CDMA(angl. Viacnásobný prístup s kódovým delením- viacnásobný prístup s kódovým delením) je komunikačná technológia, zvyčajne rádiová komunikácia, v ktorej prenosové kanály majú spoločné frekvenčné pásmo, ale rôzne kódové modulácie. Najväčšiu slávu na úrovni domácností si získala po objavení sa mobilných mobilných komunikačných sietí, ktoré ju využívajú, a preto sa často mylne stotožňuje výlučne s ňou (mobilná mobilná komunikácia).

Princíp činnosti

Pre rádiové systémy existujú dva hlavné zdroje - frekvencia a čas. Rozdelenie párov prijímačov a vysielačov podľa frekvencií tak, že každému páru je pridelená časť spektra po celú dobu trvania spojenia, sa nazýva FDMA (Frequency Division Multiple Access). Časové delenie takým spôsobom, že každému páru prijímač-vysielač je pridelená celá (alebo väčšina) časť spektra na dané časové obdobie, sa nazýva TDMA (Time Division Multiple Access). V CDMA (Code Division Multiple Access) je celé frekvenčné spektrum vždy pridelené každému uzlu. CDMA používa špeciálne kódy na identifikáciu pripojení. Dopravné kanály s týmto spôsobom oddeľovania média sa vytvárajú pomocou širokopásmového rádiového signálu s kódovou moduláciou - signálu podobného šumu prenášaného do kanála spoločného pre iné podobné vysielače v jedinom širokom frekvenčnom rozsahu. V dôsledku prevádzky viacerých vysielačov sa vzduch v tomto frekvenčnom rozsahu stáva ešte viac hlučnejším. Každý vysielač moduluje signál pomocou samostatného číselného kódu, ktorý je momentálne pridelený každému užívateľovi, prijímač naladený na podobný kód dokáže zo všeobecnej kakofónie rádiových signálov vytiahnuť tú časť signálu, ktorá je pre tento prijímač určená. Neexistuje žiadne explicitné časové alebo frekvenčné rozdelenie kanálov, každý účastník neustále využíva celú šírku kanála, vysiela signál do spoločného frekvenčného rozsahu a prijíma signál zo spoločného frekvenčného rozsahu. V tomto prípade sú širokopásmové vysielacie a prijímacie kanály v rôznych frekvenčných rozsahoch a navzájom sa nerušia. Frekvenčné pásmo jedného kanála je veľmi široké, vysielanie predplatiteľov sa navzájom prekrýva, ale keďže ich kódy modulácie signálu sú odlišné, môžu byť odlíšené hardvérom a softvérom prijímača.

Modulácia kódu využíva techniku ​​rozprestretého spektra s viacnásobným prístupom. Umožňuje vám zvýšiť šírku pásma pri zachovaní rovnakej sily signálu. Prenášané dáta sa kombinujú s rýchlejším pseudonáhodným signálom podobným šumu pomocou bitovej vzájomne sa vylučujúcej operácie OR (XOR). Obrázok nižšie ukazuje príklad, ktorý demonštruje aplikáciu metódy na generovanie signálu. Dátový signál so šírkou impulzu Tb sa kombinuje pomocou operácie XOR s kódom signálu, ktorého šírka impulzu je rovná (zástupca: šírka pásma je úmerná, kde = doba prenosu jedného bitu), preto šírka pásma dátový signál je... Keďže je oveľa menší, šírka pásma prijímaného signálu je oveľa väčšia ako šírka pôvodného prenášaného dátového signálu. Hodnota sa nazýva základ signálu a do určitej miery [ ktorý?], definuje horný limit počtu užívateľov podporovaných základňovou stanicou naraz.

Výhody

• Vysoká spektrálna účinnosť. Rozdelenie kódu vám umožňuje obsluhovať viac účastníkov v rovnakom frekvenčnom pásme ako iné typy rozdelenia (TDMA, FDMA).
• Flexibilné prideľovanie zdrojov. Vďaka rozdeleniu kódu neexistuje prísne obmedzenie počtu kanálov. S nárastom počtu predplatiteľov sa postupne zvyšuje pravdepodobnosť chýb dekódovania, čo vedie k zníženiu kvality kanála, ale nie k odmietnutiu služby.
• Vyššia bezpečnosť kanála. Je veľmi ťažké vybrať požadovaný kanál bez znalosti jeho kódu. Celé frekvenčné pásmo je rovnomerne vyplnené signálom podobným šumu.
• Telefóny CDMA majú nižší maximálny výkon žiarenia, a preto sú pravdepodobne menej škodlivé.

Evolúcia bunkových systémov pomocou technológie CDMA

Technológia viacnásobného prístupu s delením kódu je známa už dlho. V ZSSR prvú prácu na túto tému publikoval už v roku 1935 D. V. Ageev vo svojej práci „Kódové rozdelenie kanálov“. Ukázalo sa, že pri použití lineárnych metód sú možné tri typy separácie signálu: frekvencia, čas a kompenzácia (vo forme).

Technológia kódového delenia kanálov CDMA je vďaka svojej vysokej spektrálnej účinnosti radikálnym riešením ďalšieho vývoja bunkových komunikačných systémov.

CDMA2000 je štandardom vo vývoji sietí cdmaOne (založený na IS-95). Pri zachovaní základných princípov stanovených verziou IS-95A sa technológia štandardu CDMA neustále vyvíja.

Následný vývoj technológie CDMA prebieha v rámci technológie CDMA2000. Pri budovaní mobilného komunikačného systému na báze technológie CDMA2000 1X prvá fáza zabezpečuje prenos dát rýchlosťou až 153 kbps, čo umožňuje poskytovanie hlasových služieb, prenos krátkych správ, elektronickej pošty, internetu, databáz, prenos dát a statické obrázky.

Prechod do ďalšej fázy CDMA2000 1X EV-DO nastáva s použitím rovnakej šírky pásma 1,23 MHz, prenosová rýchlosť je až 2,4 Mbps na doprednom kanáli a až 153 kbps na spätnom kanáli, vďaka čomu je tento komunikačný systém kompatibilný s 3G a robí ho možné poskytnúť najširšiu škálu služieb, až po prenos videa v reálnom čase.

Ďalšou fázou vývoja štandardu v smere zvyšovania kapacity siete a prenosu dát je 1XEV-DO Rev A: prenos dát rýchlosťou do 3,1 Mbit/s smerom k účastníkovi a do 1,8 Mbit/s - od predplatiteľa. Operátori budú môcť poskytovať rovnaké služby ako na základe Rev. 0 a navyše prenášajú hlas, dáta a vysielanie cez IP siete. Vo svete už existuje niekoľko takýchto prevádzkových sietí.

Vývojári komunikačných zariadení CDMA spustili novú fázu - 1XEV-DO Rev B - s cieľom dosiahnuť nasledovné rýchlosti na jednom frekvenčnom kanáli: 4,9 Mbps pre účastníka a 2,4 Mbps pre účastníka. Okrem toho bude možné kombinovať viacero frekvenčných kanálov na zvýšenie rýchlosti. Napríklad kombinácia 15 frekvenčných kanálov (maximálny možný počet) umožní dosiahnuť rýchlosť 73,5 Mbit/s pre účastníka a 27 Mbit/s pre účastníka. Použitie takýchto sietí je na zlepšenie výkonu časovo citlivých aplikácií, ako sú VoIP, Push to Talk, videotelefonovanie, sieťové hry atď.

Hlavnými komponentmi komerčného úspechu systému CDMA2000 sú širšia oblasť služieb, vysoká kvalita hovoru (takmer ekvivalentná drôtovým systémom), flexibilita a nízke náklady na zavádzanie nových služieb, vysoká odolnosť voči šumu a stabilita komunikačného kanála pred odpočúvaním. a odpočúvanie.

Dôležitú úlohu zohráva aj nízky vyžarovaný výkon rádiových vysielačov účastníckych zariadení. Pre systémy CDMA2000 je teda maximálny vyžiarený výkon 250 mW. Pre porovnanie: v systémoch GSM-900 je toto číslo 2 W (v impulze, pri použití GPRS + EDGE s maximálnou náplňou; maximum, keď sa spriemeruje za čas počas normálnej konverzácie je asi 200 mW). V systémoch GSM-1800 - 1 W (v impulze je priemer o niečo menší ako 100 mW). Pre spravodlivosť uvádzame, že názor o škodlivosti žiarenia z mobilných telefónov na ľudský organizmus vedci nevyvrátili. (experimenty na potkanoch odhalili, že existuje riziko vzniku rakoviny).

Poznámky (upraviť)

Odkazy

• Viacnásobný prístup s delením kódu CDMA
• Nariadenie Ministerstva komunikácií Ruskej federácie č. 157 z 30. decembra 2002 "O federálnej celulárnej mobilnej sieti štandardu IMT-MC-450 vo frekvenčnom rozsahu 450 MHz"

pozri tiež

Mobilná komunikácia v Rusku
Operátori
... virtuálne
Predajné siete
Normy

Bunkové štandardy 0G (bezdrôtové telefóny) 1G 2G GSM / 3GPP HSCSD GPRS EDGE / EGPRS (UWC-136) Rodina 3GPP2 CDMA2000 1X (TIA / EIA / IS-2000) 1X Advanced Ďalší ROZŠÍRIŤ
3G (IMT-2000)
Stredne pokročilý po 3G (3,5 G, 3,75 G, 3,9 G)
(IMT-Advanced)
pozri tiež

Nadácia Wikimedia. 2010.

Základy technológie CDMA

Čo je štandard CDMA? Ide o technológiu, ktorá vám umožňuje odovzdať viacero kódových kanálov naraz, čo je digitálny prístup. Kedysi bola táto technológia vyvinutá spoločnosťou Qualcomm, ktorá aktívne vyvíja nielen mikroprocesory, ale aj špeciálne zariadenia na prenos signálov na rôznych frekvenciách. Vďaka technológii šifrovania a prenosu dát vysokou rýchlosťou v digitálnych sieťach má štandard CDMA lepšiu kvalitu hlasu. Zároveň sa výrazne zníži počet inštalovaných základňových staníc, čo už odľahčuje náklady mobilných operátorov. Okrem toho štandard zahŕňa niektoré doplnkové služby, napríklad prístup na internet, kontrolu pošty, výmenu krátkych správ atď.

Technológia tohto štandardu je unikátna, rozširuje rozsah prenosu dát, no zároveň sú hlasové dáta rozdelené na malé segmenty, ktoré sú kódované a prenášané po linke a každý hovor je identifikovaný. Preto je možné pripustiť momenty, keď je na tej istej stránke veľké množstvo predplatiteľov a súčasne hovoria na mobilných telefónoch. To je teda hlavná výhoda štandardu, je možné preniesť oveľa viac signálov s rovnakými parametrami.

čo je GSM?

Okrem CDMA existuje aj štandard GSM, ktorý je celosvetovo najrozšírenejší. Je to tiež štandard digitálneho prenosu údajov, objavil sa v roku 1980 a dnes je rozšírený po celom svete, najmä v Európe a krajinách SNŠ. GSM je vo svete rozšírenejšie, keďže tento komunikačný štandard je veľmi žiadaný medzi bežnými účastníkmi, pre ktorých je dôležitá mobilita a široká škála služieb. GSM má nevýhodu, pretože kvalita komunikácie je tu oveľa horšia kvôli samotnej technológii a vyžaduje veľký počet základňových staníc. GSM má však obrovskú výhodu v tom, že tu môžete jednoducho meniť samotné mobilné telefóny z dôvodu výmeny SIM kariet a samotní výrobcovia mobilných telefónov najčastejšie púšťajú na trh novinky so štandardom GSM.

Aký komunikačný štandard je lepší, ak použijete technológiu CDMA?

Ak vezmeme rôzne frekvenčné rozsahy, tak v CDMA si najväčšiu obľubu získali frekvencie 800 a 1900. Veľa ľudí zaujíma, ktorý štandard je lepší pre reč? V skutočnosti je kvalita prenosu reči a dát na oboch štandardoch rovnaká, pretože tu je v každom prípade použitá technológia CDMA, len sú to iné frekvencie. Keďže štandard CDMA neumožňuje rýchlu zmenu samotného telefónu, nedávno sa objavili karty RUIM, ktoré sú trochu podobné štandardným SIM kartám. Všetky štandardy CDMA môžu byť potlačené špeciálnymi zariadeniami.

Z akých dôvodov je CDMA lepšia ako ostatné štandardy?

Najdôležitejšou výhodou CDMA je jeho kvalita hlasu. Kvalita so správnym dizajnom mobilnej siete je ešte lepšia ako pri káblových kanáloch, pretože tu nie je absolútne žiadny šum a nedochádza k prerušovaným reláciám. Samotný signál je navyše veľmi odolný voči hackingu, je takmer nemožné ho dešifrovať. Navyše, ako je uvedené vyššie, na jednej stránke môže byť viac predplatiteľov a kvalita tým neutrpí.

Aké je vysoké skóre dôvernosti štandardu CDMA?

Prenos signálu je v tomto štandarde rozdelený na segmenty, ktoré sú šifrované a následne je pre každý segment vydaný kód. Prijímací prvok musí prijať kód a odblokovať segment, čo poskytuje vynikajúcu ochranu pre konverzácie.

Kde sa v súčasnosti používa štandard CDMA?

V súčasnosti sa štandard CDMA aktívne používa v Spojených štátoch a vývoj tohto štandardu sa uskutočňuje aj v Japonsku, Južnej Kórei, Austrálii, Kanade a niektorých ďalších rozvinutých krajinách.

Čo znamená CDMA800 a aký je presný frekvenčný rozsah?

Toto je frekvenčný rozsah, v ktorom funguje signalizácia mobilnej siete. Je potrebné poznamenať, že vysielač môže mať niektoré ďalšie vlastnosti, najmä frekvencia sa pohybuje od 824 do 848 MHz, ak ide o vysielaný signál. A pri príjme signálu sa využíva rozsah od 869 do 893 MHz.

Zástupca riaditeľa pre rozvoj Kerimov Rostislav.

Telefóny z posledných rokov vydania poskytujú mnoho funkcií vrátane možnosti používať rôzne komunikačné štandardy.

Nie všetci používatelia mobilných telefónov dostatočne vedia, aké komunikačné štandardy používajú na spojenie s inými účastníkmi. Väčšina spotrebiteľov komunikačných služieb môže tieto informácie potrebovať iba vtedy, keď si musia vybrať nový telefón.

Pôsobivý zoznam možností a charakteristík je plný mnohých tajomných označení a skratiek, ktorých význam je buď ťažké uhádnuť, alebo dokonca zostáva utajený za siedmimi pečaťami. Čo sa skrýva za šiframi písmen CDMA a WCDMA, na čo slúžia a vieme sa bez nich dnes zaobísť?

Čo je CDMA v telefóne?

Ako viete, existuje niekoľko rôznych štandardov pre prenos dát v mobilnej komunikácii. Stal sa všeobecne akceptovaným štandardom pre našu krajinu a európske krajiny, avšak ako alternatíva k nemu bol už v 90. rokoch navrhnutý štandard CDMA, alebo Code Division Multiple Access (technológia viacnásobného prístupu s kódovým delením).

Ak sú v GSM komunikácii digitalizované informačné pakety rozdelené v čase, tak v štandarde CDMA sa používa nielen časové, ale aj kódované delenie. Hlasové pakety sú šifrované jedným spôsobom, pakety osobných údajov iným spôsobom a internetové pripojenie používa tretí spôsob šifrovania. Vďaka tomu môžu byť všetky dáta prenášané súčasne bez toho, aby sa navzájom rušili.


Ak má telefón nielen GSM, ale aj CDMA, znamená to, že máte dvojštandardný telefón, ktorý dokáže pracovať v sieťach s rôznym princípom kódovania signálu. CDMA je v skutočnosti lepší, rýchlejší a spoľahlivejší štandard. Prevzatie GSM komunikácie ako hlavného štandardu pre európske krajiny je mnohými odborníkmi považované za vážnu chybu.

Čo je WCDMA v telefóne?

Ďalším komunikačným štandardom, ktorý je dnes hojne využívaný pri výstavbe 3G sietí, je WCDMA. Táto skratka znamená Wideband Code Division Multiple Access, t.j. širokopásmový štandard CDMA.

Ako už názov napovedá, WCDMA je variant štandardu CDMA, ktorý využíva širokopásmový komunikačný prístup. Je to hlavný pre mobilných operátorov v Japonsku, vďaka čomu sa bezdrôtový internet objavil a stal sa verejne dostupným v tejto krajine skôr ako ostatní.

Dnes sa na princípe WCDMA vykonáva konštrukcia, ktorá zabezpečuje vysokú rýchlosť a spoľahlivosť výmeny údajov (na krátke vzdialenosti do 2 Mbit za sekundu, na značnú vzdialenosť od základňových staníc - do 384 Kbit za sekundu).


WCDMA využíva širokopásmový prístup, ktorý má rozsah 5 MHz. Technológia WCDMA má v porovnaní so štandardom GSM výrazne širšie možnosti: umožňuje súčasný prenos hlasového signálu, video signálu a digitálnych informačných paketov.

Jednou z výhod WCDMA je chýbajúca väzba na konkrétne územné umiestnenie základňových staníc. Pri použití tohto štandardu si nevšimnete, že sa počas jazdy presúvate z jednej zóny do druhej – napríklad pri ceste autom alebo vo vlaku. Môžete dokonca prekročiť hranice medzi krajinami, ale to neovplyvní prijímaný signál.

Väčšina moderných telefónov využíva štandard WCDMA, ktorý poskytuje vysokokvalitný, rýchly a spoľahlivý bezdrôtový internet a ďalšie bezdrôtové komunikačné služby vrátane bežného mobilného telefonovania.

Potrebujete CDMA a WCDMA vo svojom telefóne ešte dnes?

Štandard CDMA sa stále používa na prevádzku niektorých bezdrôtových sietí fungujúcich v Rusku – najznámejšia z nich je „SkyLink“. CDMA je extrémne bežné v Číne, kde sa používa takmer na rovnakej úrovni ako GSM.


O jej spoľahlivosti a perspektíve sa už stihlo presvedčiť mnoho operátorov v rôznych krajinách sveta. Pokiaľ ide o WCDMA, v Rusku sa už používa na poskytovanie služieb 3G. Pri výbere nového telefónu preto určite hľadajte v jeho charakteristike zmienku o prítomnosti štandardu WCDMA.

Teraz môžete často počuť o štandarde CDMA. Čo je tento štandard a kde sa začal jeho vývoj? CDMA (Code Division Multiple Access) je technológia s viacnásobným prístupom s kódovým delením, ktorá bola vynájdená a vyvinutá na vojenské účely. Po 2. svetovej vojne sa technológia používala ako v ZSSR, tak aj v USA vo vojenských komunikačných systémoch.

Komunikácia sa využívala na výmenu informácií medzi vojenskými lietadlami a pozemnými službami. No postupom času sa táto technológia začala využívať aj na civilné účely. Technológia CDMA sa veľmi rýchlo začala šíriť po celej planéte Zem. Amerika na tomto odkaze vykonala množstvo kontrol a testov, ktoré ukázali vysoké výsledky v porovnaní s inými normami. Začala sa hromadná výroba zariadení CDMA. Technológia CDMA naďalej posilňuje svoju pozíciu v rôznych krajinách. Obrovskú popularitu si získala v USA, Japonsku a Južnej Kórei. Teraz CDMA pokrýva všetky kontinenty s viac ako 150 miliónmi predplatiteľov. Je to preto, že štandard má obrovské výhody.

Štandard CDMA má vyššiu kvalitu komunikácie a je bezpečný pre ľudské zdravie. Vplyv elektromagnetického žiarenia na ľudský organizmus je 2-krát menší ako v iných normách, keďže koncovky vyžadujú minimálnu spotrebu energie na prevádzku, a preto výstupný výkon nijako nepoškodzuje zdravie. A špeciálny vstavaný šifrovací algoritmus poskytuje ochranu pred neoprávneným odpočúvaním.

Ak je štandard CDMA skutočne taký jedinečný a bezpečný, ako dlho vydrží štandard GSM na trhu? Nedá sa teda povedať hneď, malo by sa stať niečo globálne, čo úplne zmení situáciu na komunikačnom trhu. Dnes CDMA a GSM rozdeľujú trh na dva tábory. GSM sa snaží držať krok s CDMA prichádzaním s novými technológiami. Napríklad EDGE, pomocou ktorého je možné zvýšiť rýchlosť prenosu dát až na 384 Kb za sekundu. Napriek tomu, bez ohľadu na to, ako sa GSM vyvíja, CDMA stúpa o niekoľko krokov vyššie, napríklad vydaním CDMA / EV-DO Rev. B +, v ktorom je rýchlosť prenosu dát až 14,7 Mbps.

CDMA využíva na prenos dát širokopásmový signál. Rovnakú frekvenciu je možné použiť v celej sieti, čo znamená, že sa používa viac frekvenčných pásiem, ako je potrebné na bežné posielanie správ. Veľká skupina používateľov súčasne využíva rovnaké frekvenčné pásmo, na rozdiel od štandardu GSM, v ktorom je každému používateľovi na určitý čas poskytnutý frekvenčný kanál. A aby sa navzájom nerušili, blízke základňové stanice sú nútené používať rôzne kanály. A v štandarde GSM ich je sedemkrát menej ako v tejto sieti. Preto je v husto obývaných oblastiach veľká potreba využívať veľké množstvo základňových staníc.

CDMA využíva technológiu Soft Handoff, to znamená, že keď sa účastník presunie z jednej základňovej stanice na druhú, nedochádza k narušeniu relácií, ktoré možno pozorovať v iných štandardoch. Ak je účastník na hranici dvoch alebo viacerých základňových staníc, zariadenie ho spojí so všetkými najbližšími základňovými stanicami a tie, ktoré majú najlepší signál, ďalej navádzajú účastníka, ktorý ani netuší, že bol prepnutý z jednej základňovej stanice. inému.

Dúfajme, že vývoj štandardu CDMA sa tam nezastaví a poteší nás svojimi novými implementáciami v technológii, otvorí skvelé vyhliadky do budúcnosti a stane sa svetovým lídrom na trhu komunikácií!

1. Základné princípy CDMA
2. Rozdiely medzi CDMA a inými štandardmi
3. Služby v sieťach CDMA
4. Všeobecné charakteristiky a princípy fungovania
5. Technológia viacnásobného prístupu
6. Vývoj a perspektívy štandardu CDMA

1. Základné princípy CDMA

Aby výrobné spoločnosti prekonali vyššie uvedené nevýhody, museli sa obrátiť na zásadne odlišné digitálne systémy vyrobené pomocou tejto technológie viacstanica viacnásobný prístup s kódovým delením (CDMA) alebo, ako sa to nazýva na celom svete, CDMA (viacnásobný prístup s kódovým delením) ktoré využívajú signály podobné šumu v rozprestretom spektre. Samozrejme, všetko nové je dobrým podielom starého a v našom prípade vôbec zabudnutého.

Technológia viacnásobného prístupu s kódovým delením založená na ortogonálnom delení signálu je známa už dlho. V ZSSR bola prvá práca venovaná tejto téme s názvom „Základy teórie lineárneho výberu“ publikovaná v zbierke LEIS už v roku 1935 a jej autorom bol Dmitrij Vasilievič Ageev. A po vojne sa technológia CDMA dlho používala vo vojenských komunikačných systémoch v ZSSR aj v USA, pretože pre tieto systémy mala veľa cenných výhod, o ktorých sa bude diskutovať nižšie.

Samotný princíp CDMA spočíva v šírení spektra pôvodného informačného signálu (v našom prípade reči), ktorý môže byť produkovaný dvoma rôznymi metódami, ktoré sa nazývajú „preskakovanie frekvencie“ a „priama sekvencia“.

Takzvané "preskakovanie frekvencie" (alebo FH - Frequency Hopping) sa realizuje nasledovne: nosná frekvencia vo vysielači neustále mení svoju hodnotu v rámci určitých špecifikovaných limitov podľa pseudonáhodného zákona (kódu), individuálneho pre každý hlasový kanál. v relatívne krátkych časových intervaloch. Podobne sa správa aj prijímač systému, ktorý mení frekvenciu lokálneho oscilátora podľa presne rovnakého algoritmu, čím zabezpečuje výber a ďalšie spracovanie len požadovaného kanálu. S pomocou FH sa teraz robia pokusy zlepšiť technické charakteristiky úzkopásmových digitálnych bunkových systémov, najmä GSM.

Druhou metódou je „priama sekvencia“ (alebo DS – Direct Sequence), ktorá je založená na použití signálov podobných šumu a používa sa vo väčšine fungujúcich a budúcich CDMA systémov. Zabezpečuje moduláciu informačného signálu každého účastníka jediným a jedinečným pseudonáhodným šumovým signálom (v tomto prípade ide o kód), ktorý rozširuje spektrum pôvodného informačného signálu. Hneď je potrebné poznamenať, že počet variantov takýchto kódov dosahuje niekoľko miliárd, čo by umožnilo vytvoriť osobné spojenie v rozsahu našej planéty. V dôsledku opísaného procesu sa úzkopásmový informačný signál každého užívateľa rozšíri cez celú šírku frekvenčného spektra prideleného užívateľom siete (základ signálu je oveľa väčší ako 1). Na prijímači je signál zrekonštruovaný pomocou identického kódu, výsledkom čoho je rekonštrukcia pôvodného informačného signálu. Zároveň signály ostatných používateľov pre tento prijímač naďalej zostávajú rozšírené a sú ním vnímané iba ako biely šumčo je najviac mäkké rušenie, ktoré bude najmenej rušiť normálnu prevádzku prijímača.

Aby sme si ľudovo vysvetlili princíp takéhoto systému, použijeme jednu veľmi trefnú alegóriu, ktorú Motorola pri vysvetľovaní základov CDMA technológie väčšinou ponúka „pre expertov a nie až tak“. Predstavte si miestnosť, v ktorej sa spolu rozpráva veľa párov ľudí súčasne a v rôznych jazykoch. Každý z nich dobre rozumie svojmu partnerovi a všetky vonkajšie rozhovory sú vnímané ako druh pozadia a nijako zvlášť nezasahujú do rozhovoru.

Zároveň je zabezpečený vysoký stupeň ochrany pred aktívnym a pasívnym rušením, čo umožňuje pracovať pri nízkych hodnotách odstupu signálu od šumu (3-5 dB) s výrazne nižším výkonom prenášaného signálu. . Informačné signály veľkej skupiny používateľov sú teda súčasne prenášané na rovnakom vysokofrekvenčnom kanáli.

Malo by sa tiež povedať, že CDMA sa z nejakého dôvodu široko používa vo vojenských komunikačných systémoch, pretože rozšírenie spektra signálu nám umožňuje pôsobiť proti úmyselnému umelému rušeniu. Ak rozšírite základňu rádiového signálu na veľmi veľké hodnoty, môžete sa dostať pod úroveň hluku, ktorú môže potenciálny nepriateľ pozorovať. Na strane príjmu sa obnoví pôvodný signál. Takéto systémy by sa teda mohli používať (a také systémy existujú) bez rušenia prevádzky iných rádiových zariadení využívajúcich rovnaký rádiový frekvenčný rozsah. Toto sa však nepoužíva v existujúcich komerčných bunkových systémoch CDMA.

2. Rozdiely medzi CDMA a inými štandardmi

V systémoch s frekvenčným delením (FDMA aj TDMA) existuje problém takzvaného "opätovného použitia" frekvenčných kanálov. Aby sa navzájom nerušili, susedné základňové stanice musia používať rôzne kanály. Ak má teda BS 6 susedov (najčastejšie uvažovaný prípad, pričom zóna každej BS môže byť reprezentovaná ako šesťuholník a všetko vyzerá ako plást), potom je počet kanálov, ktoré môže táto BS použiť, sedemkrát menší. ako celkový počet kanálov v rozsahu pridelenom sieti. To vedie k zníženiu kapacity siete a potrebe zvýšiť hustotu inštalácie BS v husto obývaných oblastiach. Pre CDMA takýto problém vôbec nie je. Všetky BS fungujú na rovnakom kanáli. Frekvenčný zdroj sa teda využíva plnohodnotnejšie. Kapacita siete CDMA je zvyčajne niekoľkonásobne vyššia ako kapacita TDMA a rádovo vyššia ako kapacita sietí FDMA.

Aby telefóny umiestnené v blízkosti základňovej stanice neupchávali signálom vzdialenejších účastníkov, CDMA zabezpečuje plynulé riadenie výkonu, čo vedie k výraznému zníženiu spotreby energie telefónu v blízkosti základňovej stanice, a teda zvýšenie prevádzkového času telefónu bez nabíjania.

Jednou z pekných vlastností CDMA sietí je možnosť „mäkkého“ prechodu z jednej BS do druhej (soft handoff). V tomto prípade je možná situácia, keď jedného účastníka „vedie“ viacero BS naraz. Predplatiteľ si jednoducho nevšimne, že bol „prevedený“; ďalší BS. Prirodzene, aby to bolo možné, je potrebná presná synchronizácia BS. V komerčných systémoch sa to dosahuje použitím časových signálov z GPS (Global Positioning System) amerického satelitného polohovacieho systému.

CDMA je takmer úplne digitálny štandard. Zvyčajne sa všetky konverzie informačného signálu vyskytujú v digitálnej forme a iba rádiová časť zariadenia je analógová a oveľa jednoduchšia ako v prípade iných skupín noriem. To umožňuje, aby bol takmer celý telefón vyrobený vo forme jedného mikroobvodu s vysokým stupňom integrácie, čím sa výrazne znížia náklady na telefón.

Digitálna povaha CDMA je veľmi vhodná na používanie tejto technológie na bezdrôtový prenos dát. Vo vyššie uvažovanom príklade sme nastavili nie príliš vysokú rýchlosť, avšak existujúce implementácie CDMA nám umožňujú znásobiť rýchlosť prenosu dát, aj keď na úkor zníženia kapacity siete.

Štandardy CDMA používajú na digitalizáciu reči modernejší kodek, ktorý subjektívne zlepšuje kvalitu prenosu analógového signálu v porovnaní so súčasnými štandardmi TDMA.

Z nevýhod CDMA je možné poznamenať potrebu použitia pomerne širokého a súvislého pásma, čo nie je vždy možné v modernom prostredí nedostatku frekvenčných zdrojov a veľkej zložitosti implementácie tejto technológie v hardvéri.

VÝSLEDKY:

1. Vyššia kvalita komunikácie v porovnaní s inými komunikačnými štandardmi.
2. Vyššia rýchlosť prenosu dát a tým aj širšie možnosti využitia CDMA terminálov.
3. Menej Spotreba energie koncovky, ktoré predlžujú životnosť bez nabíjania.
4. Veľká kapacita siete (kompletnejšie využitie frekvenčného zdroja).
5. Štandard CDMA (IS-95) je viac prispôsobený prechodu na tretiu generáciu.

3. Služby v sieťach CDMA

O výhodách tej či onej technológie sa môžeme baviť dlho, no pre komerčného telekomunikačného operátora je prvoradý súbor služieb, za ktoré si predplatiteľ zaplatí peniaze. Hlavnou výhodou sietí CDMA je veľmi vysoká kvalita prenosu hlasu, a to, ako vidíte, je hlavnou službou všetkých telefónnych sietí.

Reč v systéme CDMA sa prevádza na digitálny tok pomocou špeciálneho vokodéra s variabilnou rýchlosťou v závislosti od intenzity reči. To umožňuje ekonomické využitie šírky pásma rádiovej cesty. To znamená, že keď mlčíte, zdroj rádiového kanála môže použiť iný účastník, ktorý momentálne tiež hovorí.

Systémy IS-95 používajú vokodéry s maximálnou bitovou rýchlosťou 8 kbps a 13 kbps. V súlade s tým môže byť prenos dát uskutočňovaný rýchlosťou 9,6 kbps a 14,4 kbps. Upozorňujeme, že posledná číslica nie je dostupná v iných sieťach.

Kvalita hlasu s 13 kbps vokodérom je blízka kvalite digitálnych káblových liniek. Ale, samozrejme, takéto vokodéry trochu znižujú kapacitu siete. Preto je pre predplatiteľov, ktorí sa zaujímajú len o hlasovú komunikáciu, tzv vylepšený 8 kbps vokodéry s rovnako vysokou kvalitou reči. Treba poznamenať, že téma vokodérov je naďalej aktuálna v zmysle ďalšieho zvyšovania kvality s ďalším znižovaním bitovej rýchlosti. Cenou emisie je ďalšie zvýšenie kapacity siete. A to núti mnohých špecialistov pokračovať v takejto práci.

Čo v skutočnosti máte na mysli, keď hovoríte o vysokej kvalite prenosu hlasu v sieťach CDMA? Ide predovšetkým o čistý zvuk a absenciu cudzieho hluku, ktorý je pre rádiotelefóny neobvyklý. Ale tu, ako sa hovorí, je lepšie raz počuť, ako desaťkrát vidieť v rôznej literatúre. No teraz už nemusíte chodiť niekam, napríklad do USA alebo Kórey. Siete CDMA (IS-95) už fungujú v mnohých regiónoch Ruska. Hovoriť bolo možné na rádiových telefónoch CDMA a na moskovských fórach SVIAZ-EXPOCOMM-97 a -98, kde takéto demonštračné systémy inštalované spoločnosťami Qualcomm a Personal Communications fungovali. A v dnešnej dobe to už vôbec nie je taká exotika, veď sietí IS-95 je v Rusku vybudovaných už pomerne veľa.

A, samozrejme, existuje legitímny záujem o spôsoby prístupu na INTERNET prostredníctvom mobilných sietí IS-95. Samozrejme, predplatiteľ CDMA môže súčasne hovoriť na mobilnom telefóne a pracovať na počítači, ktorý je k nemu pripojený na INTERNET. Spomedzi súčasných štandardov pre mobilnú komunikáciu má najlepšie postavenie IS-95 vďaka poskytovaniu najvyššej prístupovej rýchlosti (14,4 kbps). A výrobné spoločnosti sľubujú, že túto rýchlosť v blízkej budúcnosti zvýšia (našťastie v „spoločnom kanáli“ rádiového kanála CDMA môžete prerozdeliť zdroje pridelené každému účastníkovi). Mimochodom, prezentáciu systému prenosu údajov cez sieť CDMA zorganizoval Qualcomm počas moskovskej výstavy SVYAZ-EXPOCOMM-98 založenej na sieti moskovského operátora „Personal Communications“.

Predplatitelia si samozrejme budú môcť vymieňať faxové správy a komunikovať e-mailom. A v dohľadnej dobe sa očakáva vznik prenosových rýchlostí 64 kbps a dokonca 144 kbps.

Čo sa týka rôznych doplnkových služieb, ktoré sa poskytujú účastníkom digitálnych celulárnych sietí (presmerovanie hovorov, hlasová pošta, identifikácia čísel, IN služby atď., vrátane roamingu), všetky sú určené zariadením na prepínanie siete (ovládač alebo prepínanie stred) a nezávisí od typu použitého rádiové rozhranie... To, čo vývojári vložili do prepínača, bude fungovať (hlavná vec je, že naň môžete nainštalovať ďalší softvér). Vo všeobecnosti to, čo operátor považoval za potrebné kúpiť pre svoju sieť (napr. na základe marketingového prieskumu), to budú môcť účastníci využívať. A ak teraz niečo chýba, je celkom možné si to kúpiť neskôr.

Historicky Európania vyvinuli najpodrobnejšie rôzne aplikácie (v zmysle doplnkových služieb) pre štandard GSM (to sa však týka skôr funkcií prepínača, nie rádiové rozhranie). 20. februára 1998 však spoločnosť Qualcomm oznámila úspešné ukončenie testov základňovej stanice CDMA (IS-95), ktorá je súčasťou mobilného ústredne GSM, s britským operátorom Vodafon. To znamená, že teraz už nič nie je nemožné a je tu skutočná príležitosť spojiť množstvo služieb vyvinutých v rámci projektu GSM a prispôsobených európskym telefónnym sieťam s výhodami rádiové rozhranie IS-95.

4. Všeobecné charakteristiky a princípy činnosti

Princíp činnosti celulárnych komunikačných systémov (CCS) s multiplexovaním s kódovým delením možno ilustrovať na nasledujúcom príklade.

Povedzme, že sedíte v reštaurácii. Pri každom stole sú dvaja ľudia. Jeden pár sa medzi sebou rozpráva po anglicky, druhý po rusky, tretí po nemecky atď. Ukazuje sa, že v reštaurácii všetci hovoria v rovnakom čase na rovnakom frekvenčnom rozsahu (reč od 3 kHz do 20 kHz), pri rozhovore s protivníkom rozumiete iba jemu, ale počujete všetkých.

Rovnako v štandarde CDMA sa informácie prenášané vzduchom zo základnej stanice do mobilu alebo naopak dostanú ku všetkým účastníkom siete, ale každý účastník rozumie len informáciám, ktoré sú mu určené, t.j. Ruština rozumie iba ruštine, nemčina iba nemčine a ostatné informácie sú eliminované. Komunikačný jazyk je v súčasnosti kódom. V CDMA je to organizované pomocou kódovania prenášaných dát, presnejšie je za to zodpovedná jednotka násobenia Walshovej funkcie.

Na rozdiel od štandardu GSM, ktorý používa TDMA (Time Division Multiple Access - viacstanica prístup s kódovým delením, to znamená, že viacerí účastníci môžu hovoriť na rovnakej frekvencii ako v CDMA, ale na rozdiel od CDMA v rôznych časoch), štandard IS-95 využíva frekvenčný rozsah hospodárnejšie.

CDMA sa nazýva širokopásmový systém a signály prenášané vzduchom sú podobné šumu. Širokopásmové pripojenie - pretože zaberá širokú šírku pásma. Hlukové signály – pretože keď na rovnakej frekvencii pracuje niekoľko účastníkov súčasne, signály sa navzájom prekrývajú (môžete si predstaviť hluk v reštaurácii, keď všetci hovoria v rovnakom čase). Odolné voči rušeniu - pretože keď sa interferenčný signál vyskytne v širokom frekvenčnom pásme (1,23 MHz), úzky rozsah (<150кГц), сигнал примется почти неискаженный. За счет помехоустойчивого кодирования потерянные данные система восстановит, см. рис 1, где показан полезный сигнал и помеха (СЗС - селективная помеха).

A v štandarde GSM to nebude fungovať. Vzhľadom k tomu, že GSM je spočiatku úzkopásmové. Použitá šírka pásma je 200 kHz.

Systém CDMA od Qualcom je navrhnutý tak, aby fungoval vo frekvenčnom rozsahu 800 MHz. Systém CDMA je založený na metóde priameho rozloženia spektra frekvencií založenej na použití 64 typov sekvencií vytvorených podľa zákona Walshových funkcií. Na prenos hlasových správ bolo zvolené zariadenie na konverziu reči s algoritmom CELP s rýchlosťou konverzie 8000 bit/s (9600 bit/s v kanáli). Možné režimy prevádzky pri rýchlostiach 4800, 2400, 1200 bit/s.

Používajú kanály CDMA konvolučné kódovanie rýchlosti? (na kanáloch zo základnej stanice) a 1/3 (na kanáloch z mobilnej stanice), jemné rozhodovanie Viterbiho dekodér, prekladanie prenášaných správ. Celková šírka pásma komunikačného kanála je 1,25 MHz.

Hlavné charakteristiky normy
Frekvenčný rozsah prenosu MS	824,040-848,860 MHz
Frekvenčný rozsah prenosu BTS	869,040-893,970 MHz
Relatívna nestabilita nosiča BTS	± 5 x 10-8
Relatívna nestabilita nosnej frekvencie MS	± 2,5 x 10-6
Typ modulácie nosiča	QPSK (BTS), O-QPSK (MS)
Šírka spektra emitovaného signálu: - na úrovni mínus 3 dB - na úrovni mínus 40 dB	1,25 MHz 1,50 MHz
Hodinová frekvencia šírky pásma pamäte M-funkcie
Počet BTS kanálov na 1 nosnej frekvencii	1 pilotný kanál 1 synchronizačný kanál 7 stránkovacích kanálov 55 komunikačných kanálov
Počet MS kanálov	1 prístupový kanál 1 komunikačný kanál
Rýchlosť prenosu dát: - v synchronizačnom kanáli - v kanáli os. hovor a prístup - v komunikačných kanáloch	1200 bps 9600, 4800 bps 9600, 4800, 2400, 1200 bps
BTS kódovanie	Konvolučný kód R = 1/2, K = 9
MS kódovanie	Konvolučný kód R = 1/3, K = 9
Požadovaný pomer bitovej energie informácií pre príjem
BTS maximálny efektívny vyžiarený výkon
Maximálny efektívny vyžiarený výkon čs

Norma využíva oddelené spracovanie odrazených signálov prichádzajúcich s rôznym oneskorením a ich následné pridávanie váhy, čo výrazne znižuje negatívny vplyv viaccestného efektu. Pri oddelenom spracovaní lúčov v každom prijímacom kanáli sa používajú 4 paralelne pracujúce korelátory na základnej stanici a 3 korelátory na mobilnej stanici. Prítomnosť paralelne pracujúcich korelátorov umožňuje implementovať mäkký režim „handover“ pri prepínaní z bunky na bunku.

Mäkké odovzdanie nastáva riadením mobilnej stanice s dvoma alebo viacerými základňovými stanicami. Transkodér, ktorý je súčasťou hlavného zariadenia, vyhodnocuje kvalitu príjmu signálu z dvoch základňových staníc postupne snímku po snímke. Proces výberu najlepšieho rámca vedie k tomu, že výsledný signál môže byť vytvorený v procese kontinuálneho prepínania a následného „zlepovania“ rámcov prijatých rôznymi základňovými stanicami zúčastňujúcimi sa „handoveru“.

Protokoly handshakingu v CDMA, ako aj v štandardoch AMPS, sú založené na použití logických kanálov.

V CDMA sa kanály na prenos zo základňovej stanice nazývajú Forward, pre príjem základnou stanicou - Reverse. Štruktúra kanálov v CDMA v štandarde IS-95 je znázornená na obr.

Priame kanály v CDMA:

Pilot kanál

Používa sa mobilnou stanicou na počiatočnú synchronizáciu so sieťou a monitorovanie signálov základnej stanice v čase, frekvencii a fáze.

Synchronizovať kanál

Poskytuje identifikáciu základňovej stanice, úroveň pilotného vysielania a fázu pseudonáhodnej sekvencie základňovej stanice. Po dokončení uvedených krokov synchronizácie sa začnú procesy vytvárania spojenia.

Volací kanál

Používa sa na volanie mobilnej stanice. Po prijatí volacieho signálu mobilná stanica vyšle potvrdzovací signál do základňovej stanice, po ktorom sa informácie o vytvorení hovoru a priradení kanálu prenesú do mobilnej stanice cez volací kanál. Pagingový kanál začne fungovať potom, čo mobilná stanica prijme všetky systémové informácie (nosná frekvencia, frekvencia hodín, oneskorenie hodín).

Kanál s priamym prístupom

Navrhnuté na prenos hlasových správ a dát, ako aj na ovládanie informácií zo základňovej stanice na mobilnú.

Návratové kanály v CDMA:

Prístupový kanál

Umožňuje mobilnej stanici komunikovať so základňovou stanicou, keď mobilná stanica ešte nepoužíva prevádzkový kanál. Prístupový kanál sa používa na vytváranie hovorov a odpovedí na správy odoslané na kanáli hovorov, príkazy a požiadavky na registráciu v sieti. Prístupové kanály sú kombinované (kombinované) volacími kanálmi.

Spätný dopravný kanál

Zabezpečuje prenos hlasových správ a riadiacich informácií z mobilnej stanice do základnej stanice.

Štruktúra prenosových kanálov základňovej stanice je znázornená na obr.

Každý logický kanál má priradený vlastný Walshov kód. V jednom fyzickom kanáli môže byť 64 logických kanálov. existuje 64 Walshových sekvencií, ktorým sú priradené logické kanály, z ktorých každý má dĺžku 64 bitov. Zo všetkých 64 kanálov je prvý Walshov kód (W0) priradený k 1. kanálu, čo zodpovedá Pilot kanál, ďalšiemu kanálu je priradený tridsaťsekundový Walshov kód (W32), ďalším 7 kanálom je tiež priradený vlastný Walsh kód (W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7), ktorým volacie kanály zodpovedajú a zvyšných 55 kanálov je určených na prenos dát Priamy dopravný kanál.

Keď sa zmení znamienko bitu dátovej správy, zmení sa fáza použitej Walshovej sekvencie o 180 stupňov. Keďže tieto sekvencie sú navzájom ortogonálne, nedochádza k vzájomnému rušeniu medzi prenosovými kanálmi jednej základňovej stanice. Rušenie na prenosových kanáloch základňovej stanice je vytvárané iba susednými základňovými stanicami, ktoré pracujú v rovnakom rádiovom frekvenčnom pásme a využívajú rovnakú šírku pásma, ale s iným cyklickým posunom.

Poradie prechodu hlasových dát v mobilnej stanici pred ich odoslaním do éteru.

Pozrime sa bližšie na štrukturálny diagram spätného prevádzkového kanála. V kanáloch dopredu a dozadu sa tento vzor opakuje; v závislosti od toho, ktorý kanál sa práve používa, sú niektoré bloky tejto schémy vylúčené.

1. Rečový signál sa privádza do rečového kodeku. V tomto štádiu je rečový signál digitalizovaný a komprimovaný pomocou algoritmu CELP.
2. Potom signál ide do kódovacej jednotky na opravu chýb, ktorá dokáže opraviť až 3 chyby v dátovom pakete.
3. Potom signál ide do jednotky na prekladanie signálov.
   Blok je navrhnutý tak, aby sa vyrovnal s výbuchmi chýb vo vzduchu. Záblesky chýb – skreslenie niekoľkých bitov informácií za sebou.
   Princíp... Dátový tok sa zapisuje do matice riadok po riadku. Hneď ako sa matica naplní, začneme z nej prenášať informácie v stĺpcoch. V dôsledku toho, keď je niekoľko bitov informácií skreslených vo vzduchu za sebou, pri prijatí zhluku chýb, ktoré prechádzajú cez inverznú maticu, sú prevedené na jednotlivé chyby.
4. Potom ide signál do kódovacej jednotky (z odpočúvania).
   Na informáciu je superponovaná maska ​​(sekvencia) s dĺžkou 42 bitov. Táto maska ​​​​je klasifikovaná. Pri neoprávnenom zachytení dát vo vzduchu nie je možné dekódovať signál bez znalosti masky. Metóda iterovania cez všetky možné hodnoty nie je efektívna, keďže pri generovaní tejto masky, iterovaním cez všetky možné hodnoty, budete musieť vygenerovať 8,7 bilióna masiek s dĺžkou 42 bitov. Hacker, ktorý pomocou osobného počítača prenesie signál cez každú masku a prevedie ho na zvukový súbor, potom strávi veľa času rozpoznaním prítomnosti reči.
5. Walshov prekladač kódu.
   Digitálny dátový tok sa vynásobí sekvenciou bitov generovaných Walshom.
   V tomto štádiu kódovania signálu sa frekvenčné spektrum rozšíri, t. j. každý bit informácie je zakódovaný sekvenciou zostavenou podľa Walshovej funkcie s dĺžkou 64 bitov. To. rýchlosť toku dát v kanáli sa zvýši 64-krát.
   Preto sa v bloku modulácie signálu zvyšuje rýchlosť manipulácie so signálom, a tým sa rozširuje frekvenčné spektrum. Funkcia Walsh je zodpovedná aj za odfiltrovanie nepotrebných informácií od ostatných predplatiteľov.
   V momente začiatku komunikačnej relácie je účastníkovi pridelená frekvencia, na ktorej bude pracovať a jeden (zo 64 možných) logický kanál, ktorý určuje Walshovu funkciu. V momente príjmu ide signál v opačnom smere podľa schémy.
   Prijatý signál sa vynásobí sekvenciou Walshovho kódu. Korelačný integrál sa vypočíta z výsledku násobenia. Ak prahová hodnota Z spĺňa hraničnú hodnotu, signál je náš.
   Postupnosť Walshových funkcií je ortogonálna a má dobré korelačné a autokorelačné vlastnosti, takže pravdepodobnosť zámeny vášho signálu so signálom niekoho iného je 0,01 %.
6. Blok pre násobenie signálu dvomi M-funkciami (M1 - 15 bitov dlhý, M2 - 42 bitov dlhých) alebo sa nazývajú aj PSP - pseudonáhodné sekvencie.
   Blok je určený na miešanie signálu pre modulačný blok. Každá priradená frekvencia má priradenú inú M-funkciu.
7. Blok modulácie signálu.
   Štandard CDMA využíva fázovú moduláciu PM4, OFM4.

V súčasnosti je vybavenie štandardu CDMA najnovšie a najdrahšie, no zároveň najspoľahlivejšie a najchránenejšie. Európske spoločenstvo v rámci výskumného programu RACE vyvíja projekt CODIT na vytvorenie jedného z variantov univerzálneho mobilného telekomunikačného systému (UMTS) založeného na princípe kódového delenia viacerých kanálov pomocou širokopásmového priameho rozprestretého spektra (DS- CDMA) signály.

Hlavným rozdielom konceptu CODIT bude efektívne a flexibilné využitie frekvenčného zdroja. Ako sme už vysvetlili, širokopásmové signály CDMA do značnej miery nie sú ovplyvnené úzkopásmovým rušením. Kvôli tejto vlastnosti bude štandard CODIT na prenos dát navyše využívať ochranné intervaly medzi dopravcami.

5. Technológia viacnásobného prístupu

Digitálna rádiová komunikácia sa vyznačuje schopnosťou viacstanica prístup alebo viacnásobný prístup, čo znamená súčasný prenos informácií cez jedno zariadenie mnohými používateľmi v spoločnom kanáli. V tomto prípade je možné rozdeliť spoločný kanál podľa frekvencie (FDMA), času (TDMA) a kódu (CDMA), čo možno znázorniť tak, ako je znázornené na obr.

Frekvenčné rozdelenie rozdeľuje prenosové spektrum na časti pre rôznych používateľov. Toto je jediný spôsob, ktorý možno použiť na analógovú komunikáciu. Všetky analógové štandardy celulárnej komunikácie sú založené na tejto metóde: NMT, AMPS, TACS atď. Nevýhody takýchto systémov sú teraz zrejmé: slabá odolnosť voči šumu as tým spojená nízka kvalita prenosu reči, neefektívne využívanie obmedzeného rádiového spektra, nedostatok ochrana pred odpočúvaním atď. Malo by sa tiež povedať, že vrchol vývoja analógových systémov prešiel v roku 1993, po ktorom sa pozoruje neustály pokles počtu ich predplatiteľov. Najrozšírenejším analógovým štandardom na svete bol a stále je AMPS. Ďalšie dva spôsoby sa používajú v digitálnej technike a zvyčajne sa kombinujú s frekvenčným delením. V prípade viacnásobného prístupu s časovým delením viacerí účastníci vysielajú svoje správy na rovnakej rádiovej frekvencii, ale v rôznych časoch, čo umožňuje zvýšenie objemu hlasovej prevádzky a množstvo ďalších výhod typických pre digitálne komunikačné systémy. Táto metóda je založená na takých úzkopásmových digitálnych celulárnych štandardoch ako GSM a jeho variant DCS, ako aj D-AMPS, ktoré sa stali logickým pokračovaním štandardu AMPS.

6. Vývoj a perspektívy štandardu CDMA

Skutočne overené výhody technológie CDMA viedli k orientácii všetkých predajcov vyvíjajúcich rádiotelefónne komunikačné systémy tretej generácie (vrátane tých pre mobilnú komunikáciu) výlučne na ňu, respektíve na rôzne možnosti širokopásmového CDMA.

Medzinárodné regulačné orgány už skôr vypracovali odporúčania pre systémy tretej generácie (Third Generation alebo 3G), bežne označované ako IMT-2000. Organizácia existuje aj v USA CDMA Development Group(alebo CDG), ktoré koordinujú aktivity vývojárov. Ide, samozrejme, aj o ITU-R – medzinárodný orgán zaoberajúci sa rádiovou komunikáciou.

Koncepcia IMT-2000 poskytuje možnosť interoperability s inými existujúcimi pozemnými a satelitnými komunikačnými sieťami (najmä GSM), prenosom hlasu, dát a videa. Prenosové rýchlosti budú 64 kbps, 144 kbps, 2 Mbps: niečo pre účastníkov s obmedzenou mobilitou, niečo pre vysoko mobilných účastníkov. Hlavné oblasti práce sú tu: vysokorýchlostný prenos dát, multimediálne aplikácie, interakcia so satelitnými sieťami, globálny roaming, kompatibilita so sieťami druhej generácie. Pre systémy generácie III sú rádiové frekvencie pridelené okolo 2 GHz.

A analógové systémy by mali potichu opustiť svetovú scénu v rokoch 2006-2008, na čom sa svetové spoločenstvo zhodlo už v prvej polovici 90. rokov.

Mnoho vývojárov riešilo problémy formulované v koncepte IMT-2000, keby však neboli také podobné rakom, labutiam a šťukám. Voľba väčšiny z nich, ako už bolo spomenuté, padla na technológiu širokopásmového CDMA. A vo výbere techniky sa zrazu zjednotili Európania, Američania, Japonci, Kórejci a mnohí ďalší. Ale!

Európania mali dva sľubné, ale nekompatibilné štandardy TD / CDMA a W-CDMA (ktoré budú stále technicky spájať pod všeobecným názvom W-CDMA alebo UMTS) a Severoameričania - WB-CDMA (teraz sa nazýva cdma2000), ako ďalší vývoj dnešného cdmaOne ... Toto všetko je zatiaľ veľmi hrubý vývoj, ktorý si vyžaduje zabehnutie a doladenie. Prebiehajú však testy, zvládajú sa investície, ale, žiaľ, neexistuje správna koordinácia.

V európskom vývoji sú do projektov zapojení Japonci aj Kórejci. Existuje však aj americká verzia, na ktorej sa podieľajú takmer všetci tamojší výrobcovia. Je jasné, že americká verzia bude žiť ďalej, pretože vzniká na základe skúseností získaných počas samotnej prevádzky mnohých sietí cdmaOne. Európania sú však známi aj svojim komplexným a pedantským prístupom k vytváraniu systémov bunkovej komunikácie, ktorý už preukázali pri vývoji GSM. Experimentálny systém W-CDMA nedávno dodal Ericsson japonskému operátorovi NTT DoCoMo a bola dosiahnutá dohoda o testovaní podobného systému vo Švédsku s miestnym operátorom Telia.

Teraz sa na chvíľu povznesme nad pozemskú márnosť do blízkozemského priestoru. V súčasnosti sú na satelitoch LEO rozmiestnené globálne satelitné komunikačné systémy. Jedna z nich, Iridium, používa technológiu TDMA, druhá, Globalstar, používa technológiu CDMA (blízka tej, o ktorej sme hovorili vyššie). Tieto systémy majú svoje vlastné zvláštnosti, pokiaľ ide o vybavenie kozmických lodí, počet pozemských staníc atď., musia však poskytovať komunikáciu na „prázdnych miestach“, kde neexistuje pozemná bunková komunikácia. Prvý systém už začal fungovať, druhý začne fungovať budúci rok. Napriek tomu, že nedávna nehoda ukrajinskej nosnej rakety, ktorá pochovala niekoľko satelitov Globalstar, trochu odloží implementáciu rovnomennej siete, prajeme im úspech a upozorňujeme, že predbežné informácie o tarifách naznačovali, že náklady na služby Globalstar je takmer o rádovo nižšia (zdá sa, že v tom spočíva zásluha samotnej technológie CDMA). A všimnite si, že to nie je jeho jediná aplikácia, keďže väčšina sľubných satelitných projektov sa spolieha aj na využitie technológie CDMA.

Vraciame sa dole. Vďaka svojim vysokým technickým a spotrebiteľským vlastnostiam existuje a aktívne sa zavádza systém WLL, nazývaný MGW, vyrábaný spoločnosťou Tadiran, ktorý využíva metódu FH-CDMA a je schopný pracovať v rozsahu rádiových frekvencií od 800 MHz do 3,5 GHz. na ruskom trhu. Ale hoci je to príbuzný, ale vzdialený.

Ale čo bezdrôtové komunikačné systémy budúcnosti? Ich klíčky si už razia cestu na súčasný trh. To znamená, že CDMA je teraz široký pojem a vôbec sa neobmedzuje na štandard IS-95. Preto všetko, čo je založené na špecifikovanom štandarde, sa teraz nazýva „cdmaOne“ (to znamená „boli prví“) a tento názov sa teraz objavuje v rôznej literatúre a na telekomunikačných fórach.

Spotrebiteľom sa už ponúkajú pevné komunikačné systémy založené na širokopásmovej technológii CDMA (B-CDMA), ktorá využíva rádiové kanály so šírkou 5, 10 a dokonca 20 MHz a pracovné rádiové frekvencie v rozsahu 2, 3, 4 GHz. Pracoval na všetkých týchto Lucent Technologies, Samsung, Interdigital, Siemens atď. Čo ponúkajú spotrebiteľovi? Samozrejmosťou je ešte vyššia odolnosť voči šumu, ešte väčšia dôvernosť komunikácie a samozrejme veľká šírka pásma. Teraz môžu predplatitelia prijímať služby ISDN a dokonca prenášať obrazové informácie.

Samozrejme, ide o veľmi odlišné typy systémov, ktoré nemajú žiadny spoločný štandard, aj keď množstvo spoločností navzájom spolupracovalo vo fáze vývoja zariadení. A nerobte tú chybu, že si ich pomýlite (nech už dodávatelia hovoria čokoľvek) s rádiotelefónnymi komunikačnými systémami tretej generácie. Ich ideológia je, samozrejme, podobná, ale technická implementácia rozhraní, súbor služieb atď. líšiť.

Spomeňme, že takmer všetci výrobcovia a vývojári CDMA zariadení udržiavajú kontakty so spoločnosťou Qualcomm, ktorá je nielen držiteľom množstva patentov na túto technológiu, ale disponuje aj personálom kvalifikovaných odborníkov v tejto oblasti. Hoci Bell Labs, Samsung, Nortel, Motorola a mnohí severoamerickí operátori už majú to posledné, často nepovažujú za hanbu sa navzájom radiť.

Takáto ofenzíva novej technológie, o ktorej sa donedávna nič nevedelo, sa nepáčila tým, ktorí predtým investovali do vývoja technologických systémov TDMA. V dôsledku toho niekoľko rokov prebiehala v tlači búrlivá diskusia o „údajných“ výhodách CDMA. Oponentmi boli Európania, ktorí sa spoliehali na systémy GSM (a D-AMPS, s ktorými obchodovali v iných krajinách). Stačí pripomenúť, ako nedávno švédsky Ericsson všetkých presvedčil o praktickosti nerealizovateľnosť teoretické výhody CDMA / IS-95 a zároveň zažaloval Qualcomm kvôli patentom na túto technológiu (nemôžete poskytnúť lepšie odôvodnenie postoja k IS-95 v rôznych krajinách). Je iróniou, že dnes je to Ericsson, kto je nútený vyriešiť problémy cdmaOne a vydať príslušné sieťové vybavenie, pretože Qualcomm mu predal svoje divízie. Boh pôsobí tajomným spôsobom...

So zavedením mnohých komerčných sietí cdmaOne po celom svete sa táto téma posunula smerom k komunikačným systémom novej generácie. A už tam, zdá sa, nebudú súťažiť systémy CDMA a TDMA, ale systémy CDMA rôznych modifikácií.