Cdma оборудование что это такое

Стандарт связи CDMA: подробная характеристика

В этом обзоре мы поговорим о стандарте связи CDMA – обсудим характеристики и принцип работы, приведем полное подробное описание. Рассмотрим отличия от других стандартов, распространение технологии в России и расскажем про особые смартфоны.

Описание и характеристики

Начнем статью с определения, что это такое, CDMA в смартфоне.
CDMA — это (от англ. Code Division Multiple Access) это стандарт связи второго поколения, являющийся аналогом GSM .

Обратите внимание, это не взаимозаменяемые технологии, а два способа связи, конкурирующие друг с другом. Чем отличается CDMA от GSM? Подробно поговорим чуть ниже.

Соединение двух абонентов в рамках данной технологии происходит с помощью выделения спектра частот, идентификация соединений проводится с помощью специальных кодов.

Пока рассмотрим преимущества технологии:

Отличная защищенность информации;
Хорошее звучание голоса при звонке, отсутствие помех;
Минимизация сбоев связи;
Высокая скорость передачи данных;
Высокая емкость сотовой сети;
Экономный расход батареи;
Снижение уровня излучения мобильного устройства.

Стандарт был принят в 1992 году , хотя разработки велись намного раньше, и получил широкое распространение во множестве стран мира. До сих пор CDMA телефоны активно используются в различных государствах – в странах Африки, Китае и других.

CDMA-450 или CDMA 2000 появился в 2000 году – стандарт работает в широте 450 МГц и активно распространялся и в России, в основном стандарт связи CDMA присутствовал в Москве.

На данный момент – в 2018 году в России все CDMA операторы закрыты, ни одна телекоммуникационная компания не оказывает подобных услуг. В нашей стране используется более привычный формат – GSM.

Отличия от GSM

Выделим отличия между описанной выше технологией и GSM. Несмотря на то, что оба стандарта относятся к одному поколению, они имеют небольшую разницу в принципах работы:

Способность взаимодействия с частотным ресурсов. GSM используется разделенные по времени и частоте каналы, тогда как вторая технология базируется на кодовом разделении каналов;
Полоса частот СДМА шире, чем у конкурента, что улучшает качество передачи речи и снижает уровень помех;
Меньший уровень энергопотребления, так как мощность сигнала значительно снижена и зависит от расстояния до базовой станции;
СДМА имеет большую емкость станций, широкий радиус действия и простую настройку сети.

А в чем разница между WCDMA и CDMA — технология WCDMA является производной от СДМА и принадлежит третьему поколению мобильной связи (3G). В данный момент эти технологии не могут быть использованы одновременно и являются переходным этапом к самому последнему стандарту – LTE.

Смартфоны

В этой части раздела мы обсудим двухстандартные смартфоны. На данный момент оба описанных выше стандарта второго поколения распространены во всем мире и не могут использоваться одновременно – но есть одно исключение.

Это специальные устройства, ориентированные на применение в двух сетях одновременно – возможности расширены за счет установки специального программного обеспечения. Смартфоны оснащены возможностью получать сигнал двумя разными способами, характерными для этих сетей.

Существует достаточно большое количество производителей смартфонов, предлагающих двухдиапазонную продукцию с двумя сим-картами – это такие гиганты, как Xiaomi, Леново, Huawei, HTC и многие другие. Кроме того, вы можете приобрести модем, работающий в нужном диапазоне.

Источник

Cdma оборудование что это такое

CDMA сокращение от Code-Division Multiple Access ( множественный доступ с кодовым разделением каналов) — цифровая сотовая технология, использующая методы расширенного спектра. В отличие от конкурирующих систем, таких как GSM, которые используют TDMA, CDMA не назначает конкретную частоту каждому пользователю. Вместо этого каждый канал использует полный доступный спектр. Индивидуальные разговоры кодируются псевдослучайной цифровой последовательностью. CDMA последовательно обеспечивает лучшую пропускную способность для передачи голоса и данных, чем другие коммерческие мобильные технологии, что позволяет большему числу абонентов подключаться в любой момент времени, и это общая платформа, на которой построены технологии 3G.

CDMA — это военная технология, впервые использовавшаяся во время Второй мировой войны английскими союзниками, чтобы сорвать попытки Германии по глушении помех. Союзники решили передать несколько частот, а не одну, что затрудняет немцам собрать полный сигнал. Поскольку Qualcomm создала коммуникационные чипы для технологии CDMA, она была посвящена секретной информации. Как только информация стала общедоступной, Qualcomm заявила о патентах на технологию и стала первой, кто ее коммерциализировал.

CDMA — технология множественного доступа с расширенным спектром. В CDMA локально сгенерированный код работает с гораздо большей скоростью, чем данные, подлежащие передаче. Каждый пользователь в системе CDMA использует другой код для модуляции своего сигнала. Выбор кодов, используемых для модуляции сигнала, очень важен для производительности систем CDMA. Наилучшая производительность будет иметь место, когда есть хорошее разделение между сигналом желаемого пользователя и сигналами других пользователей.

В общем случае CDMA относится к двум основным категориям: синхронным (ортогональным кодам) и асинхронным (псевдослучайным кодам).

Как работает CDMA?

CDMA позволяет до 61 одновременным пользователям в канале с частотой 1.2288 МГц обрабатывать каждый речевой пакет двумя кодами PN. Для различения вызовов и теоретических ограничений доступно 64 кода Уолша. Операционные ограничения и проблемы качества уменьшают максимальное количество вызовов, несколько ниже этого значения.

На самом деле, многие различные «сигналы» с большей разницей спектра могут быть модулированы на одной и той же несущей, чтобы иметь поддержку многих разных пользователей. Используя разные ортогональные коды, интерференция между сигналами минимальна. И наоборот, когда сигналы принимаются от нескольких мобильных станций, базовая станция способна изолировать каждый, поскольку они имеют разные ортогональные коды расширения.

На следующем рисунке показана техническая характеристика системы CDMA. Во время распространения смешиваются сигналы всех пользователей, но тем самым вы используете тот же код, который использовался во время отправки принимающей стороны. Так вы можете вытащить отдельно сигнал каждого пользователя.

Емкость CDMA

Факторами, определяющими емкость CDMA, являются:

● Отношение сигнал шум

● Фактор активности голоса

● Эффективность повторного использования частоты

CDMA имеет всех пользователей на каждой частоте, но они разделены кодом. Это означает, что CDMA работает при наличии шума и помех.

Кроме того, соседние ячейки используют одни и те же частоты, что означает отсутствие повторного использования. Поэтому вычисления емкости CDMA должны быть очень простыми. Нет кодового канала в ячейке, умноженной на ни одну ячейку. Но это не так просто. Хотя недоступными кодовыми каналами являются 64, возможно, не удастся использовать один раз, так как частота МДКР одинакова.

Централизованные методы

● Полоса, используемая в CDMA, составляет от 824 МГц до 894 МГц (разделение 50 МГц + 20 МГц).

● Канал частоты делится на кодовые каналы.

● 1,25 МГц канала FDMA разделен на 64 кодовых канала.

Преимущества CDMA

Технология CDMA наиболее эффективна для использования в военных целях и для передачи конфиденциальных данных посредством связи, поскольку никакая внешняя сторона не может вмешиваться в связь, даже не может получать и видеть сообщение, транслируемое. В случае с военными конкретный код присваивается каждому человеку. Сначала этот код сопоставляется с обеих сторон, тогда сообщение может быть восстановлено. Назначение и идентификация дескриптора спектра до получения сообщения.

Использование CDMA предлагает несколько преимуществ, и именно по этой причине технология CDMA была принята для многих телекоммуникационных систем сотовой связи.

Повышение пропускной способности: одна из главных претензий к CDMA заключается в том, что она значительно улучшает пропускную способность сети. Первоначальные ожидания некоторых сторонников технологии CDMA были для некоторых очень значительных улучшений:

● 18-кратное увеличение мощности по сравнению с AMPS (технология 1G, используемая в США)

● 6-кратное увеличение мощности по сравнению с TDMA (технология 2G) — аналогичные увеличения были также заявлены по сравнению с GSM.

На самом деле первоначальные ожидания не были выполнены, хотя по сравнению с США TDMA и GSM наблюдались увеличения примерно в два раза. Это само по себе стало значительным улучшением.

Улучшение передачи: Используя CDMA, терминал может взаимодействовать сразу с двумя базовыми станциями. В результате, старый линк должен быть сломан, когда новый будет прочно установлен. Это обеспечивает значительные улучшения в плане надежности передачи от одной базовой станции к другой.

CDMA была особенно успешной технологией. Технология CDMA использовалась во всех 3G-сетях сотовой связи в той или иной форме и позволила, например, добиться значительных улучшений в отношении ранее используемых технологий, используемых в системах 2G.

CDMA vs GSM

Большинство пользователей, вероятно, не должны беспокоиться о том, какую сеть сотовых телефонов они выбирают, с точки зрения технологии. Однако есть некоторые ключевые отличия, которые мы рассмотрим здесь.

В то время как CDMA и GSM конкурируют с более высокой пропускной способностью, GSM имеет более полный глобальный охват из-за роуминга и международных роуминговых контрактов.

Технология GSM имеет тенденцию охватывать сельские районы в США более полно, чем CDMA. Со временем CDMA выиграла более сложную технологию TDMA (множественный доступ с временным разделением), которая была включена в более продвинутый GSM.

Совместимость устройств и SIM-карты

Действительно легко заменить телефоны в сети GSM по сравнению с CDMA. Это связано с тем, что телефоны GSM используют съемные SIM-карты для хранения информации о пользователе в сети GSM, а телефоны CDMA — нет. Вместо этого сети CDMA используют информацию на стороне сервера оператора для проверки того же типа данных, которые GSM-телефоны хранят на своих SIM-картах.

Это означает, что SIM-карты в сетях GSM являются взаимозаменяемыми. Например, если вы находитесь в сети AT & T и, следовательно, имеете SIM-карту AT & T на своем телефоне, вы можете удалить ее и поместить ее на другой телефон GSM, например, на телефон T-Mobile, для передачи всей информации о подписке , включая номер телефона.

Недостатки CDMA

Недостатки использования CDMA заключаются в следующем:

● Длина кода должна быть тщательно отображена. Большая длина кода может вызвать задержку или может вызвать помехи.

● Требуется синхронизация времени.

● Постепенная передача увеличивает использование радиоресурсов и может уменьшить емкость.

● Поскольку сумма мощности, принимаемой и передаваемой от базовой станции, требует постоянного жесткого контроля мощности. Это может привести к нескольким передачам.

Источник

Система сотовой подвижной связи CDMA

В последние годы значительный прогресс в телекоммуникационных технологиях достигнут благодаря переходу на цифровые виды связи, которые, в свою очередь, базируются на стремительном развитии микропроцессоров. Один из ярких примеров этого — появление и быстрое внедрение технологии связи с цифровыми шумоподобными сигналами на основе метода многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA — Code Division Multiple Access), в ближайшие годы нового столетия затмит собой все остальные, вытесняя аналоговые NMT, AMPS и др. и составляя серьезную конкуренцию цифровым технологиям, таким как GSM.

Замечательное свойство цифровой связи с шумоподобными сигналами — защищенность канала связи от перехвата, помех и подслушивания. Именно поэтому данная технология была изначально разработана и использовалась для вооруженных сил США, и лишь недавно американская компания Qualcom на основе этой технологии создала стандарт IS-95 (CDMA one) и передала его для коммерческого использования. Оборудование для этого стандарта уже выпускают шесть компаний: Hughes Network Systems, Motorola и Samsung.

Общая характеристика и принципы функционирования

Принцип работы систем сотовой связи (ССС) с кодовым разделением каналов можно пояснить на следующем примере.

Предположим, что вы сидите в ресторане. За каждым столиком находится два человека. Одна пара разговаривает между собой на английском языке, другая на русском, третья на немецком и т.д. Получается так, что в ресторане все разговаривают в одно и то же время на одном диапазоне частот (речь от 3 кГц до 20 кГц), при этом вы, разговаривая со своим оппонентом, понимаете только его, но слышите всех.

Так же и в стандарте CDMA передаваемая в эфире информация от базовой станции к мобильной или наоборот попадает ко всем абонентам сети, но каждый абонент понимает только ту информацию, которая предназначена для него, т.е. русский понимает только русского, немец только немца, а остальная информация отсеивается. Язык общения в данный момент является кодом. В CDMA это организовано за счет применения кодирования передаваемых данных, если точнее, то за это отвечает блок умножения на функцию Уолша.

В отличие от стандарта GSM, который использует TDMA (Time Division Multiple Access — многостанционный доступ с временным разделением канала, т.е. несколько абонентом могут разговаривать на одной и той же частоте, как и в CDMA, но в отличие от CDMA, в разное время), стандарт IS-95 диапазон частот использует более экономично.

Ширина спектра излучаемого cигнала:

по уровню минус 3 Дб

по уровню минус 40 Дб

1 канал синхронизации

7 каналов персонально вызова

55 каналов связи

1 канал доступа

Скорость передачи данных:

В канале синхронизации

В канале перс.вызова и доступа

В каналах связи

9600, 4800, 2400, 1200 бит/с

В стандарте используется раздельная обработка отраженных сигналов, приходящих с разными задержками, и последующее их весовое сложение, что значительно снижает отрицательное влияние эффекта многолучевости. При раздельной обработке лучей в каждом канале приема на базовой используется 4 параллельно работающих коррелятора, а на подвижной станции 3 коррелятора. Наличие параллельно работающих корреляторов позволяет осуществить мягкий режим «эстафетной передачи» при переходе из соты в соту.

Мягкий режим «эстафетной передачи» происходит за счет управления подвижной станцией двумя или более базовыми станциями. Транскодер, входящий в состав основного оборудования, проводит оценку качества приема сигналов от двух базовых станций последовательно кадр за кадром. Процесс выбора лучшего кадра приводит к тому, что результирующий сигнал может быть сформирован в процессе непрерывной коммутации и последующего «склеивания» кадров, принимаемых разными базовыми станциями, участвующими в «эстафетной передаче».

Протоколы установления связи в CDMA, так же как в стандартах AMPS основаны на использовании логических каналов.

В CDMA каналы для передачи с базовой станции называются прямыми (Forward), для приема базовой станцией — обратными (Reverse). Структура каналов в CDMA в стандарте IS-95 показана на рис:

Прямые каналы в CDMA:

Пилотный канал — используется подвижной станцией для начальной синхронизации с сетью и контроля за сигналами базовой станции по времени, частоте и фазе.
Канал синхронизации — обеспечивает идентификацию базовой станции, уровень излучения пилотного сигнала, а так же фазу псевдослучайной последовательности базовой станции. После завершения указанных этапов синхронизации начинаются процессы установления соединения.
Канал вызова — используется для вызова подвижной станции. После приема сигнала вызова подвижная станция передает сигнал подтверждения на базовую станцию, после чего по каналу вызова на подвижную станцию передается информация об установлении соединения и назначения канала связи. Канал персонального вызова начинает работать после того, как подвижная станция получит всю системную информацию (частота несущей, тактовая частота, задержка сигнала по каналу синхронизации).
Канал прямого доступа — предназначен для передачи речевых сообщений и данных, а так же управляющей информации с базовой станции на подвижную.

Обратные каналы в CDMA:

Канал доступа — обеспечивает связь подвижной станции с базовой станций, когда подвижная станция еще не использует канал трафика. Канал доступа используется для установления вызовов и ответов на сообщения, передаваемые по каналу вызова, команды и запросы на регистрацию в сети. Каналы доступа совмещаются (объединяются) каналами вызова.
Канал обратного трафика — обеспечивает передачу речевых сообщений и управляющей информации с подвижной станции на базовую станцию.

Структура каналов передачи базовой станции показана на рис:

Каждому логическому каналу назначается свой код Уолша. Всего в одном физическом канале логических каналов может быть 64, т.к. последовательностей Уолша, которым в соответствие ставятся логические каналы, всего 64, каждая из которых имеет длину по 64 бита. Из всех 64 каналов на 1-й канал назначается первый код Уолша (W0) которому соответствует «Пилотный канал», на следующий канал назначается тридцать второй код Уолша (W32), следующим 7-ми каналам так же назначаются свои коды Уолша (W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7) которым соответствуют каналы вызова, и оставшиеся 55 каналов предназначены для передачи данных по «Каналу прямого трафика».

При изменении знака бита информационного сообщения фаза используемой последовательности Уолша изменяется на 180 градусов. Так как эти последовательности взаимно ортогональны, то взаимные помехи между каналами передачи одной базовой станции отсутствуют. Помехи по каналам передачи базовой станции создают лишь соседние базовые станции, которые работают в той же полосе радиочастот и используют ту же самую ПСП, но с другим циклическим сдвигом.

Порядок прохождения речевых данных в мобильной станции до момента отправки в эфир.

Давайте подробней рассмотрим структурную схему обратного канала трафика. В прямом и обратном канале эта схема повторяется; в зависимости от того, какой канал используется в данный момент, некоторые блоки этой схемы исключаются.

Речевой сигнал поступает на речевой кодек.
На этом этапе речевой сигнал оцифровывается и сжимается по алгоритму CELP..
Далее сигнал поступает на блок помехоустойчивого кодирования, который может исправлять до 3-х ошибок в пакете данных.
Далее сигнал поступает в блок перемежения сигнала.
Блок предназначен для борьбы с пачками ошибок в эфире. Пачки ошибок — искажение нескольких бит информации подряд.
Принцип такой. Поток данных записывается в матрицу по строкам. Как только матрица заполнена, начинаем с нее передавать информацию по столбцам. Следовательно, когда в эфире искажаются подряд несколько бит информации, при приеме пачка ошибок, пройдя через обратную матрицу, преобразуется в одиночные ошибки.
Далее сигнал поступает в блок кодирования (от подслушивания).
На информацию накладывается маска (последовательность) длиной 42 бита. Эта маска является секретной. При несанкционированном перехвате данных в эфире невозможно декодировать сигнал, не зная маски. Метод перебора всевозможных значений не эффективен т.к. при генерации этой маски, перебирая всевозможные значения, придется генерировать 8.7 триллиона масок длиной 42 бита. Хакер, пользуясь персональным компьютером, пропуская через каждую маску сигнал и преобразовывая его в файл звукового формата, потом, распознавая его на наличие речи, потратит уйму времени.
Блок перемежения на код Уолша.
Цифровой поток данных перемножается на последовательность бит, сгенерированных по функции Уолша.
На этом этапе кодирования сигнала происходит расширение спектра частот, т.е. каждый бит информации кодируется последовательностью, построенной по функции Уолша, длиной 64 бита. Т.о. скорость потока данных в канале увеличивается в 64 раза. Следовательно, в блоке модуляции сигнала скорость манипуляции сигнала возрастает, отсюда и расширение спектра частот.
Так же функция Уолша отвечает за отсев ненужной информации от других абонентов. В момент начала сеанса связи абоненту назначается частота, на которой он будет работать и один (из 64 возможных) логический канал, который определяет функция Уолша. В момент принятия сигнал по схеме проходит в обратную сторону. Принятый сигнал умножается на кодовую последовательность Уолша
По результату умножения вычисляется корреляционный интеграл.
Если Z пороговая удовлетворяет предельному значению, значит, сигнал наш. Последовательность функции Уолша ортогональны и обладают хорошими корреляционными и автокорреляционными свойствами, поэтому вероятность спутать свой сигнал с чужим равна 0.01 %.
Блок перемножения сигнала на две М-функции (М1 — длиной 15 бит, М2 — длиной 42 бита) или еще их называют ПСП- псевдослучайными последовательностями.
Блок предназначен для перемешивания сигнала для блока модуляции. Каждой назначенной частоте назначаются разные М -функции.
Блок модуляции сигнала.
В стандарте CDMA используется фазовая модуляция ФМ4, ОФМ4.

В настоящее время оборудование стандарта CDMA является самым новым и самым дорогим, но в то же время самым надежным и самым защищенным. Европейским Сообществом в рамках исследовательской программы RACE разрабатывается проект CODIT по созданию одного из вариантов Универсальной системы подвижной связи (UMTS) на принципе кодового разделения каналов с использованием широкополосных сигналов с прямым расширением спектра (DS-CDMA).

Основным отличием концепции CODIT будет эффективное и гибкое использование частотного ресурса. Как мы раньше пояснили, на широкополосный сигнал CDMA влияние узкополосной помехи практически не сказывается. За счет этого свойства в стандарте CODIT для передачи данных дополнительно будут использоваться защитные интервалы между несущими частотами.

Источник

«Что такое CDMA?»

С развитием мобильных технологий в обиход входят новые термины.

GSM, GPRS, EDGE, 3G, LTE — эти аббревиатуры вам уже давно знакомы. А что вы скажете насчёт CDMA? Это словечко не очень-то и знакомо, ведь в России CDMA не имеет широкого распространения. Что такое CDMA?

CDMA

Обратившись за ответом к Википедии, вы прочитаете следующее:

CDMA — технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию.

Что-нибудь поняли? Подозреваю, что не совсем… Если вы найдёте в Интернете статьи на тему CDMA, то наткнётесь на заумные определения с графиками и формулами, запутаетесь ещё больше и бросите эту затею.

В этой статье я максимально понятным языком постараюсь объяснить вам, что такое CDMA.

Чтобы сразу прояснить, о чём будет идти речь, скажу, что CDMA — это стандарт мобильной связи.

Все мобильные радиосистемы имеют 2 основные характеристики — частоту и время. Соединение двух абонентов в сотовой сети может осуществляться следующими способами:

— Когда канал связи делится на частотные интервалы, и им выделяется определённый спектр частот на всё время соединения (стандарт FDMA — Frequency Division Multiple Access).

— Когда канал связи делится на временные интервалы, и абонентам выделяется большая часть спектра на выделенный отрезок времени (стандарт TDMA — Time Division Multiple Access)/

— Когда выделяется весь спектр частот и всё время, а для идентификации соединений используются специальные коды (это и есть стандарт CDMA — Code Division Multiple Access).

Как же множество абонентов, осуществляющих соединение в одном спектре, не создают помехи друг другу? Вот для этого и нужно кодовое разделение. Стандарт CDMA позволяет кодировать информацию, превращая её в шумоподобный широкополосный сигнал, не мешающий другим подобным сигналам.

Кстати, стандарт GSM, который широко используется в нашей стране, относится к TDMA, поскольку использует временное разделение каналов.

Что такое CDMA — мы разобрали. Перейдём к преимуществам этого стандарта связи.

Преимущества CDMA

— Качественное звучание речи, отсутствие посторонних помех, минимизация сбоев связи .

— Высокая защищённость информации.

— Высокая скорость передачи данных, позволяющая задействовать все возможности мобильного интернета.

— Повышенная ёмкость сотовой сети.

— Мобильные телефоны стандарта CDMA гораздо безопаснее, поскольку мощность их излучения ниже (советую статью про SAR телефонов).

Немного истории

История CDMA уходит корнями в далёкие 30-е годы 20 века, когда советский академик Агеев Дмитрий Васильевич опубликовал свою работу под названием «Кодовое разделение каналов». В то время существовало лишь метод частотного разделения.

В 40-е годы в СССР и США ведутся исследования на эту тему и делаются первые шаги на пути к новейшим технологиям связи.

В 50-е годы в США появляется первое оборудование, использующее кодовое разделение каналов. Первоначально оно использовалось только в военных системах, и лишь в 80-е годы военное ведомство США рассекретило технологию.

Именно после этого получила своё рождение современная CDMA. Своим появлением она обязана американскому инженеру Ирвину Марку Джейкобсу, который в 1985 году основал компанию «QUALCOMM». В 1991 году эта компания провела первые испытания сетей нового поколения, а в 1992 году стандарт CDMA был признан официально.

В последующие годы сети CDMA были развёрнуты более чем в 30 странах мира.

В 2000 году появляется новая разновидность стандарта CDMA, работающая на частоте 450 МГц. Этот стандарт получил имя CDMA-450 или CDMA-2000.

Стандарт CDMA-450 получил своё развитие и в России, где используется в некоторых регионах такими компаниями как СКАЙЛИНК, «Удмуртские сотовые сети — 450», Кузбасская сотовая связь, Московская сотовая связь, Уралвестком, ВолгаТелеком, ДельтаТелеком, «Сотел-Нижний Новгород» и некоторыми другими. Вполне возможно, что CDMA-450 постепенно будет охватывать всё большие территории.

Уважаемые читатели, вы получили исчерпывающий ответ на вопрос «что такое CDMA»? Если нет, задавайте свои вопросы в комментариях к статье.

Поделитесь статьёй сдрузьями с помощью кнопок Retweet, +1 и кнопок соцсетей.

В ближайшее время — обзор мобильных телефонов стандарта CDMA. Не пропустите!

Источник

Коммуникации | CDMA

GSM, GPRS, EDGE, 3G, LTE — эти аббревиатуры вам уже давно знакомы. А что вы скажете насчёт CDMA ? Это словечко не очень-то и знакомо, ведь в России CDMA не имеет широкого распространения.

Что такое CDMA?

CDMA — технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию. Т.е. CDMA — стандарт мобильной связи.

Преимущества CDMA

— Качественное звучание речи, отсутствие посторонних помех, минимизация сбоев связи.

— Высокая защищённость информации.

— Высокая скорость передачи данных, позволяющая задействовать все возможности мобильного интернета.

— Повышенная ёмкость сотовой сети.

— Мобильные телефоны стандарта CDMA гораздо безопаснее, поскольку мощность их излучения ниже.

История технологии CDMA

CDMA (Code Division Multiple Access) берёт своё начало в далёкие 30-е годы прошлого (ХХ) столетия.

В 1935 году в СССР академик Агеев Дмитрий Васильевич издал небольшим тиражом брошюру под странным названием «Кодовое разделение каналов». В ней были определены основы ортогонального разделения сигналов, разделения сигналов по форме. В то время реально существовал только один способ (или метод) разделения каналов связи – частотный. И относилось это, в основном, к каналам радиосвязи. При таком методе каждый канал занимает некоторую свою полосу в общем спектре частот. Эти полосы относительно узки и разделены между собой защитными интервалами. Частотный диапазон в те далёкие времена ещё не был так перегружен как сегодня, поэтому использование такого способа разделения каналов связи считалось достаточно простым и логичным, поскольку осуществлялась манипуляция только одним параметром сигнала – частотой.

Однако учёные, работавшие в области разработок новейших систем связи, в общем, и радиосвязи, в частности, понимали, что такая идиллия не будет долгой. И вскоре придётся заниматься проблемой более экономичного использования частотного ресурса. Кроме того, узкополосные радиосигналы оказались очень чувствительны к селективным замираниям. Требовалось разработать методику, минимизирующую потери полезного сигнала за счёт селективных замираний и позволяющую бережнее относится к используемому диапазону частот. Говоря иными словами, требовались новые способы разделения каналов связи и новые принципы формирования этих самых каналов, которые повысили бы помехозащищённость полезных сигналов и позволяли повторно использовать одни и те же полосы частот.

Несколько позже, примерно в одно и то же время, появляются работы «Математическая теория связи» Клода Шеннона (США) и «Теория потенциальной помехоустойчивости» Владимира Александровича Котельникова (СССР). А во время второй мировой войны голливудская актриса Хедди Ламарк оставила свою профессию и увлеклась частотным кодированием. Она одной из первых разработала принцип «frequence hopping» («перескок частоты»), который используется в настоящее время в стандарте GSM. В конце 40-х годов Филипп Годварт опубликовал работу «Принцип неопределенности в радиолокации», в которой показал, что можно создавать сигналы с базой (произведением длительности сигнала на полосу частот, которую он занимает) значительно больше единицы. По сути, это было первое описание сигналов, относящихся к разряду широкополосных (ШПС).

Таким образом, эти люди создавали научную базу для разработки интереснейших технологий в области радиосвязи. Однако в то время ни аппаратные, ни тем более программные средства ещё не позволяли реализовать на практике использование тех сложных математических алгоритмов, которые были необходимы для создания систем с кодовым разделением каналов. Впервые радиооборудование, использующее кодовое разделение каналов, появилось в США где-то в конце 50-х годов. Технология CDMA нашла применение в военных системах, где успешно отработала более двух десятков лет. Однако, существующая на тот момент элементная база, несовершенное программное обеспечение, недостаточное финансирование закрытых разработок по CDMA и относительно невысокие емкости сетей с кодовым разделением каналов не позволяли в полном объеме использовать все преимущества нового метода доступа.

Во второй половине 80-х годов военное ведомство США рассекретило данную технологию и разрешило ее использование в гражданских средствах радиосвязи (диапазон 800 МГц).

Своим появлением гражданская технология CDMA обязана инженеру, доктору технических наук, Ирвину Марку Джейкобсу. После более чем двадцатилетней работы над TDMA (временное разделение каналов) и спутниковыми системами он занялся CDMA. Метод широкополосной передачи сигналов и уникальная устойчивость к помехам могли, по его мнению, дать значительный выигрыш в емкости и эффективности использования радиочастот. Первого июля 1985 года доктор Джейкобс учредил и возглавил фирму «QUALCOMM» (Сан-Диего, штат Калифорния), которая сразу же стала осваивать международный рынок мобильной спутниковой связи, цифровых сотовых систем и телефонии. В 1989 году эта компания буквально взорвала рынок, заявив, что использование технологии CDMA может в 20 раз увеличить ёмкость аналоговых сотовых сетей. Поначалу возможность коммерческого использования новой технологии оспаривалась сторонниками TDMA , которые видели слишком много технических препятствий для ее реализации. Однако уже в 1991 году сомнения развеялись после успешно проведенных полевых испытаний. Рекомендации IS-95 были приняты Ассоциацией телекоммуникационной промышленности (TIA) и уже в 1992 году превратились в стандарт цифровой сотовой радиотелефонной связи.

Коммерческие права на пакет технологий CDMA у QUALCOMM приобрели 39 азиатских, европейских и американских производителей, среди которых такие известные компании, как Motorola, Lucent Technologies, Nortel, LG, Samsung, Sony, NEC, Ericsson и другие.

В сентябре 1995 года в Гонконге фирма Hutchison начала развертывание первой в мире коммерческой сети CDMA, используя базовое оборудование Motorola (базовые станции SC 9600 и коммутирующее оборудование EMX 2500) и мобильные телефоны Qualcomm. На конец 1996 года эта сеть насчитывала 113 сот, работала на одном частотном канале с полосой 1,25 МГц и обслуживала более 40 000 абонентов. Правда, соты CDMA были наложены на существующую сеть AMPS (Advanced Mobile Phone Service—усовершенствованная подвижная телефонная служба—аналоговый стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 825 до 890 МГц) и мобильные терминалы работали в дуалмодовом режиме, т.е. при сбое в CDMA-сети абонентский терминал автоматически переключался в сеть AMPS (FDMA).

В Корее в январе 1996 года фирма КМТ, используя оборудование Gold Star, начала коммерческую эксплуатацию CDMA-сети. А в апреле Shinsengi Telecom начала создавать новую сеть на базе оборудования Samsung, Sony, Qualcomm. На конец 1996 года эти сети обслуживали более 200 000 клиентов. Корея приняла IS-95 в качестве национального стандарта сотовой связи.

В США развертыванием CDMA-сетей занимаются такие фирмы, как Air Touch (Сан -Диего, Лос-Анджелес), BANM (Трентон, Нью-Джерси), 360-Communications (Лас-Вегас, Невада). Они используют базовое оборудование Qualcomm, Lucent Technologies, Motorola, а также абонентские терминалы фирм Qualcomm, Sony, Nortel.

В Австралии, в канун Олимпийских игр, были построены сети сотовой мобильной радиотелефонной связи в Сиднее и Мельбурне на базе оборудования CDMA -one (IS-95) производства фирмы Samsung.

Всего же системы CDMA были развёрнуты в 34 странах мира, в том числе в Аргентине, Бразилии, Германии, Египте, Израиле, Индии, Канаде, Китае, Южной Корее, Перу, Польше, США, Таиланде, Украине, Филиппинах, Чили и т.д. Кроме вышеназванного стандарта (IS-95) в 1999 году был разработан и широкополосный вариант — W-CDMA (Ericsson, Швеция), функционирующий в диапазоне 1800 МГц. Он предназначался для использования в районах с высокой плотностью населения, так как обладал ещё большей пропускной способностью.

А к концу ХХ века для Европы стала актуальной проблема «цифровизации» существующих аналоговых сетей сотовой связи, действующих в диапазоне 450 МГц (NMT-450, C-450. ).

Спрос, как известно, порождает предложение. И вот к концу 2000 года появляется ещё одна разновидность технологии CDMA – CDMA-450 (или CDMA-2000), презентованная американской компанией Lucent Technologies. Это оборудование соединило в себе все достоинства CDMA-800 и «дальнобойность» аналоговых стандартов диапазона 450 МГц.

Однако, продвижение технологии CDMA на рынке услуг сотовой мобильной радиотелефонной связи нельзя назвать лёгким. У оборудования нового поколения нашлись серьёзные оппоненты, прилагавшие немало усилий для того, чтобы доказать несостоятельность и неэффективность нового метода разделения каналов связи. Среди них такой монстр, как Ericsson (Швеция), потративший значительные средства на заказные газетно-журнальные публикации против внедрения CDMA и суде бные иски к конкурирующей компании Qualcomm и в то же время занимавшийся разработкой широкополосного варианта CDMA.

Стандарт CDMA-450 получил своё развитие и в России, где используется в некоторых регионах такими компаниями как СКАЙЛИНК, «Удмуртские сотовые сети — 450», Кузбасская сотовая связь, Уралвестком, ВолгаТелеком, ДельтаТелеком, «Сотел-Нижний Новгород» и некоторыми другими. Вполне возможно, что CDMA-450 постепенно будет охватывать всё большие территории.

Источник