale auch bei perfekter Code-Orthogonalität überlagern. Praktische Systeme erfordern präzise Leistungsregelung, um alle empfangenen Signale auf annähernd gleiche Stärke zu halten. Außerdem verschlechtert sich die Leistung mit zunehmender Anzahl aktiver Benutzer durch die kumulative Wirkung nicht-orthogonaler Code-Interferenz schneller als in Zeit- oder Frequenzmultiplexsystemen.

Der Name spiegelt das Kernkonzept wider: der Code selbst wird zum Teilungsmechanismus und ermöglicht Zugriff unabhängig von Zeitschlitz oder Frequenzkanal. Das unterscheidet sich von TDMA (Zeitschlitze) und FDMA (Frequenzkanäle), wo Benutzer durch Zeitplanung oder Spektrumzuteilung statt durch Code-Zuweisung getrennt bleiben.