Лекция №5. Множественный доступ с частотным разделением.

План:

1. Множественный доступ с временным разделением.

2. Множественный доступ с кодовым разделением..

Для передачи информации используются различные физические среды: оптоволокно, витая пара, радиорелейные линии связи и т.п. При этом любой реальный канал связи имеет ограниченную полосу пропускания. Часто одну и ту же линию передачи информации используют несколько пар абонентов. В таком случае возникает необходимость разделить общий ресурс между всеми участниками информационного обмена.

Любой канал связи обладает двумя конечными характеристиками: ширина частотного спектра, занимаемого каналом и время его использования. От сюда вытекают 2 из 3 основных способа разделения каналов: FDMA (Frequency Division Multiple Access) – множественный доступ с частотным разделением и TDMA (Time Division Multiple Access) – множественный доступ с временным разделением. Также существует третий важный для сотовых систем связи способ множественного доступа с кодовым разделением - CDMA (Code Division Multiple Access). Рассмотрим их подробнее.

Метод FDMA разбивает весь частотный спектр канала связи на поддиапазоны равной/неравной ширины, симметричные/несимметричные в обоих направлениях. Каждый из этих поддиапазонов представляет собой канал связи, который назначается отдельной паре абонентов. Этот канал будет им доступ на протяжение всего времени, однако им запрещено выходить за отведенные им частотные границы иначе их сигнал будет оказывать влияние на соседние каналы. FDMA обычно используется в аналоговых системах связи. В сотовой связи он нашел применение практически во всех стандартах: от NMT (Nordic Mobile Telephone) до LTE (Long Term Evolution) и Mobile WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

TDMA предусматривает, что весь канал связи, со всей полосой пропускания будет предоставлен каждому из абонентов, но на небольшой промежуток времени – таймслот. Через некоторое время ему снова будет доставлен этот же канал на такой же по длительности промежуток времени и т.д. пока будет длиться сеанс связи. TDMA обычно применяется для передачи цифровых сигналов, потому как именно им требуется широкая полоса пропускания, а ресурс по времени может быть ограничен и разбит на короткие промежутки. Этот метод нашел применение в стандартах GSM (Global System for Mobile Communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), LTE.

CDMA заметно отличается от FDMA и TDMA, т.к. он разграничивает доступ абонентов по неочевидному сразу признаку – кодам. Принцип CDMA заключается в том, что перед передачей в эфир информационный сигнал перемножается со специальным ортогональным кодом. Если на приемном конце снова перемножить эту последовательность на первоначальный ортогональный код, то мы получим исходный сигнал. Однако, если мы будем использовать любой другой ортогональный код, отличный от исходного, то мы не сможем восстановить даже части информации. Главная проблема данного метода заключается в том, что невозможно сгенерировать много абсолютно ортогональных кодов. На практике используют почти ортогональные коды и этого оказывается вполне достаточно для одновременной работы большого числа абонентов с приемлемыми характеристиками связи. Метод CDMA нашел применение в североамериканском стандарте сотовой связи CDMA 2000.

Также в последнее время получил распространение еще один метод разделения каналов WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), который является разновидностью CDMA. Его главное отличие заключается в том, что перед кодированием сигнала его сначала подвергают процедуре "расширения спектра" (spreading). Эта процедура дает ряд преимуществ, главным из которых является повышенная помехоустойчивость. Технология WCDMA используется в актуальном в настоящее время стандарте UMTS.

Ниже в таблице представлены основные методы множественного доступа и их краткие характеристики.