CDMA (Code Division Multiple Access) to cyfrowa technologia komórkowa, która umożliwia wielu użytkownikom jednoczesne współdzielenie tego samego pasma częstotliwości. Jest to technika wielodostępu, która umożliwia transmisję wielu sygnałów w tym samym widmie częstotliwości poprzez przypisanie każdemu użytkownikowi unikalnego kodu. CDMA jest szeroko stosowany w systemach komunikacji mobilnej, w tym w sieciach 2G, 3G i niektórych 4G. Przyjrzyjmy się szczegółowo, czym jest CDMA, jak działa i jakie są jego najważniejsze funkcje:
1. Podstawowe zasady CDMA:
- Technologia widma rozproszonego:
- CDMA wykorzystuje technologię widma rozproszonego, w której sygnał informacyjny jest rozprowadzany w szerokim paśmie częstotliwości przy użyciu unikalnego kodu.
- W przeciwieństwie do wielokrotnego dostępu z podziałem częstotliwości (FDMA) i wielokrotnego dostępu z podziałem czasu (TDMA), CDMA umożliwia wielu użytkownikom jednoczesne przesyłanie i odbieranie sygnałów na tej samej częstotliwości.
- Unikalne przypisanie kodu:
- Każdy użytkownik w systemie CDMA ma przypisany unikalny kod, zwany kodem lub sekwencją rozprzestrzeniania.
- Kody rozpraszające są ortogonalne, co oznacza, że mają niską korelację między sobą, co pozwala na współistnienie wielu sygnałów bez znaczących zakłóceń.
2. Kluczowe elementy CDMA:
- 1. Stacje mobilne (MS):
- Stacje mobilne to urządzenia użytkownika, takie jak telefony komórkowe, wyposażone w funkcje CDMA.
- Każda stacja mobilna ma przypisany unikalny kod rozprzestrzeniania.
- 2. Stacja bazowa (węzeł B lub eNodeB):
- Stacja bazowa służy jako punkt dostępu dla stacji mobilnych w celu połączenia się z siecią CDMA.
- Koordynuje komunikację pomiędzy stacjami mobilnymi i zarządza przydziałem kodów rozprzestrzeniania.
- 3. Rozpowszechnianie kodów:
- Kody rozsiewania to unikalne sekwencje przypisane każdemu użytkownikowi w systemie CDMA.
- Umożliwiają rozprzestrzenianie sygnałów w szerokim paśmie częstotliwości, umożliwiając wielu użytkownikom współdzielenie tego samego widma.
- 4. Mobilne centrum przełączające (MSC):
- Centrala centrali mobilnej to centralny komponent obsługujący funkcje routingu, przełączania i zarządzania siecią.
3. Jak działa CDMA:
- 1. Rozprzestrzenianie sygnału:
- Sygnał informacyjny od każdego użytkownika jest rozprowadzany w szerokim paśmie częstotliwości przy użyciu unikalnego kodu rozpraszającego przypisanego do tego użytkownika.
- Ten proces rozprzestrzeniania zwiększa bezpieczeństwo i solidność sygnału.
- 2. Jednoczesna transmisja:
- Wielu użytkowników może jednocześnie przesyłać swoje rozproszone sygnały w tym samym spektrum częstotliwości.
- Ortogonalny charakter kodów rozpraszających zapewnia, że sygnały mogą być rozdzielane w odbiorniku bez zakłóceń.
- 3. Dekodowanie CDMA:
- Po stronie odbiorczej odbiornik CDMA wykorzystuje kod rozpraszający powiązany z konkretnym użytkownikiem w celu dekodowania i odzyskiwania oryginalnego sygnału informacyjnego.
- Zastosowanie kodów ortogonalnych pozwala odbiornikowi odizolować żądany sygnał od innych sygnałów.
- 4. Miękkie przekazanie:
- CDMA obsługuje mechanizm miękkiego przełączania, w którym stacja mobilna może być jednocześnie połączona z wieloma stacjami bazowymi.
- Zapewnia to bezproblemową komunikację, gdy stacja mobilna porusza się po różnych obszarach zasięgu.
4. Zalety CDMA:
- 1. Zwiększona pojemność:
- CDMA umożliwia wielu użytkownikom jednoczesne współdzielenie tego samego widma częstotliwości, co skutkuje zwiększoną przepustowością sieci.
- 2. Zwiększona jakość połączeń:
- Wykorzystanie kodów rozpraszających i wrodzona odporność CDMA na zakłócenia przyczyniają się do poprawy jakości połączeń.
- 3. Odporność na zakłócenia:
- CDMA jest odporny na zakłócenia i zaniki wielościeżkowe, dzięki czemu nadaje się do wymagających środowisk radiowych.
- 4. Miękkie przekazanie:
- Miękkie przełączanie zapewnia płynne przejścia między różnymi komórkami, utrzymując ciągłą komunikację.
- 5. Bezpieczeństwo:
- Zastosowanie unikalnych kodów rozprzestrzeniających zwiększa bezpieczeństwo transmisji CDMA.
5. Ewolucja CDMA:
- 1. CDMA2000 (3G):
- CDMA2000 to rodzina standardów komunikacji mobilnej 3G, która wyewoluowała z CDMA.
- Wprowadzono wyższe szybkości transmisji danych, lepszą jakość głosu i ulepszone możliwości multimedialne.
- 2. Przejście na LTE (4G):
- Sieci Long-Term Evolution (LTE) stanowią przejście od tradycyjnych technologii opartych na CDMA do bardziej zaawansowanych technologii 4G.
- LTE wykorzystuje wielokrotny dostęp z ortogonalnym podziałem częstotliwości (OFDMA) w celu poprawy wydajności widmowej.
- 3. Sieci 5G:
- Chociaż CDMA odgrywała znaczącą rolę we wcześniejszych generacjach, sieci 5G wykorzystują przede wszystkim technologie, takie jak wielokrotny dostęp z ortogonalnym podziałem częstotliwości (OFDMA) i wiele wejść i wielu wyjść (MIMO), aby zapewnić wyższe szybkości transmisji danych i lepszą wydajność.
6. Globalny wpływ i wykorzystanie:
- CDMA jest szeroko stosowane na całym świecie, szczególnie w Ameryce Północnej i częściach Azji.
- Jego wpływ jest widoczny we wdrażaniu sieci CDMA, zapewniających usługi głosowe i dane milionom użytkowników.
Podsumowując, CDMA (Code Division Multiple Access) to cyfrowa technologia komórkowa, która umożliwia wielu użytkownikom jednoczesne współdzielenie tego samego widma częstotliwości. Dzięki zastosowaniu unikalnych kodów rozpraszających i technologii widma rozproszonego, CDMA oferuje korzyści, takie jak zwiększona pojemność, lepsza jakość połączeń i odporność na zakłócenia. Chociaż CDMA odgrywało znaczącą rolę we wcześniejszych generacjach komunikacji mobilnej, ewolucja technologii spowodowała przejście w stronę bardziej zaawansowanych technologii, takich jak LTE i 5G.