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Che cos'è CDMA: tutorial sull'accesso multiplo alla divisione del codice

Che cos'è CDMA: tutorial sull'accesso multiplo alla divisione del codice


Code Division Multiple Access, CDMA era un uso innovativo della tecnologia a spettro esteso a sequenza diretta utilizzata per fornire uno schema di accesso multiplo per le telecomunicazioni mobili e altri sistemi wireless.

CDMA utilizzava la proprietà di DSSS che a meno che il trasmettitore e il ricevitore non usassero lo stesso codice di diffusione per entrambe le estremità del processo, il segnale non poteva essere decodificato e in questo modo era in grado di fornire un mezzo per consentire a una varietà di utenti diversi di utilizzare lo stesso canale per accedere a una stazione base senza interferenze reciproche.

In questo modo, utilizzando CDMA diversi utenti sono stati assegnati codici diversi piuttosto che diversi slot, canali, ecc.

Storia CDMA

CDMA si basa su una forma di trasmissione nota come Direct Sequence Spread Spectrum. La storia del CDMA può essere collegata direttamente agli anni '40, quando questa forma di trasmissione fu concepita per la prima volta. Man mano che la tecnologia elettronica è migliorata, ha iniziato ad essere utilizzata per trasmissioni militari segrete in considerazione del fatto che le trasmissioni sembrano rumore, è difficile da decifrare senza la conoscenza dei codici giusti e inoltre è difficile incepparsi.

Con la rivoluzione nelle telecomunicazioni cellulari avvenuta negli anni '80, un'azienda allora poco conosciuta di nome Qualcomm che lavorava sulle trasmissioni DSSS iniziò a considerare questo come base per uno schema di accesso multiplo per telecomunicazioni cellulari - CDMA - accesso multiplo a divisione di codice.

Il concetto di CDMA doveva essere dimostrato sul campo e di conseguenza Qualcomm è stato raggiunto dagli operatori di rete statunitensi Nynex e Ameritech per sviluppare il primo sistema CDMA sperimentale. Successivamente il team è stato ampliato quando Motorola e AT&T (ora Lucent) si sono uniti per portare le loro risorse per accelerare lo sviluppo.

Di conseguenza è stato possibile iniziare a scrivere una specifica per CDMA nel 1990. Con il supporto della Cellular Telecommunications Industry Association (CTIA) e della Telecommunications Industry Association (TIA) è stato istituito un gruppo di standard. Questo gruppo ha quindi pubblicato lo standard per il primo sistema CDMA sotto forma di IS-95, che ha portato alla pubblicazione formale di IS-95-A nel 1995.

Il primo sistema CDMA è stato lanciato nel settembre 1995 da Hutchison Telephone Co. Ltd. a Hong Kong e SK Telecom in Corea è presto seguito insieme alle reti negli Stati Uniti.

Questo era solo un sistema di telecomunicazioni cellulari, sebbene fosse il primo. Il suo sviluppo ha portato alla serie di standard CDMA2000.

L'uso di CDMA non si è fermato con CDMA2000 poiché è diventato necessario evolvere lo standard GSM in modo che potesse trasportare dati e fornire miglioramenti significativi in ​​termini di efficienza nell'uso dello spettro. Di conseguenza, per questo standard è stato adottato CDMA, sotto forma di CDMA a banda larga (WCDMA).

Elementi chiave di CDMA

CDMA è una forma di tecnologia di trasmissione a spettro diffuso basata su uno schema chiamato spettro diffuso a sequenza diretta.

Nota sul DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum:

Spettro diffuso in sequenza diretta, DSSS è una forma di trasmissione radio utilizzata in una varietà di trasmissioni radio. I dati da trasmettere vengono moltiplicati con una sequenza di bit ad alta velocità di dati e quindi modulati su una portante RF per produrre un segnale con una larghezza di banda molto più ampia rispetto ai soli dati. Per ricostituire i dati sul ricevitore, viene utilizzata la stessa sequenza di bit ad alta velocità per estrarre i dati dal segnale.

Ulteriori informazioni sul Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS.

Provando diversi utenti con differenti codici di diffusione, i diversi utenti sono in grado di utilizzare lo stesso canale di frequenza, pur essendo in grado di comunicare individualmente con la stazione base.

L'uso del CDMA è stato paragonato all'essere in una stanza dove ci sono molte persone che parlano lingue diverse e alla capacità di comprendere qualcuno che parla nella tua lingua nonostante l'alto livello di rumore.

Un segnale CDMA potrà essere decodificato quando il ricevitore utilizza lo stesso codice utilizzato per la trasmissione nonostante la presenza di altri segnali con codici differenti utilizzati sullo stesso canale.

CDMA ha una serie di caratteristiche distintive che sono fondamentali per diffondere le tecnologie di trasmissione dello spettro:

  • Utilizzo di un'ampia larghezza di banda: CDMA, come altre tecnologie a spettro esteso, utilizza una larghezza di banda più ampia di quella che sarebbe altrimenti necessaria per la trasmissione dei dati. Ciò si traduce in una serie di vantaggi, tra cui una maggiore immunità alle interferenze o ai disturbi e l'accesso di più utenti.
  • Codici di spargimento utilizzati: Per ottenere la maggiore larghezza di banda, i dati vengono diffusi utilizzando un codice indipendente dai dati.
  • Livello di sicurezza: Per ricevere i dati, il destinatario deve avere una conoscenza del codice di diffusione, senza questo non è possibile decifrare i dati trasmessi, e questo dà una misura di sicurezza.
  • Accesso multiplo: L'utilizzo di codici di diffusione indipendenti per ogni utente insieme alla ricezione sincrona consentono a più utenti di accedere contemporaneamente allo stesso canale.

Vantaggi della tecnologia CDMA

L'utilizzo del CDMA offre numerosi vantaggi ed è per questo motivo che la tecnologia CDMA è stata adottata per molti sistemi di telecomunicazioni cellulari 3G.

  • Miglioramento nel passaggio di consegne / trasferimento: Utilizzando CDMA è possibile che un terminale comunichi con due stazioni base contemporaneamente. Di conseguenza, il vecchio collegamento deve essere interrotto solo quando il nuovo è saldamente stabilito. Ciò fornisce miglioramenti significativi in ​​termini di affidabilità del passaggio di consegne / trasferimento da una stazione base all'altra.
  • Miglioramento della capacità: Una delle principali affermazioni per CDMA è che ha fornito miglioramenti significativi nella capacità di rete. Le aspettative originali per alcuni dei sostenitori della tecnologia CDMA erano per alcuni miglioramenti molto significativi, sebbene in realtà questi fossero in qualche modo esagerati rispetto a ciò che l'esperienza del mondo reale ha trovato:
    • Aumento della capacità di 18 volte rispetto ad AMPS (tecnologia 1G utilizzata negli Stati Uniti)
    • Aumento di 6 volte della capacità rispetto al TDMA statunitense (tecnologia 2G utilizzata negli Stati Uniti) - aumenti simili sono stati dichiarati anche per il GSM.
    In realtà le aspettative originarie non sono state soddisfatte sebbene siano stati osservati aumenti di circa due volte rispetto a TDMA e GSM statunitensi. Questo di per sé è stato un miglioramento significativo.

L'accesso multiplo a divisione di codice CDMA


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