CDMA - Code Division Multiplie Access
CDMA використовує технологію Direct Sequence (Pseudo Noise) Spread Spectrum (пряма послідовність (псевдошум) із широким спектром). Основа DSSS - використання шумоподібної несучої і набагато ширшої смуги, ніж необхідно для звичайних способів модуляції. Хоча DSSS була винайдена ще в 1940-х, комерційне застосування почалося тільки в 1995 році. Причиною тому - відсутність технологій, що дозволяють створювати малогабаритні прийомопередавачі, що використовують DSSS.
Коротко про CDMA.
Уявіть собі вузькосмуговий сигнал, промодулированний деяким потоком даних зі швидкістю, наприклад 9600 bps. Нехай є унікальна, псевдовипадкова цифрова послідовність, що повторюється, зі значно більшою швидкістю, скажімо 1.25 Mbps. Якщо змінювати фазу вузькосмугового сигналу відповідно до псевдовипадкової послідовності, то ми отримаємо шумоподібний сигнал з широким спектром, що містить інформацію. Якщо розглянути, що відбувається з точки зору частоти - то вийде інформаційний сигнал "розплився" (spread) по спектру шумоподібного сигналу (pseudonoise). Тепер лишилося видати цей широкосмуговий сигнал в ефір.
На шляху від передавача до приймача до сигналу додадуться перешкоди та сигнали інших передавачів. Прийнятий і демодульований сигнал перемножимо з точною копією шумоподібного сигналу, який використовувався для модуляції (тут необхідний дуже високий ступінь синхронізації приймача і передавача) і отримаємо вузькосмугову складову з високою енергією на одиницю частоти - переданий потік даних. Так як перешкоди та сигнали від інших передавачів не збігаються з використаним шумоподібним сигналом, то після перемноження вони ще більше розповзуться по спектрута їх енергія на одиницю частоти зменшиться.
Таким чином, використовуючи різні псевдовипадкові послідовності (коди), можна організувати кілька незалежних каналів передачі даних в одній і тій же смузі частот.
Потрібно сказати, що вищенаведений опис технології DSSS дуже спрощено, хоча, сподіваюся, дає уявлення про те, як це все працює.
І чим CDMA краще за інших?
У системах із частотним поділом каналів (як у FDMA, так і в TDMA) існує проблема так званого "багаторазового використання" (reuse) частотних каналів. Щоб не заважати одна одній, сусідні базові станції мають використовувати різні канали. Таким чином, якщо у БС 6 сусідів (найчастіше розглядається випадок, при цьому зону кожної БС можна уявити як шестикутник, а все разом виглядає як бджолині стільники :) ) то кількість каналів, які може використовувати ця БС у сім разів менше ніж загальна кількість каналів у відведеному для мережі діапазоні. Це призводить до зменшення ємності мережі та необхідності збільшувати щільність установки БС у густонаселених районах. Для CDMA такої проблеми взагалі нема. Всі БС працюють на тому самому каналі. Таким чином, частотний ресурс використовується повніше. Місткість CDMA мережі зазвичай у кілька разів вище, ніж TDMA, і на порядок вище, ніж FDMA мереж.
Однією із приємних особливостей CDMA мереж є можливість "м'якого" переходу від однієї БС до іншої (soft handoff). При цьому можлива ситуація, коли одного абонента "ведуть" відразу кілька БС. Абонент просто не помітить, що його "передали" іншій БС. Звичайно, щоб таке стало можливим, необхідна прецизійна синхронізація БС. У комерційних системах це досягається використанням сигналів часу від американської GPS (Global Positioning System)супутникової системи визначення координат.
Цифрова сутність CDMA дуже сприяє використанню цієї технології для бездротової передачі даних. У розглянутому вище прикладі ми задали не дуже високу швидкість, проте існуючі CDMA дозволяють багаторазово збільшувати швидкість передачі даних, правда за рахунок скорочення ємності мережі.
Стандарти CDMA використовують більш сучасний кодек для оцифрування мови, що суб'єктивно підвищує якість передачі аналогового сигналу в порівнянні з стандартами, що діють TDMA.
З мінусів CDMA можна відзначити необхідність використання досить широкої та нерозривної смуги, що не завжди можливо у сучасній обстановці дефіциту частотного ресурсу та велику складність реалізації даної технології у "залізі"
Перспективи CDMA
У CDMA набагато менше проблем із переходом до 3-го покоління порівняно з TDMA системами. TIA/EIA (Telecommunication Industry Association / Electronic Industries Alliance) запропонувала групу стандартів cdma2000 (IS-2000), які є розвитком нині діючого IS-95. Основні відмінності cdma2000 від свого попередника - більша кількість діапазонів для використання в організації мобільного зв'язку та збільшення швидкості передачі даних до 1Mbps фізично. Також додано нові протоколи для забезпечення різноманітних сервісів. Особливо слід наголосити на вимогі стандарту про зворотну сумісність з IS-95. Усі мобільні станції cdma2000 мають працювати у мережах IS-95, і відповідно всі базові станції cdma2000 мають обслуговувати мобільні станції IS-95. Більш того, є вимога забезпечення handoff'а (переходу від однієї стільника до іншої) між cdma2000 та IS-95. Таким чином, можлива непомітна для користувача міграція мережі від IS-95 до CDMA2000.Також примітний факт, що стандартом передбачено використання деяких діапазонів використовуваних нині старими аналоговими стандартами (наприклад Band Class 5 (NMT-450)), що дає можливість операторам цих стандартів перейти від 1-го покоління відразу до 3-го, поступово віддаючи ділянки свого діапазону під cdma2000, у міру збільшення кількості абонентів, що користуються новим обладнанням. Однак навіть у cdma2000 збережено можливість роботи мобільних та базових станцій в аналоговому режимі. Цей режим практично ідентичний стандарту AMPS c A-Key ідентифікацією та призначений для забезпечення зв'язку там, де використання цифрового режиму з тих чи інших причин неможливе.
cdma2000 був прийнятий до групи IMT-2000, яка визначає глобальне бачення організацією ITU (International Telecommunication Union) систем 3-го покоління, як один з основних радіоінтерфейсів, що дозволяє передбачати його подальше поширення. Причому через переваги перед TDMA технологіями (стандарт UWC-136 також пропонується як один з можливих радіоінтерфейсів в IMT-2000) цілком можливе поширення CDMA і в Європі, яка на даний момент є вотчиною TDMA стандарту GSM.
CDMA в Україна
І третя причина, вірніше, привід для заборони CDMA – для синхронізації БС використовуються сигнали GPS, які так не любить наш уряд. Адже шпигуни навколо. А без GPS виникають проблеми з мобільністю – щоб забезпечити "soft handoff" потрібна синхронність БС. Я ще можу зрозуміти, що американський GPS не варто використовувати в стратегічних цілях - потенційний противник, як ніяк. Але цивільні засоби зв'язку тут причому? Тим паче комерційні.
Заява Реймана про те, що частотний діапазон CDMA підлягає вилученню під потребицифрове телебачення - просто локшина на вуха для населення. Централізованого цифрового телебачення ще немає. І навряд чи з'явиться, тим більше у цьому діапазоні, бо супутникові системи вже давно довели переваги тарілочок перед телевежами. І навіть якщо божевільні діячі таки зберуться робити це цифрове телебачення - що заважає відвести під нього інший діапазон?
Ось так комерційні інтереси монополій і параноїдальність держави заважають розвитку техніки. Багато хто пам'ятає, як ще нещодавно кожен копіювальний апарат знаходився під невсипущим наглядом спецслужб, а літати літаками Аерофлоту було вигідно та зручно. Так ось - зважаючи на все - нічого не змінилося :(