Code Division Multiple Access (CDMA) is een digitale cellulaire technologie waarmee meerdere gebruikers tegelijkertijd dezelfde frequentieband kunnen delen. Het is een meervoudige toegangstechniek die de overdracht van meerdere signalen over hetzelfde frequentiespectrum mogelijk maakt door aan elke gebruiker een unieke code toe te wijzen. CDMA wordt veel gebruikt in mobiele communicatiesystemen, waaronder 2G-, 3G- en bepaalde 4G-netwerken. Laten we in detail onderzoeken wat CDMA is, hoe het werkt en de belangrijkste kenmerken ervan:
1. Fundamentele principes van CDMA:
- Spread Spectrum-technologie:
- CDMA maakt gebruik van spread spectrum-technologie, waarbij het informatiesignaal met behulp van een unieke code over een brede frequentieband wordt verspreid.
- In tegenstelling tot Frequency Division Multiple Access (FDMA) en Time Division Multiple Access (TDMA), kunnen meerdere gebruikers met CDMA tegelijkertijd signalen verzenden en ontvangen via dezelfde frequentie.
- Unieke codetoewijzing:
- Elke gebruiker in een CDMA-systeem krijgt een unieke code toegewezen, ook wel een spreidingscode of -reeks genoemd.
- De spreidingscodes zijn orthogonaal, wat betekent dat ze een lage correlatie met elkaar hebben, waardoor meerdere signalen naast elkaar kunnen bestaan zonder noemenswaardige interferentie.
2. Belangrijkste componenten van CDMA:
- 1. Mobiele stations (MS):
- Mobiele stations zijn de gebruikersapparaten, zoals mobiele telefoons, uitgerust met CDMA-mogelijkheden.
- Elk mobiel station krijgt een unieke spreidingscode toegewezen.
- 2. Basisstation (Node B of eNodeB):
- Het basisstation dient als toegangspunt voor mobiele stations om verbinding te maken met het CDMA-netwerk.
- Het coördineert de communicatie tussen mobiele stations en beheert de toewijzing van verspreidingscodes.
- 3. Verspreidingscodes:
- Spreadingcodes zijn unieke reeksen die aan elke gebruiker in het CDMA-systeem worden toegewezen.
- Ze maken de verspreiding van signalen over een brede frequentieband mogelijk, waardoor meerdere gebruikers hetzelfde spectrum kunnen delen.
- 4. Mobiel schakelcentrum (MSC):
- Het mobiele schakelcentrum is een centraal onderdeel dat de functies voor gespreksroutering, doorschakeling en netwerkbeheer afhandelt.
3. Hoe CDMA werkt:
- 1. Signaalverspreiding:
- Het informatiesignaal van elke gebruiker wordt verspreid over een brede frequentieband met behulp van de unieke spreidingscode die aan die gebruiker is toegewezen.
- Dit verspreidingsproces verbetert de veiligheid en robuustheid van het signaal.
- 2. Gelijktijdige verzending:
- Meerdere gebruikers kunnen hun gespreide signalen tegelijkertijd over hetzelfde frequentiespectrum verzenden.
- De orthogonale aard van de spreidingscodes zorgt ervoor dat signalen bij de ontvanger zonder interferentie kunnen worden gescheiden.
- 3. CDMA-decodering:
- Aan de ontvangende kant gebruikt de CDMA-ontvanger de spreidingscode die aan een specifieke gebruiker is gekoppeld om het originele informatiesignaal te decoderen en op te halen.
- Door het gebruik van orthogonale codes kan de ontvanger het gewenste signaal isoleren van andere signalen.
- 4. Zachte overdracht:
- CDMA ondersteunt een soft handoff-mechanisme, waarbij een mobiel station tegelijkertijd kan worden verbonden met meerdere basisstations.
- Dit zorgt voor naadloze communicatie terwijl het mobiele station zich door verschillende dekkingsgebieden beweegt.
4. Voordelen van CDMA:
- 1. Verhoogde capaciteit:
- CDMA maakt het mogelijk dat meerdere gebruikers tegelijkertijd hetzelfde frequentiespectrum delen, wat resulteert in een grotere netwerkcapaciteit.
- 2. Verbeterde gesprekskwaliteit:
- Het gebruik van spreidingscodes en de inherente interferentieweerstand van CDMA dragen bij aan een verbeterde gesprekskwaliteit.
- 3. Robuustheid tegen interferentie:
- CDMA is robuust tegen interferentie en multipath-fading, waardoor het geschikt is voor uitdagende radio-omgevingen.
- 4. Zachte overdracht:
- Zachte overdracht zorgt voor soepele overgangen tussen verschillende cellen, waardoor een continue communicatie behouden blijft.
- 5. Beveiliging:
- Het gebruik van unieke spreidingscodes verbetert de veiligheid van CDMA-transmissies.
5. Evolutie van CDMA:
- 1. CDMA2000 (3G):
- CDMA2000 is een familie van 3G-standaarden voor mobiele communicatie die zijn voortgekomen uit CDMA.
- Het introduceerde hogere datasnelheden, verbeterde spraakkwaliteit en verbeterde multimediamogelijkheden.
- 2. Overgang naar LTE (4G):
- Long-Term Evolution (LTE)-netwerken vertegenwoordigen een transitie van traditionele CDMA-gebaseerde technologieën naar meer geavanceerde 4G-technologieën.
- LTE maakt gebruik van orthogonale frequentieverdeling meervoudige toegang (OFDMA) voor verbeterde spectrale efficiëntie.
- 3. 5G-netwerken:
- Hoewel CDMA in eerdere generaties een belangrijke rol speelde, maken 5G-netwerken voornamelijk gebruik van technologieën zoals orthogonale frequentieverdeling meervoudige toegang (OFDMA) en multiple-input multiple-output (MIMO) voor hogere datasnelheden en verbeterde prestaties.
6. Wereldwijde impact en gebruik:
- CDMA wordt wereldwijd veel gebruikt, vooral in Noord-Amerika en delen van Azië.
- De impact ervan is duidelijk zichtbaar in de inzet van CDMA-netwerken, die spraak- en datadiensten leveren aan miljoenen gebruikers.
Samenvattend is Code Division Multiple Access (CDMA) een digitale cellulaire technologie waarmee meerdere gebruikers tegelijkertijd hetzelfde frequentiespectrum kunnen delen. Door het gebruik van unieke spreidingscodes en spread-spectrumtechnologie biedt CDMA voordelen zoals verhoogde capaciteit, verbeterde gesprekskwaliteit en robuustheid tegen interferentie. Hoewel CDMA een belangrijke rol speelde in eerdere generaties mobiele communicatie, heeft de evolutie van de technologie een transitie gekend naar meer geavanceerde technologieën zoals LTE en 5G.