CDMA

Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии.

CDMA (англ. Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением) — технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию. Наибольшую известность на бытовом уровне получила после появления сетей сотовой мобильной связи, ее использующих, из-за чего часто ошибочно исключительно с ней (сотовой мобильной связью) и отождествляется.

Принцип работы

Для радиосистем существует два основных ресурса - частота и время. Разделение пар приёмников и передатчиков по частотам таким образом, что каждой паре выделяется часть спектра на всё время соединения называется FDMA (Frequency Division Multiple Access). Разделение по времени таким образом, что каждой паре приёмник-передатчик выделяется весь (или большая часть) спектра на выделенный отрезок времени называют TDMA (Time Division Multiple Access). В CDMA (Code Division Multiple Access), для каждого узла выделяется весь спектр частот и всё время. CDMA использует специальные коды для идентификации соединений. ^[1] Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются посредством применения широкополосного кодо-модулированного радиосигнала — шумоподобного сигнала, передаваемого в общий для других аналогичных передатчиков канал, в едином широком частотном диапазоне. В результате работы нескольких передатчиков эфир в данном частотном диапазоне становится ещё более шумоподобным. Каждый передатчик модулирует сигнал с применением присвоенного в данный момент каждому пользователю отдельного числового кода, приёмник, настроенный на аналогичный код, может вычленять из общей какофонии радиосигналов ту часть сигнала, которая предназначена данному приёмнику. В явном виде отсутствует временное или частотное разделение каналов, каждый абонент постоянно использует всю ширину канала, передавая сигнал в общий частотный диапазон, и принимая сигнал из общего частотного диапазона. При этом широкополосные каналы приёма и передачи находятся на разных частотных диапазонах и не мешают друг другу. Полоса частот одного канала очень широка, вещание абонентов накладывается друг на друга, но, поскольку их коды модуляции сигнала отличаются, они могут быть дифференцированы аппаратно-программными средствами приёмника.

При кодовой модуляции применяется техника расширения спектра с множественным доступом. Она позволяет увеличить пропускную способность при неизменной мощности сигнала. Передаваемые данные комбинируются с более быстрым шумоподобным псевдослучайным сигналом с использованием операции побитового взаимоисключающего ИЛИ (XOR). На изображении ниже показан пример, демонстрирующий применение метода для генерации сигнала. Сигнал данных с длительностью импульса Tb комбинируется при помощи операции XOR с кодом сигнала, длительность импульса которого равна $T_{c}$ (зам: ширина полосы пропускания пропорциональна $1/T$, где $T$ = время передачи одного бита), следовательно ширина полосы пропускания сигнала с данными равна $1/T_{b}$ и ширина полосы пропускания получаемого сигнала равна $1/T_{c}$. Так как $T_{c}$ много меньше $T_{b}$, ширина полосы частот получаемого сигнала намного больше, чем таковая оригинального сигнала передаваемых данных. Величина $T_{b}/T_{c}$ называется базой сигнала и, в какой-то мере^{[какой?]}, определяет верхний предел числа пользователей, поддерживаемых базовой станцией единомоментно.

^[2]

Преимущества

• Высокая спектральная эффективность. Кодовое разделение позволяет обслуживать больше абонентов на той же полосе частот, чем другие виды разделения (TDMA, FDMA).
• Гибкое распределение ресурсов. При кодовом разделении нет строгого ограничения на число каналов. С увеличением числа абонентов постепенно возрастает вероятность ошибок декодирования, что ведёт к снижению качества канала, но не к отказу обслуживания.
• Более высокая защищённость каналов. Выделить нужный канал без знания его кода весьма трудно. Вся полоса частот равномерно заполнена шумоподобным сигналом.
• Телефоны CDMA имеют меньшую пиковую мощность излучения и потому, возможно, менее вредны.

Эволюция систем сотовой связи, использующих технологию CDMA

Технология множественного доступа с кодовым разделением каналов известна давно. В СССР первая работа, посвящённая этой теме, была опубликована ещё в 1935 году Д. В. Агеевым в работе «Кодовое разделение каналов». В ней было показано, что при использовании линейных методов возможны три вида разделения сигналов: частотное, временное и компенсационное (по форме).

Технология кодового разделения каналов CDMA, благодаря высокой спектральной эффективности, является радикальным решением дальнейшей эволюции сотовых систем связи.

CDMA2000 является стандартом 3G в эволюционном развитии сетей cdmaOne (основанных на IS-95). При сохранении основных принципов, заложенных версией IS-95A, технология стандарта CDMA непрерывно развивается.

Последующее развитие технологии CDMA происходит в рамках технологии CDMA2000. При построении системы мобильной связи на основе технологии CDMA2000 1Х первая фаза обеспечивает передачу данных со скоростью до 153 кбит/с, что позволяет предоставлять услуги голосовой связи, передачу коротких сообщений, работу с электронной почтой, интернетом, базами данных, передачу данных и неподвижных изображений.

Переход к следующей фазе CDMA2000 1X EV-DO происходит при использовании той же полосы частот 1,23 МГц, скорость передачи — до 2,4 Мбит/с в прямом канале и до 153 кбит/с в обратном, что делает эту систему связи отвечающей требованиям 3G и даёт возможность предоставлять самый широкий спектр услуг, вплоть до передачи видео в режиме реального времени.

Следующей фазой развития стандарта в направлении увеличения сетевой ёмкости и передачи данных является 1XEV-DO Rev A: передача данных со скоростью до 3,1 Мбит/с по направлению к абоненту и до 1,8 Мбит/с — от абонента. Операторы смогут предоставлять те же услуги, что и на базе Rev. 0, а, кроме того, передавать голос, данные и осуществлять широковещание по IP сетям. В мире уже есть несколько таких действующих сетей.

Разработчики оборудования CDMA связи запустили новую фазу — 1XEV-DO Rev B, — с целью достигнуть следующих скоростей на одном частотном канале: 4,9 Мбит/с к абоненту и 2,4 Мбит/с от абонента. К тому же будет обеспечиваться возможность объединения нескольких частотных каналов для увеличения скорости. Например, объединение 15-ти частотных каналов (максимально возможное количество) позволит достигать скоростей 73,5 Мбит/с к абоненту и 27 Мбит/с от абонента. Применение таких сетей — улучшенная работа чувствительных к временным задержкам приложений типа VoIP, Push to Talk, видеотелефония, сетевые игры и т. п.

Основными компонентами коммерческого успеха системы CDMA2000 являются более широкая зона обслуживания, высокое качество речи (практически эквивалентное проводным системам), гибкость и дешевизна внедрения новых услуг, высокая помехозащищённость, устойчивость канала связи от перехвата и прослушивания.

Также немаловажную роль играет низкая излучаемая мощность радиопередатчиков абонентских устройств. Так, для систем CDMA2000 максимальная излучаемая мощность составляет 250 мВт. Для сравнения: в системах GSM-900 этот показатель равен 2 Вт (в импульсе, при использовании GPRS+EDGE с максимальным заполнением; максимум при усреднении по времени при обычном разговоре — около 200мВт). В системах GSM-1800 — 1 Вт (в импульсе, средняя чуть меньше 100мВт). Справедливости ради отметим, что мнение о вредном влиянии излучения мобильных телефонов на организм человека учёными не опровергнуто. (опыты на крысах выявлено, что появляется риск развития онкологических заболеваний).

Примечания

1. ↑ CDMA Tutorial
2. ↑ Dubendorf Vern А. Wireless Data Technologies. — John Wiley & Sons, Ltd, 2003.

Ссылки

• CDMA Development Group

• CDMA Code Division Multiplie Access (Множественный доступ с кодовым разделением)
• Система сотовой подвижной связи CDMA
• Статья сравнивающая экологическую безопасность и влияние на человека сетей CDMA и GSM (на Cnews)
• Приказ Минсвязи РФ № 157 от 30.12.2002 «О федеральной сети сотовой подвижной связи стандарта IMT-MC-450 в диапазоне частот 450 МГц»
• Все мобильные телефоны CDMA 450 MHz
• «Бумажные» мобильные телефоны CDMA 450 MHz

См. также

• W-CDMA
• EV-DO
• FDMA
• TDMA

п • о • р Стандарты сотовых сетей 0G (радиотелефоны) MTS • MTA • MTB • MTC • IMTS • MTD • AMTS • OLT • Autoradiopuhelin 1G Семейство AMPS AMPS (TIA/EIA/IS-3, ANSI/TIA/EIA-553) • N-AMPS (TIA/EIA/IS-91) • TACS • ETACS Другие NMT • C-450 • Hicap • Mobitex • DataTAC 2G Семейство GSM/3GPP GSM • CSD Семейство 3GPP2 cdmaOne (TIA/EIA/IS-95 and ANSI-J-STD 008) Семейство AMPS D-AMPS (IS-54 и IS-136) Другие CDPD • iDEN • PDC • PHS GSM/3GPP HSCSD • GPRS • EDGE/EGPRS (UWC-136) Семейство 3GPP2 CDMA2000 1X (TIA/EIA/IS-2000) • 1X Advanced Другой WiDEN
3G (IMT-2000)	Семейство 3GPP UMTS (UTRAN) • WCDMA-FDD • WCDMA-TDD • UTRA-TDD LCR (TD-SCDMA) Семейство 3GPP2 CDMA2000 1xEV-DO Release 0 (TIA/IS-856)
Промежуточный после 3G (3.5G, 3.75G, 3.9G)	Семейство 3GPP HSPA • HSPA+ • LTE (E-UTRA) Семейство 3GPP2 CDMA2000 1xEV-DO Revision A (TIA/EIA/IS-856-A) • EV-DO Revision B (TIA/EIA/IS-856-B) • DO Advanced Семейство IEEE Mobile WiMAX (IEEE 802.16e) • Flash-OFDM • IEEE 802.20
4G (IMT-Advanced)	Семейство 3GPP LTE Advanced (E-UTRA) Семейство IEEE WiMAX-Advanced (IEEE 802.16m)
5G	Исследование концепции, официально не разрабатывается
См. также	Статьи Сотовые сети • Мобильная телефония • История • Список стандартов • Сравнение стандартов • Метод доступа к каналу • Сравнение спектральной эффективности • Сотовые частоты • Диапазоны частот GSM • Диапазоны частот UMTS • Мобильный ШПД • NGMN Alliance • MIMO Ссылки 3rd Generation Partnership Project (3GPP) • Third Generation Partnership Project 2 (3GPP2) • Портал IMT-2000/IMT-Advanced • Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. (IEEE) • International Telecommunication Union (ITU) • Telecommunications Industry Association (TIA)