CDMA

CDMA ( англ. Code Division Multiple Access - Множинний доступ з кодовим поділом) - технологія зв'язку, зазвичай радіозв'язку, при якій канали передачі мають загальну смугу частот, але різну кодову модуляцію. Найбільшу популярність на побутовому рівні отримала після появи мереж стільникового мобільного зв'язку, її використовують, через що часто помилково виключно з нею (стільникового мобільним зв'язком) і ототожнюється.


1. Принцип роботи

Для радіосистем існує два основних ресурсу - частота і час. Поділ пар приймачів і передавачів по частотах таким чином, що кожній парі виділяється частина спектра на весь час з'єднання називається FDMA (Frequency Division Multiple Access). Поділ за часом таким чином, що кожній парі приймач-передавач виділяється весь (або велика частина) спектру на виділений відрізок часу називають TDMA (Time Division Multiple Access). У CDMA (Code Division Multiple Access), для кожного вузла виділяється весь спектр частот і весь час. CDMA використовує спеціальні коди для ідентифікації з'єднань. [1] Канали трафіку при такому способі розділення середовища створюються за допомогою застосування широкосмугового кодо-модульованого радіосигналу - шумоподобного сигналу, переданого в загальний для інших аналогічних передавачів канал, в єдиному широкому частотному діапазоні. В результаті роботи декількох передавачів ефір у даному частотному діапазоні стає ще більш шумоподібним. Кожен передавач модулює сигнал із застосуванням присвоєного в даний момент кожному користувачеві окремого числового коду, приймач, настроєний на аналогічний код, може виокремлювати з загальною какофонії радіосигналів ту частину сигналу, яка призначена вашого пристрою. У явному вигляді відсутня тимчасове або частотне розділення каналів, кожен абонент постійно використовує всю ширину каналу, передаючи сигнал до загального частотний діапазон, і приймаючи сигнал із загального частотного діапазону. При цьому широкосмугові канали прийому та передачі знаходяться на різних частотних діапазонах і не заважають один одному. Смуга частот одного каналу дуже широка, мовлення абонентів накладається один на одного, але, оскільки їх коди модуляції сигналу відрізняються, вони можуть бути диференційовані апаратно-програмними засобами приймача.

При кодової модуляції застосовується техніка розширення спектра з множинним доступом. Вона дозволяє збільшити пропускну спроможність при незмінній потужності сигналу. Передані дані комбінуються з більш швидким шумоподібним псевдовипадкових сигналом з використанням операції побітового взаємовиключні АБО ( XOR). На зображенні нижче показано приклад, що демонструє застосування методу для генерації сигналу. Сигнал даних з тривалістю імпульсу Tb комбінується за допомогою операції XOR з кодом сигналу, тривалість імпульсу якого дорівнює T_ {c} (Зам: ширина смуги пропускання пропорційна 1 / T , Де T = Час передачі одного біта), отже ширина смуги пропускання сигналу з даними дорівнює 1/T_ {b} і ширина смуги пропускання одержуваного сигналу дорівнює 1/T_ {c} . Так як T_ {c} багато менше T_ {b} , Ширина смуги частот одержуваного сигналу набагато більше, ніж така оригінального сигналу переданих даних. Величина T_ {b} / T_ {c} називається базою сигналу і, в якійсь мірі [ який? ] , Визначає верхню межу кількості користувачів, підтримуваних базовою станцією одномоментно.

[2] Генерація сигналу CDMA


2. Переваги

  • Висока спектральна ефективність. Кодове розділення дозволяє обслуговувати більше абонентів на тій же смузі частот, ніж інші види поділу ( TDMA, FDMA).
  • Гнучкий розподіл ресурсів. При кодовому розділенні немає суворого обмеження на число каналів. Зі збільшенням числа абонентів поступово зростає ймовірність помилок декодування, що веде до зниження якості каналу, але не до відмови обслуговування.
  • Більш висока захищеність каналів. Виділити потрібний канал без знання його коду вельми важко. Вся смуга частот рівномірно заповнена шумоподібним сигналом.
  • Телефони CDMA мають меншу пікову потужність випромінювання і тому, можливо, менш шкідливі.

3. Еволюція систем стільникового зв'язку, що використовують технологію CDMA

Технологія множинного доступу з кодовим розділенням каналів відома давно. У СРСР перша робота, присвячена цій темі, була опублікована ще в 1935 році Д. В. Агєєвим в роботі "Кодове розділення каналів". У ній було показано, що при використанні лінійних методів можливі три види поділу сигналів: частотне, тимчасове і компенсаційне (за формою).

Технологія кодового розділення каналів CDMA, завдяки високої спектральної ефективності, є радикальним рішенням подальшої еволюції стільникових систем зв'язку.

CDMA2000 є стандартом 3G в еволюційному розвитку мереж cdmaOne (заснованих на IS-95). При збереженні основних принципів, закладених версією IS-95A, технологія стандарту CDMA безперервно розвивається.

Подальший розвиток технології CDMA відбувається в рамках технології CDMA2000. При побудові системи мобільного зв'язку на основі технології CDMA2000 1Х перша фаза забезпечує передачу даних зі швидкістю до 153 кбіт / с, що дозволяє надавати послуги голосового зв'язку, передачу коротких повідомлень, роботу з електронною поштою, інтернетом, базами даних, передачу даних і нерухомих зображень.

Перехід до наступної фази CDMA2000 1X EV-DO відбувається при використанні тієї ж смуги частот 1,23 МГц, швидкість передачі - до 2,4 Мбіт / с у прямому каналі і до 153 кбіт / с у зворотному, що робить цю систему зв'язку відповідає вимогам 3G і дає можливість надавати найширший спектр послуг, аж до передачі відео в режимі реального часу.

Наступною фазою розвитку стандарту в напрямку збільшення мережевої ємності і передачі даних є 1XEV-DO Rev A : передача даних зі швидкістю до 3,1 Мбіт / с у напрямку до абонента і до 1,8 Мбіт / с - від абонента. Оператори зможуть надавати ті ж послуги, що й на базі Rev. 0, а, крім того, передавати голос, дані та здійснювати широкомовлення по IP мережах. У світі вже є кілька таких діючих мереж.

Розробники обладнання CDMA зв'язку запустили нову фазу - 1XEV-DO Rev B, - з метою досягти наступних швидкостей на одному частотному каналі: 4,9 Мбіт / с до абонента і 2,4 Мбіт / с від абонента. До того ж буде забезпечуватися можливість об'єднання декількох частотних каналів для збільшення швидкості. Наприклад, об'єднання 15-ти частотних каналів (максимально можлива кількість) дозволить досягати швидкостей 73,5 Мбіт / с до абонента і 27 Мбіт / с від абонента. Застосування таких мереж - поліпшена робота чутливих до тимчасових затримок додатків типу VoIP, Push to Talk, відеотелефонія, мережеві ігри і т. п.

Основними компонентами комерційного успіху системи CDMA2000 є більш широка зона обслуговування, висока якість мовлення (практично еквівалентне дротяним системам), гнучкість і дешевизна впровадження нових послуг, висока перешкодозахищеність, стійкість каналу зв'язку від перехоплення і прослуховування.

Також важливу роль відіграє низька випромінювана потужність радіопередавачів абонентських пристроїв. Так, для систем CDMA2000 максимальна випромінювана потужність складає 250 мВт. Для порівняння: в системах GSM-900 цей показник дорівнює 2 Вт (в імпульсі, при використанні GPRS + EDGE з максимальним заповненням; максимум при усередненні за часом при звичайній розмові - близько 200мВт). У системах GSM-1800 - 1 Вт (в імпульсі, середня трохи менше 100МВт).

Справедливості заради відзначимо, що думка про шкідливий вплив випромінювання мобільних телефонів на організм людини вченими не спростовано. (Досліди на щурах виявлено, що з'являється ризик розвитку онкологічних захворювань).


Примітки

  1. CDMA Tutorial - www.umtsworld.com / technology / cdmabasics.htm
  2. Dubendorf Vern А. Wireless Data Technologies. - John Wiley & Sons, Ltd, 2003.