I sistemi CDMA (Cellular Code Division Multiple Access) sono un tipo di tecnologia cellulare digitale che utilizza i principi CDMA per consentire a più utenti di condividere la stessa banda di frequenza all’interno di una rete cellulare. Questo approccio consente un uso efficiente dello spettro disponibile e supporta la comunicazione simultanea tra più utenti. Esploriamo in dettaglio le caratteristiche e i componenti principali dei sistemi CDMA cellulari:
1. Principi di base del CDMA:
- I sistemi CDMA cellulari si basano sui principi fondamentali della tecnologia CDMA.
- CDMA utilizza codici di diffusione univoci per distinguere tra diversi utenti, consentendo loro di condividere la stessa banda di frequenza senza interferenze reciproche.
2. Architettura cellulare:
- Le reti cellulari sono divise in celle, ciascuna servita da una stazione base (Nodo B o eNodoB).
- Le celle coprono collettivamente un’area geografica e la rete è progettata per fornire trasferimenti senza soluzione di continuità mentre i dispositivi mobili si spostano tra le celle.
3. Riutilizzo della frequenza:
- Uno dei principali vantaggi del CDMA cellulare è la capacità di riutilizzare la stessa banda di frequenza in celle diverse.
- L’uso di codici di diffusione univoci consente il riutilizzo della frequenza senza causare interferenze tra celle adiacenti.
4. Canali avanti e indietro:
- I sistemi CDMA cellulari sono costituiti da due tipi di canali: canali diretti (downlink) e canali inversi (uplink).
- I canali diretti trasmettono i dati dalla stazione base ai dispositivi mobili, mentre i canali inversi gestiscono la trasmissione dei dati dai dispositivi mobili alla stazione base.
5. Codici di diffusione ortogonale:
- I codici di diffusione utilizzati nei sistemi CDMA cellulari sono progettati per essere ortogonali tra loro.
- L’ortogonalità riduce al minimo la correlazione incrociata tra i codici, riducendo le interferenze e consentendo un’efficiente comunicazione simultanea.
6. Componenti CDMA cellulare:
- Canale pilota:
- Il Canale Pilota è un canale dedicato che fornisce un segnale di riferimento per i dispositivi mobili.
- Aiuta a misurare la potenza e la qualità del segnale per le decisioni di trasferimento e il controllo della potenza.
- Sincronizza canale:
- Il canale di sincronizzazione trasporta le informazioni di sincronizzazione per i dispositivi mobili per sincronizzare i loro tempi con la stazione base.
- Canale cercapersone:
- Il canale cercapersone viene utilizzato per trasmettere messaggi ai dispositivi mobili, notificando loro le chiamate in arrivo o i messaggi di sistema.
- Canali di traffico:
- I canali di traffico trasportano il traffico vocale o di dati tra la stazione base e i dispositivi mobili.
- Accedi al canale:
- Il canale di accesso viene utilizzato dai dispositivi mobili per richiedere l’accesso alla rete, ad esempio quando si avvia una chiamata o si risponde a una pagina.
- Canale del traffico inverso:
- Il Reverse Traffic Channel è responsabile del trasporto del traffico vocale o dati dai dispositivi mobili alla stazione base.
- Canale di controllo inverso:
- Il canale di controllo inverso viene utilizzato per la segnalazione tra il dispositivo mobile e la rete.
7. Meccanismi di controllo della potenza:
- I sistemi CDMA cellulari implementano meccanismi di controllo della potenza per ottimizzare la potenza di trasmissione dei dispositivi mobili.
- Il controllo della potenza garantisce che i dispositivi trasmettano con la potenza minima necessaria per comunicazioni affidabili, contribuendo a un utilizzo efficiente dello spettro.
8. Trasferimento morbido:
- Le reti CDMA cellulari supportano il soft handoff, consentendo ai dispositivi mobili di comunicare con più stazioni base contemporaneamente durante un handover.
- Il trasferimento morbido migliora la qualità delle chiamate e riduce la probabilità che le chiamate si interrompano durante le transizioni tra le celle.
9. Integrazione di servizi voce e dati:
- I sistemi CDMA cellulari supportano l’integrazione di servizi voce e dati sulla stessa rete.
- Questa integrazione consente agli utenti di effettuare chiamate vocali e accedere contemporaneamente ai servizi dati.
10. Evoluzione verso 4G e 5G: – I principi CDMA cellulari hanno influenzato l’evoluzione degli standard di comunicazione mobile, inclusi 4G LTE e 5G NR. – Sebbene questi standard utilizzino tecnologie di accesso diverse (OFDMA e SC-FDMA), l’eredità di CDMA è evidente nell’architettura e nei principi complessivi della rete.
In sintesi, i sistemi CDMA (Cellular Code Division Multiple Access) rappresentano un paradigma chiave nella tecnologia cellulare digitale. Sfruttando codici di diffusione unici e principi ortogonali, il CDMA cellulare consente un uso efficiente dello spettro e supporta la comunicazione simultanea tra più utenti all’interno di una rete cellulare. La tecnologia si è evoluta nel tempo, lasciando un impatto duraturo sulla progettazione e sul funzionamento dei moderni sistemi di comunicazione mobile.