Множественный доступ с кодовым разделением каналов

Множественный доступ с кодовым разделением каналов (англоязычная аббревиатура — CDMA) является очень часто используемым методом в беспроводных локальных сетях (англоязычная аббревиатура — WLAN). В настоящее время он становится наиболее часто используемым методом передачи сигналов для мобильных телефонных аппаратов на территории США. Однако первоначально Множественный доступ с кодовым разделением каналов, CDMA, применялся в вооруженных силах в виду того, что в этом методе трудно как обнаружить сигнал, так и создать для него помехи при передаче.

В системе сотовой связи использование метода Множественного доступа с кодовым разделением каналов, CDMA, было узаконено Ассоциацией промышленности средств связи (англоязычная аббревиатура — TIA) в виде Промежуточного стандарта IS-95, принятого в июле 1993 г. Система Промежуточного стандарта IS-95 занимает участок с частотой 1,25 МГц радиочастотного диапазона.

Принцип работы метода Множественного доступа с кодовым разделением каналов, CDMA.Вместо того чтобы модулировать несущую простым потоком данных, поток данных кодируется с целью увеличения количества битов. Это увеличивает ширину полосы пропускания для спектра радиочастот. Если в этот момент начинает работать другой мобильный телефон, использующий несущую с той же самой частотой, но с иным кодом для потока данных, то на исходные передаваемые данные никакого влияния оказываться не будет, так как код не будет распознаваться.

Таким образом, в наличии оказывается два различных канала, занимающих один и тот же спектральный участок радиодиапазона. Этот процесс может продолжаться, увеличивая количество каналов, каждый из которых имеет свой собственный цифровой код. Однозначно определяемые цифровые коды используются совместно как мобильным телефоном, так и базовой станцией и представляют последовательность псевдослучайных кодов (известную как шумоподобная последовательность, PN). Каждая шумоподобная последовательность содержит по 128 битов.

Метод расширения полосы пропускания также известен как метод сигналов с расширенным спектром. При телефонном разговоре речевой сигнал в цифровой форме в методе Множественного доступа с кодовым разделением каналов, CDMA, начинает передаваться со скоростью 9600 бит/с, затем скорость передачи сигнала возрастает почти до 1,23 Мбит/с за счет мультиплексирования каждого бита потока данных с использованием шумоподобной последовательности, PN. Цифровой поток, передаваемый с высокой скоростью, модулирует несущую, заставляя использовать при этом канал с расширенной полосой пропускания. Модулирующие несущие сигналы всех остальных мобильных телефонов данной сотовой ячейки также будут передаваться в этом же самом частотном диапазоне. Приемник в состоянии выделить требуемый сигнал, так как он содержит точно такую же шумоподобную последовательность. После того как шумоподобная последовательность умножается (усиливается) демодулированным радиосигналом, восстанавливается и поток исходных данных, передаваемых со скоростью 9600 бит/с.

Для того чтобы системе мобильной связи, использующей Множественный доступ с кодовым разделением каналов, CDMA, работать нормально, все радионесущие, полученные от каждого мобильного телефона, должны иметь примерно равный уровень сигнала. Так как сигнал ни одного мобильного телефона не должен доминировать в радиочастотном спектре, базовая станция управляет уровнем выходной мощности передатчика каждого мобильного телефона.

Синхронизация.В системе мобильной связи, использующей Множественный доступ с кодовым разделением каналов, CDMA, передатчики занимают сотовые ячейки, по которым распределены несущие с различными частотами. Ни одна из двух смежных ячеек не может иметь одинакового значения частоты несущей, поэтому для сети мобильной связи легче переключать частоты по мере того, как мобильный телефон перемещается из одной ячейки в другую. Так как в методе, использующем Множественный доступ с кодовым разделением каналов, CDMA, используется только одна частота, то необходим метод, позволяющий различать каждую сотовую ячейку.

Передаваемый каждой базовой станцией сигнал различается путем добавления специального псевдослучайного кода к передаваемому потоку до того, как он будет передан. Этот псевдослучайный код периодически повторяет сам себя через определенные промежутки времени. Каждая базовая станция системы мобильной связи определяется путем передачи в эфир точно такого же кода, но в другие промежутки времени. Для того чтобы получить однозначно определяемый сдвиг по времени, для базовых станций системы Множественного доступа с кодовым разделением каналов, CDMA, используется синхронизация от единого источника опорного времени, обеспечиваемого Глобальной системой навигации и определения местоположения (англоязычная аббревиатура — GPS).

Преимущества использования системы Множественного доступа с кодовым разделением каналов, CDMA.Основным преимуществом для абонентов системы, использующих Множественный доступ с кодовым разделением каналов, CDMA, является увеличение пропускной способности (емкости) системы, повышение качества разговора и его конфиденциальности. Возможно увеличение пропускной способности почти в 10 раз по сравнению с возможностями Прогрессивной системы аналоговой мобильной связи, AMPS, и приблизительно в 5 раз по сравнению с возможностями Глобальной системы мобильной связи, GSM. Процесс проектирования значительно упрощается, так как в каждой сотовой ячейке используется одна и та же частота.