Цифровая технология CDMA

CDMA, или cdmaOne — полностью цифровой стандарт, использующий диапазон частот 824–849 МГц для приема и 874–899 МГц для передачи. Фактически “новый” стандарт разрабатывался еще в тридцатые годы двадцатого столетия. А затем в течение десятилетий использовался исключительно в военных системах связи, причем как в бывшем СССР, так и в США. Военные не зря обратили внимание на этот стандарт: он обладает многими полезными для подобных систем особенностями, основная из которых — скрытность связи. Дело в том, что принцип работы CDMA заключается в “размывании” спектра исходного информационного сигнала за счет модуляции его шумоподобным сигналом, занимающим гораздо более широкий диапазон частот, чем исходный сигнал. Форма этого шумового сигнала является уникальным кодом для каждого абонента, что позволяет опознать его в приемнике CDMA. На базовой станции CDMA общий сигнал, полученный от многих пользователей, снова модулируется аналогичным шумоподобным сигналом, в результате чего исходный сигнал восстанавливается. В этой, казалось бы, простой схеме работы заключены многочисленные преимущества.

Во-первых, все абоненты системы CDMA работают в одной и той же полосе частот (ширина этой полосы составляет 1,25 МГц), не мешая друг другу, так как число вариантов модулирующих шумоподобных сигналов составляет несколько миллиардов.

Во-вторых, одно из главных преимуществ такого рода связи — высокая устойчивость к помехам, причем как к пассивным, так и к активным. Благодаря тому, что широкополосный сигнал поглощает узкополосные помехи, не изменяя своей формы, обеспечивается высокое качество передачи речи и данных (сравнимое с качеством, обеспечиваемым проводными линиями). Эта же особенность, кстати, позволяет работать со значительно меньшей мощностью передаваемого сигнала, то есть сети CDMA экологически более чисты. Меньшая рабочая мощность также обеспечивает более продолжительную работу абонентских устройств без подзарядки аккумуляторов.

Практически все компании-производители оборудования для сотовых систем (исключение составляют лишь единицы) объявили о своей поддержке технологии CDMA. Специалисты этих компаний считают, что лучшими отличительными чертами данной технологии являются ее соответствие требованиям по обеспечению высокой абонентской емкости сотовой сети, низкая стоимость развертывания и относительно невысокая стоимость подключения одного абонента. Кроме того, технология предполагает наличие большого спектра услуг и обеспечивает отличное качество связи, а также высокий уровень конфиденциальности, не говоря уже о хорошей помехозащищенности.

Что такое CDMA?

Аббревиатура CDMA расшифровывается как “цифровая система многостанционного доступа с кодовым разделением каналов” (Code Division MultipleAccess). Что означают понятия “множественный доступ”, “кодовое разделение” для потребителя? При многостанционном доступе в сотовой сети возможно осуществление и поддержка соединения одновременно с большим количеством пользователей. Другими словами, большое количество пользователей одновременно используют общий пул радиоканалов, и любой из этих пользователей имеет доступ к любому из используемых каналов (каждый пользователь не обязательно “приписан” к одному и тому же каналу постоянно).

Чтобы понять суть кодового разделения в системе CDMA, полезно представить ситуацию, когда вы находитесь в просторном помещении, наполненном большим количеством людей, говорящих друг с другом на разных языках. Ваше ухо улавливает только родной язык, а все остальные разговоры кажутся вам бессмысленным шумом и не мешают воспринимать информацию на своем родном языке. В данном случае язык можно назвать кодом, используемым системой CDMA для организации конкретного соединения.

Стандарт CDMA

CDMA — система множественного доступа с кодовым разделением — возможно, наиболее многообещающая система, появившаяся на мировом рынке. Десятилетия назад эта технология использовалась в военной связи в США, а сегодня известна всем как глобальный цифровой стандарт для коммерческих систем коммуникаций. За последние пять лет технология использования CDMA была протестирована, стандартизирована, лицензирована и запущена в производство большинством поставщиков беспроводного оборудования. Сегодня она широко применяется во всем мире. В отличие от других методов доступа абонентов к сети, где энергия сигнала концентрируется на выбранных частотах или временных интервалах, сигналы CDMA распределены в непрерывном частотно-временном пространстве. Фактически метод манипулирует и частотой, и временем, и энергией.

Перечень услуг, предоставляемых оборудованием CDMA, постоянно расширяется. CDMA рекомендован как наиболее перспективный стандарт для сотовой связи фиксированных абонентов.

Терминалы работают, используя сигнал мощностью на уровне шумов. Благодаря этому обеспечивается высокая экологическая безопасность для пользователей и длительный срок работы аккумуляторной батареи.

Капитальные затраты меньше в 1,5–2 раза по сравнению с другими технологиями в связи со значительно меньшим числом сот (базовых станций), необходимых для покрытия территории (базовая станция обслуживает площадь радиусом более 30 км). Кроме того, широкополосные сигналы при распространении в городе менее подвержены влиянию узкополосных быстрых замираний, что делает связь более устойчивой.

Технология обеспечивает отличное качество звука и крайне низкий уровень фоновых шумов. По характеристикам качества передачи речи параметры CDMA-телефонов сопоставимы с качеством передачи речи проводных телефонов; при этом отличительной особенностью первых является отсутствие помех, акустического фона и искажений при передаче информации.

CDMA — технология будущего, основа систем мобильной связи третьего поколения. Благодаря своим многочисленным преимуществам перед всеми остальными стандартами, технология CDMA легла в основу большей части новых стандартов, разрабатываемых для глобальных систем мобильной связи третьего поколения (3G).

В технологии CDMA возможно обеспечение высокого качества речи при одновременном снижении излучаемой мощности и уровне шумов. Результатом является постоянное высокое качество передачи речи и данных с минимальной средней выходной мощностью. В сотни раз меньшее значение выходной мощности, по сравнению с другими используемыми в настоящее время стандартами, — отличительное качество технологии CDMA, имеющее большое значение с учетом двух факторов — воздействия на организм человека и продолжительности работы без подзарядки аккумулятора.

Емкость CDMA от десяти до двадцати раз выше, чем у аналоговых систем; она в три–шесть раз превышает емкость других цифровых систем. Сети, построенные на основе этой технологии, эффективно используют радиочастотный ресурс, благодаря возможности многократного использования одних тех же частот в сети. По характеристикам качества передачи речи параметры CDMA сопоставимы с качеством проводных каналов. Поскольку по каналам CDMA передается не только голос, но и любая другая информация, особую ценность имеет отсутствие помех. Если рядовой пользователь, по большому счету, безразличен к тому, звучит его голос при телефонном разговоре с безупречной чистотой или с небольшими помехами, то ошибки, допущенные при передаче файлов, могут нарушить целостность, например, корпоративной базы данных. Применяемый код служит не только для идентификации разговора того или иного пользователя, но и является одновременно своеобразным фильтром, устраняющим искажения и фоновые помехи. Встроенный алгоритм кодирования обеспечивает высокую степень конфиденциальности, обеспечивая защиту от несанкционированного доступа и прослушивания.

Система CDMA обеспечивает меньшую задержку в передаче голосового сообщения, чем другие системы подвижной связи. При использовании CDMA не приходится применять изощренные средства для подавления эхо-сигнала. Совершенный метод коррекции ошибок позволяет эффективно бороться с многолучевым распространением сигнала. Это свойство дает дополнительные преимущества CDMA в условиях городов с высотными застройками.

CDMA предоставляет дополнительный сервис, обеспечивающий одновременную передачу голоса и факса по одному каналу. В технологии CDMA реализованы оригинальные алгоритмы упаковки данных для большей скорости их передачи.