CDMACDMA (Code Division Multiple Access)— технология множественного доступа с кодовым разделением каналов, стандарт связи третьего поколения. Стандарт CDMA был разработан в 1993 году и на данный момент является наиболее перспективным в плане развития и принятия общего стандарта связи.

Стандарт CDMA является цифровым стандартом. Множественный доступ с кодовым разделением означает, что несколько абонентов могут пользоваться один пулом радиоканалов, не пересекаясь в разговоре благодаря кодовому разделению каналов. CDMA обеспечивает высокое качество связи, высокую конфиденциальность разговоров, низкий уровень шумов одновременно с низкой мощностью излучения передатчиков.

Емкость сети CDMA в десятки раз выше, чем у любых аналоговых или цифровых стандартов благодаря возможности многократного использования полосы пропускания сети. CDMA позволяет одновременно с разговором принимать и отправлять факсимильные сообщения и данные.

Диапазон частот, в котором работает стандарт CDMA IS-95 лежит около 800 МГц, CDMA PCS — 1900 МГц. Мощность передатчиков абонентских устройств менее 0,1 Вт.

Сети CDMA начинают набирать обороты, и в ближайшем будущем этот стандарт станет одним из основных, т.к. он может составить конкуренцию даже проводным системам связи, благодаря своим бесспорным достоинствам и дешевизне. Технология CDMA легла в основу многих разрабатываемых сейчас систем глобальной мобильной связи.

Технология мультидоступа с кодовым разделением каналов, в основе которой лежит ортогональное разделение сигналов, известна давно.

В СССР первая работа, посвященная этой теме, называлась «Основы теории линейной селекции» была опубликована в сборнике ЛЭИС еще в 1935 году, а ее автором был Дмитрий Васильевич Агеев.

Уже после войны в течение долгого времени технология CDMA использовалась в военных системах связи как в СССР, так и в США, поскольку обладала многими ценными для таких систем преимуществами, о которых будет сказано ниже.

Долгое время технология CDMA применялась исключительно в военных целях.

Лишь в середине 90-х компания Qualcomm на основе этой технологии создала стандарт IS-95 (cdmaOne) и передала его для коммерческого использования. Основные направления внедрения и использования CDMA — это наземные фиксированные беспроводные телефонные сети, сотовые мобильные системы связи и спутниковые системы связи.

Сам принцип CDMA заключается в расширении спектра исходного информационного сигнала (в нашем случае речевого), которое может производиться двумя различными методами, которые называются следующим образом: «скачки по частоте» и «прямая последовательность». Так называемые «скачки по частоте» (или FH — Frequency Hopping) реализуются следующим образом: несущая частота в передатчике постоянно меняет свое значение в некоторых заданных пределах по псевдослучайному закону (коду), индивидуальному для каждого разговорного канала, через сравнительно небольшие интервалы времени.

Приемник системы ведет себя аналогично, изменяя частоту гетеродина по точно такому же алгоритму, обеспечивая выделение и дальнейшую обработку только нужного канала. С помощью FH сейчас производятся попытки улучшения технических характеристик узкополосных цифровых систем сотовой связи, в частности, GSM.

Второй метод «прямой последовательности» (или DS — Direct Sequence), который основан на использовании шумоподобных сигналах и применяется в большинстве работающих и перспективных системах CDMA.

Он предусматривает модуляцию информационного сигнала каждого абонента единственным и уникальным в своем роде псевдослучайным шумоподобным сигналом (он-то и является в данном случае кодом), который и расширяет спектр исходного информационного сигнала. Число вариантов таких кодов достигает нескольких миллиардов, что позволило бы создать персональную связь в масштабах нашей планеты.

В результате проведения описываемого процесса, узкополосный информационный сигнал каждого пользователя расширяется во всю ширину частотного спектра, выделенного для пользователей сети (база сигнала при этом становится много больше 1).

В приемнике сигнал восстанавливается с помощью идентичного кода, в результате чего восстанавливается исходный информационный сигнал. В то же самое время, сигналы остальных пользователей для данного приемника продолжают оставаться расширенными и воспринимаются им лишь как «белый шум», который является наиболее «мягкой» помехой, в наименьшей степени мешающей нормальной работе приемника.

Чтобы популярно пояснить принцип работы такой системы, воспользуемся одной очень удачной аллегорией, которую, объясняя основы технологии CDMA, обычно предлагает компания Motorola «для экспертов и не очень».

Представьте комнату, в которой одновременно разговаривает друг с другом много пар людей, причем на разных языках. Каждый из них хорошо понимает своего собеседника, а все посторонние разговоры воспринимаются как некий фон и не особенно мешают разговору. При этом обеспечивается высокая степень защиты от активных и пассивных помех, что позволяет работать при низких значениях отношения сигнал-шум (3 — 5 дБ) со значительно меньшей мощностью передаваемого сигнала.

Таким образом, в одном и том же радиочастотном канале одновременно передаются информационные сигналы большой группы пользователей.

Следует также сказать, что CDMA не зря широко используется в военных системах связи, поскольку расширение спектра сигналов позволяет противодействовать преднамеренным искусственным помехам. Если расширить базу радиосигнала до очень больших величин, то можно сделать его ниже уровня шумов, которые и сможет наблюдать потенциальный противник. На приемной же стороне исходный сигнал будет восстановлен.

Таким образом, подобные системы можно было бы использовать (и такие системы существуют), не мешая работе других радиосредств, использующих тот же диапазон радиочастот. Однако это не используется в существующих коммерческих сотовых системах CDMA.

Услуги в сетях CDMA IS-95.

Можно долго говорить о преимуществах той или иной техники, но для коммерческого использования важным является набор услуг, за которые абонент будет платить деньги.

Главным достоинством сетей CDMA является очень высокое качество передачи речи, а это, согласитесь, главная услуга всех телефонных сетей. Речь в системе CDMA преобразуется в цифровой поток посредством специального вокодера с переменной в зависимости от интенсивности речи скоростью. Это позволяет экономно использовать пропускную способность радиотракта. То есть, пока вы молчите, ресурс радиоканала может использовать другой абонент, тоже разговаривающий в настоящий момент.

В системах стандарта IS-95 используются вокодеры с максимальными скоростями передачи 8 кбит/с и 13 кбит/с. Соответственно может осуществляться и передача данных со скоростями соответственно 9,6 кбит/с и 14,4 кбит/с.

Заметим, что последняя цифра недоступна в сетях других стандартов. Качество передачи речи с вокодером на 13 кбит/с близко к качеству, которое обеспечивается в кабельных цифровых линиях связи. Но, конечно, такие вокодеры несколько уменьшают емкость сети. Поэтому для абонентов, которых интересует только голосовая связь, разработаны так называемые «улучшенные» вокодеры на 8 кбит/с с таким же высоким качеством речи.

Следует отметить, что тема вокодеров продолжает оставаться актуальной в смысле дальнейшего улучшения качества при дальнейшем уменьшении скорости передачи. Цена вопроса — дальнейшее увеличение емкости сети. И это заставляет продолжать такие работы многих специалистов.

И, конечно, законный интерес вызывают способы доступа в сеть Internet через сотовые сети IS-95. Разумеется, абонент сети CDMA может одновременно разговаривать по сотовому телефону и работать на подключенном к нему компьютере в Internet .

Среди существующих сегодня стандартов для мобильной связи наилучшие позиции здесь именно у IS-95 вследствие обеспечения самой большой скорости доступа (14,4 кбит/с). И компании-производители обещают в скором времени увеличить и эту скорость (благо в «общей трубе» радиоканала CDMA можно перераспределять ресурс, выделенный каждому абоненту). Конечно, абоненты смогут обмениваться факсимильными сообщениями и общаться по электронной почте. А в обозримом будущем ожидается появление скоростей передачи 64 кбит/с и даже 144 кбит/с.

Что же касается различных услуг, которые предоставляются абонентам цифровых сотовых сетей, то они, конечно, возможны и в стандарте CDMA.

Cтандарт CDMA предусматривает наличие следующих дополнительных услуг:

  • Передача коротких сообщений (SMS)
  • Цифровая голосовая почта
  • Автоматическое определение номера
  • Режим ожидания вызова
  • Трехсторонняя конференц-связь
  • Переадресация вызова в случае его неуспешного завершения
  • Сокращенный набор номера
  • Блокировка и фильтрация вызовов
  • Пакетная передача данных
  • Активация радиотелефона через радиоинтерфейс
  • Изменение профиля услуг через радиоинтерфейс
  • Одновременная передача голосовых сообщений и данных/пакетов данных
  • Передача цифровых факсимильных сообщений (цифровой факс)
  • Видео-услуги с высоким разрешением в дополнение к передаче речи/факса

Все эти и прочие дополнительные услуги определяются сетевым коммутационным оборудованием (контроллером или центром коммутации) и не зависят от типа используемого радиоинтерфейса.

Что заложено разработчиками в коммутатор, то и получится (главное, чтобы можно было установить на него дополнительный soft). В общем, что оператор посчитал необходимым закупить для своей сети (на основе, например, маркетинговых исследований), тем абоненты и смогут воспользоваться. И если чего-то сейчас нет, то это вполне можно докупить и позже.

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ