CDMA - Многоканальный Доступ с Кодовым Разделением Каналов. В отличие от других технологий радиосвязи, в которых имеющийся частотный спектр разбивается на узкополосные каналы и временные интервалы, в системе CDMA сигналы распределяются в широкой полосе частот. Таким способом система CDMA обеспечивает более эффективное использование имеющегося частотного спектра, обеспечивая значительное увеличение пропускной способности. Пропускная способность системы CDMA в 10-20 раз выше, чем у аналоговых систем AMPS, и по меньшей мере втрое по сравнению с другими технологиями цифровой связи, такими как TDMA и GSM. В существующих сотовых системах эта пропускная способность может быть увеличена поэтапно. Путем перевода лишь 10% спектра с технологии AMPS на CDMA общая пропускная способность системы может быть удвоена.

Обладая повышенной пропускной способностью, система CDMA предотвращает блокировку вызовов, позволяет удовлетворить растущий спрос на обслуживание и поддерживает новые виды цифровых услуг, такие как опознавание вызывающего абонента, передача данных и мобильная факсимильная связь. Уникальная для каждого отдельного соединения схема кодирования в системе CDMA практически полностью устраняет перекрестные помехи и значительно снижает влияние помех от других источников. Этот подход также устраняет необходимость сдвига несущих частот между соседними сотами, обеспечивая надежную "мягкую" эстафетную передачу абонента, которая предотвращает прерывание вызова. Путем использования интегральных приемников типа Рейк системы Qualcomm в значительно степени снижает эффект многолучевости, характерный для зон вблизи многоэтажных зданий и на пересеченной местности. Благодаря защищенной патентами технологии управления мощностью, система также снижает затухание сигналов у границ сот. А применение в системе CDMA вокодеров на 13 кбит/с переменной скоростью передачи данных обеспечивает качество передачи речи, сопоставимое с качеством связи по проводным линиям.

Типичная выходная мощность переносного аппарата CDMA составляет всего два милливатта - значительно меньше, чем средняя выходная мощность в 125 мВт у аппаратов системы GSM. За счет сокращения потребляемой энергии батареи переносные аппараты CDMA обеспечивают существенное увеличение продолжительности работы в режиме соединения (до пяти часов) и в режиме ожидания (до двух дней). Снижение требований по расходу энергии также позволило уменьшить габариты и массу переносных телефонов, а также время вынужденного простоя, связанного с необходимостью перезарядки батарей. Кроме того, снижение выходной мощности уменьшает озабоченность потребителей в отношении риска для здоровья и снижает взаимное влияние с другими устройствами радиосвязи. Сигналы с расширенным спектром, применяемые в системе CDMA, обеспечивают зону покрытия значительно большей площади в сравнении с сигналами, используемыми в системах AMPS, TDMA или GSP. В результате, количество базовых станций, необходимых для системы CDMA, сокращается в 2-5 раз. Такое расширение зоны покрытия обеспечивается практически во всех системах и при всех условиях развертывания (в городах, пригородах, сельской местности). Радиоинтерфейс системы CDMA соответствует требованиям как стандарта цифровой сотовой связи IS-95A, так и стандарта PCS J-STD-008. Система также отвечает требованиям интерфейсных протоколов Подсистемы Подвижной Связи (MAP) IS-41, обеспечивая тем самым полную совместимость с проводными и беспроводными системами связи, применяемыми в США.

Сравнение технологий множественного доступа

FDMA - множественный доступ с частотным разделением. Стандарт FDMA широко используется как в традицинных аналоговых системах сотовой связи, так и в современных цифровых системах (как правило, в сочетании с другими методами). Из всего доступного диапазона каждому абоненту выделяется своя полоса частот, которую он может использовать все 100% времени. Таким образом, не временной фактор, а только лишь различия в частоте используются для разделения (дифференциации) абонентов. Подобный подход имеет заметное преимущество: вся информация передается в "реальном времени", и абонент получает возможность использовать всю полосу пропускания, выделенного ему сегмента. Ширина полосы сегмента может варьироваться в зависимости от используемой системы связи.

CDMA - множественный доступ с кодовым разделением. Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются присвоением каждому пользователю отдельного кода, который распространяется по всей ширине полосы. В данном случае не существует временного разделения, и все абоненты постоянно используют всю ширину канала. Нужно заметить, что полоса частот, выделяемая для организации одного канала, очень широка. Вещание абонентов накладываются друг на друга, но поскольку их коды отличаются, они могут быть легко дифференцированы.

В качестве иллюстрации этого метода можно представить комнату, в которой находятся несколько пар людей. Эти пары хотят общаться только друг с другом и не интересуются другими. Если каждая пара знает только один язык и его использует, а все языки различны, тогда воздух комнаты может быть "несущей частотой" для их голосов.

Аналогия заключается в том, что воздух в комнате является широкополосным каналом, а языки представляются в виде кодов. Если мы включим языковые "фильтры", то люди, говорящие на немецком, не услышат тех, кто говорит на испанском и т.д. Мы будем увеличивать количество абонентов до тех пор, пока общий "фоновый шум" (помехи от других абонентов) не будет нас ограничивать. Регулируя мощность сигнала всех абонентов, которая не должна быть выше необходимой при сохранении высокого качества речи, мы обеспечиваем связью большое количество абонентов. Максимальное количество пользователей, или каналов трафика зависит от интенсивности использования каждого канала трафика, и поэтому не является определенным. Это отражается в концепции "мягкой перегрузки" (soft overload), согласно которой дополнительный абонент (или пара по нашей аналогии) может получить доступ, если необходимо, за счет несколько возрастающих помех для других абонентов.

Большинство операторов используют в каждой ячейке три независимых секторных антенны (трехсекторная модель, N=7). Или, другими словами, обычно одна седьмая всех частот, выделенных оператору сотовой связи, может использоваться в любой соте. Соты должны быть разнесены достаточно далеко друг от друга с тем, чтобы помехи были устранены или сведены к минимуму, и, соответственно, достигнуто приемлемое качество речи.

В случае использования стандарта CDMA сигнал может быть принят при наличии высокого уровня помех, но при этом сохраняется то же самое или более высокое качество передачи. Все абоненты совместно используют один и тот же частотный ресурс. В стандарте CDMA одна и та же полоса частот используется в каждой соте и в каждом секторе секторизованной соты. В данном случае модель повторного использования частот выглядит как N=1. Эта модель N=1 является тем условием, которое обеспечивает для стандарта CDMA более высокую пропускную способность (емкость) по сравнению с AMPS и другими технологиями. Помехи, создаваемые другими абонентами и другими базовыми станциями, представляют собой фактор, в конечном итоге определяющий верхний порог пропускной способности сети стандарта CDMA. При разработке первичной сети целью является сведение к минимуму общего уровня помех. В стандарте CDMA существует множество способов снизить уровень помех и довести до максимума емкость сети.

TDMA - множественный доступ с временным разделением. Стандарт TDMA активно используется современными цифровыми системами подвижной свзи. В отличие от систем частотного разделения, все абоненты системы TDMA работают в одном и том же диапазоне частот, но при этом каждый имеет временные ограничения доступа. Каждому абоненту выделяется временной промежуток (кадр), в течении которого ему разрешается "вещание". После того, как один абонент завершает вещание, разрешение передается другому, затем третьему и т.д. После того, как обслужены все абоненты, процесс начинается сначала. С точки зрения абонента его активность носит пульсирующий характер. Чем больше абонентов, тем реже каждому из них предоставляется возможность передать свои данные, тем, соответственно, меньше данных он сможет передать. Если ограничить потребности (возможности) абонента известной величиной, можно оценить количество пользователей, которых реально сможет обслужить система с таким способом разделения среды. Временное разделение, как правило, накладывается на частотное разделение и вещание ведется в выделенной полосе частот.

По словам президента UWCC Майка Бермана (Mike Buhrmann), среди трех соревнующихся стандартов сотовой связи TDMA занимает второе место после стандарта GSM, занимающего господствующее положение в Европе. Хотя этому стандарту в технологических дискуссиях зачастую уделяется недостаточно внимания, сети TDMA продолжают развиваться. Сейчас они используются в 70 странах мира и почти полностью покрывают Северную и Южную Америку. Успех TDMA связывают с чистотой воспроизведения голоса, которая обеспечивается новым голосовым кодером ACELP, двухдиапазонными и двухстандартными телефонами, возросшей емкостью, глобальным распространением и переходом к стандарту третьего поколения UWC-136. По мнению специалистов, увеличение рынка TDMA (IS-136) отражает ускоренный переход к цифровым методам и зрелость этой технологии. Важно, что все три ведущие цифровые технологии смогут стать основой для услуг беспроводной связи третьего поколения.

Источник: PhoneInfo