Схемы множественного доступа используются, чтобы позволить многим мобильным пользователям одновременно использовать ограниченное количество радиоспектра.
Методы множественного доступа
В системах беспроводной связи часто желательно позволить абоненту одновременно отправлять информацию с мобильной станции на базовую станцию, одновременно принимая информацию от базовой станции на мобильную станцию.
Сотовая система делит любую данную область на ячейки, где мобильное устройство в каждой ячейке связывается с базовой станцией. Основная цель при разработке системы сотовой связи состоит в том, чтобы иметь возможность увеличить пропускную способность канала , т. Е. Обрабатывать как можно больше вызовов в данной полосе пропускания с достаточным уровнем качества обслуживания.
Есть несколько разных способов разрешить доступ к каналу. Это включает в основном следующее —
- Множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA)
- Множественный доступ с временным разделением (TDMA)
- Множественный доступ с кодовым разделением (CDMA)
- Множественный доступ с пространственным разделением (SDMA)
В зависимости от того, как доступная полоса пропускания выделяется пользователям, эти методы могут быть классифицированы как узкополосные и широкополосные системы.
Узкополосные системы
Системы, работающие с каналами, существенно более узкими, чем полоса когерентности, называются узкополосными системами. Узкополосная TDMA позволяет пользователям использовать один и тот же канал, но выделяет уникальный временной интервал каждому пользователю в канале, таким образом разделяя небольшое количество пользователей во времени на одном канале.
Широкополосные системы
В широкополосных системах ширина полосы пропускания одного канала намного больше, чем ширина полосы когерентности канала. Таким образом, замирание из-за многолучевого распространения не оказывает значительного влияния на принимаемый сигнал в широкополосном канале, а частотно-избирательные замирания происходят только в небольшой части полосы пропускания сигнала.
Множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA)
FDMA — это базовая технология для современных услуг мобильной связи. Особенности FDMA заключаются в следующем.
- FDMA выделяет разные поддиапазоны частот каждому отдельному пользователю для доступа к сети.
- Если FDMA не используется, канал остается свободным, вместо того, чтобы выделять его другим пользователям.
- FDMA реализован в узкополосных системах и является менее сложным, чем TDMA.
- Здесь проводится жесткая фильтрация, чтобы уменьшить помехи в соседнем канале.
- Базовая станция BS и мобильная станция MS передают и принимают одновременно и непрерывно в FDMA.
Множественный доступ с временным разделением (TDMA)
В тех случаях, когда непрерывная передача не требуется, вместо FDMA используется TDMA. Особенности TDMA включают следующее.
- TDMA разделяет частоту одной несущей с несколькими пользователями, где каждый пользователь использует непересекающиеся временные интервалы.
- Передача данных в TDMA не является непрерывной, но происходит пакетами. Следовательно, процесс передачи проще.
- TDMA использует разные временные интервалы для передачи и приема, поэтому дуплексеры не требуются.
- Преимущество TDMA состоит в том, что можно распределять разное количество временных интервалов на кадр для разных пользователей.
- Пропускная способность может предоставляться различным пользователям по запросу путем объединения или переназначения временного интервала на основе приоритета.
Множественный доступ с кодовым разделением (CDMA)
Метод множественного доступа с кодовым разделением является примером множественного доступа, когда несколько передатчиков используют один канал для одновременной отправки информации. Его особенности заключаются в следующем.
- В CDMA каждый пользователь использует весь доступный спектр вместо того, чтобы выделяться отдельной частотой.
- CDMA очень рекомендуется для передачи голоса и данных.
- Хотя несколько кодов занимают один и тот же канал в CDMA, пользователи, имеющие один и тот же код, могут связываться друг с другом.
- CDMA предлагает больше возможностей воздушного пространства, чем TDMA.
- Передача между базовыми станциями очень хорошо справляется CDMA.
Множественный доступ с пространственным разделением (SDMA)
Многостанционный доступ с пространственным разделением или множественный доступ с пространственным разделением — это метод, который представляет собой архитектуру MIMO (множественный вход с множеством выходов) и используется в основном в беспроводной и спутниковой связи. Он имеет следующие особенности.
- Все пользователи могут общаться одновременно, используя один и тот же канал.
- SDMA полностью свободен от помех.
- Один спутник может связываться с большим количеством спутниковых приемников с одинаковой частотой.
- Используются направленные антенны точечного луча, и, следовательно, базовая станция в SDMA может отслеживать движущегося пользователя.
- Управляет излучаемой энергией для каждого пользователя в космосе.
Распространение спектра множественного доступа
Множественный доступ с расширенным спектром (SSMA) использует сигналы с шириной полосы пропускания, величина которой превышает минимальную требуемую ширину полосы РЧ.
Существует два основных типа методов множественного доступа с расширенным спектром:
- Частотно-скачкообразный расширенный спектр (FHSS)
- Прямой расширенный спектр последовательности (DSSS)
Спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS)
Это цифровая система множественного доступа, в которой несущие частоты отдельных пользователей изменяются псевдослучайным образом в пределах широкополосного канала. Цифровые данные разбиваются на пакеты однородного размера, которые затем передаются на разных несущих частотах.
Спектр с прямой последовательностью (DSSS)
Это наиболее часто используемая технология для CDMA. В DS-SS сигнал сообщения умножается на псевдослучайный код шума. Каждому пользователю присваивается его собственное кодовое слово, которое ортогонально к кодам других пользователей, и для обнаружения пользователя приемник должен знать кодовое слово, используемое передатчиком.
Комбинационные последовательности, называемые гибридными , также используются в качестве другого типа расширенного спектра. Прыжок во времени также является другим типом, который редко упоминается.
Поскольку многие пользователи могут использовать одну и ту же полосу частот расширенного спектра, не мешая друг другу, системы с расширенным спектром становятся эффективными в полосе пропускания в многопользовательской среде.