Системы и стандарты беспроводной телефонии Методы fdma, tdma, cdma

Известно, что основная часть энергии любого сигнала сосредоточена в ограниченной полосе частот. Но радиочастотный ресурс эфира ограничен и регламентируется государством. Поэтому, чтобы сигнал не выходил за рамки выделенной полосы, его необходимо каким либо образом изменять. Мы живем в трехмерном мире и привыкли к трем измерениям – ширине, высоте и длине (не считая четвертое измерение – временное). Если провести аналогию для электромагнитного мира, то частота – первое измерение. Второе измерение – время или длительность сигнала. И наконец сигнал должен обладать некоторой начальной энергией, расходуемой на то, чтобы пройти через эфир на нужное расстояние и быть принятым – это третье измерение. Таким образом, сигнал характеризуют три параметра: частота на которой передается сигнал, время или длительность сигнала и сигнал должен обладать какой-то энергией, расходуемой на то, чтобы пройти эфир на нужное расстояние и быть принятым. Произведение этих параметров дает единицу оценки информационных возможностей сигнала – объем. Можно изменять любой из этих параметров, увеличивая или уменьшая оставшиеся для сохранения прежнего объема сигнала.

Основная проблема передачи сигнала: совместить в одной среде сигналы от разных источников и затем разделить их в точке приема, а также согласовать параметры сигнала с возможностями среды. Можно концентрировать энергию на определенной несущей частоте или временном интервале либо распределять энергию по всей частотно временной области.

Самый простой метод – частотное разделение – FDMA. В каждом сеансе связи за абонентом закрепляется узкая полоса частот. Использовался в сотовых системах первого поколения и аналоговых беспроводных телефонах.

Время легло в основу метода TDMA. Абонент получает в частотном канале временные окна, которые он может использовать для разговора и передачи данных. Сеанс связи абонента разбивается на множество небольших временных интервалов. Метод TDMA используется в цифровых сотовых системах второго поколения GSM и беспроводных телефонах цифрового стандарта. В стандарте GSM, кроме временного разделения используется и частотное. Структура TDMA-кадра содержит восемь временных окон на каждой из 124 несущих частот. Каждую секунду осуществляется 217 переходов с одной частоты на другую. Это используется для борьбы с замиранием сигнала из-за многолучевого распространения.

Энергия основа метода CDMA. Этот метод реализован в виде многостанционного доступа с кодовым разделением каналов. Основная идея метода – в одной и той же полосе частот можно создать сигналы, которые не влияют друг на друга. Исходный сигнал от абонента смешивается с одним из сигналов из этого ансамбля, т.е. он помечается кодом. На приеме он сравнивается с аналогичным сигналом из ансамбля и выделяется. В отличие от FDMA или TDMA, где энергия сигнала концентрируется на выбранных частотах или временных интервалах, сигналы CDMA распределены в непрерывном частотно-временном пространстве (энергия тоже). Метод основан на управлении и частотой и временем и энергией. Используется в цифровых сотовых системах связи третьего поколения.

Метод TDMA – троекратное увеличение емкости абонентской сети по сравнению с FDMA, а CDMA – десятикратное увеличение по сравнению с FDMA.