Метод с пространственным разделением предполагает, что вся зона обслуживания делится на множество узких областей, охватываемых отдельными лучами диаграмм направленности антенн. В разных зонах, связь между абонентами, происходит за счет межлучевой коммутации. При этом каждая абонентская станция может вести передачу только в границах одной определенной территории, на которой любому другому устройству запрещено передавать свои сообщения. Совсем недавно этот метод считался малоэффективным, до тех пор, пока не получили развитие системы, обеспечивающие достаточно точную локализацию зон отдельных передатчиков. С появлением аппаратуры и соответствующих стандартов, обеспечивающих адаптивную перестройку мощности передатчиков абонентских и базовых станций, а также систем на основе секторных антенн (или антенн с перестраиваемой диаграммой направленности), данный метод получил широкое распространение.
Множественный доступ с кодовым разделением каналов CDMAЭтот метод основан на использовании сигналов с расширенным спектром и одновременной передачей большого числа сигналов в общей полосе частот. Их разделение осуществляется по виду кодовых последовательностей, поступающих от каждого абонента. При всем этом передатчики передают сигналы на одной и той же частоте.
При использовании данного методакаждый бит исходного потока данных заменяется на CDMA?символ, или кодовую последовательность длиной в 11, 16, 32 или 64 элементов ("чипов”). Для каждого передатчика кодовая последовательность уникальна, при этом их подбирают так, чтобы взаимная корреляция двух любых CDMA ? кодов была минимальна. В приемнике известен CDMA ? код передатчика, сигналы которого он должен принимать. Он постоянно оцифровывает и принимает все сигналы. В корреляторесовершается операция свертки (умножения с накоплением) входного оцифрованного сигнала с известным ему CDMA ? кодом. Если на выходе коррелятора сигнал превышает некий установленный пороговый уровень, приемник считает, что символ 0 или 1 является принятым. При этом сигналы других передатчиков с другими CDMA ? кодами приемник воспринимает как аддитивный шум. Более того, благодаря большой избыточности (каждый бит заменяется десятками чипов) среднюю мощность принимаемого сигнала можно сопоставить с суммарной средней мощностью шума. Внекотором смысле, сходства CDMA?сигналов со случайным шумом, добиваются, используя CDMA?коды, порожденные генератором псевдослучайных последовательностей. Такие модулированные ими сигналы, и соответственно, кодовые последовательности называют шумоподобными. Посредством шумоподобных сигналов при передаче, спектр исходного сообщения расширяется в несколько раз. Поэтому этот метод иногда называют методом расширения спектра посредством прямой последовательности(DirectSequenceSpreadSpectrum, DSSS). Главная особенность данного метода заключается в повышенной помехозащищенности и скрытности передачи данных, т. к., не зная кода, трудно обнаружить присутствие сигнала. Помимо этого, количество возможных сигналов оказывается в несколько раз больше по сравнению с частотной схемой уплотнения, что позволяет без особых проблем присваивать каждому передатчику свой индивидуальный код.
Метод CDMA, теоретически, позволяет выделять информацию одного пользователя до тех пор, пока используемые коды взаимно ортогональны. Эффект многолучевости распространения радиоволн приводит к потере ортогональности сигналов на входе приемника, что приводит к снижению качества приема информации.
Главной же проблемой кодового уплотнения до недавнего времени являлась сложность технической реализации приемников и обеспечение точной синхронизации работы передатчика и приемника для гарантированного приема сообщений.
Уплотнение с кодовым разделением часто совмещается с частотным либо временным методами. В наиболее "чистом” виде метод кодового уплотнения реализуется в случае DSSS. Однако могут использоваться также и другие методы расширения спектра — посредством временных и частотных скачков(Frequency/TimeHopingSpreadSpectrum, FHSS/THSS).
В случае расширения спектра посредством частотных скачков в заданной частотной полосе Fодновременно работает сразу несколько передатчиков, каждый в узкой полосе, во много раз меньшей F. В ходе работы центральная частота каждого передатчика скачкообразно изменяется по закону, задаваемому уникальной для него кодовой последовательностью. Приемник знает эту кодовую последовательность и синхронно перестраивает частоту приема с передатчиком. Кодовые последовательности намеренно выбирают так, чтобы минимизировать вероятность одновременной работы двух передатчиков на одной и той же частоте. Этот метод в ряде случаев оказывается весьма эффективным и применяется, в частности, в такой известной сегодня технологии, как Bluetooth.
Для множества других систем сотовой связи требуется дуплексный канал связидля обмена информацией в обоих направлениях. Дуплексная передача, когда весь выделенный системе частотный спектр делится между двумя противоположными направлениями, называется дуплексной передачей с частотным разделением(FrequencyDivisionDuplex, FDD). В данном случае, если весь частотный диапазон используется для передачи информации в обоих направлениях, а передача в различных направлениях разнесена по времени, осуществляется дуплексная передача с временным разделением(TimeDivisionDuplex, TDD). Дуплексная передача с временным или частотным разделением используется в комбинации с описанными выше методами многостанционного доступа.
Пропускная способность методов множественного доступаСравним информационную скоростьFDMA, TDMA и CDMA, которую каждый из методов множественного доступа достигает в идеальном канале с полосой частот W и Аддитивным белым гауссовским шумом. Сравним пропускную способность K пользователей, где каждый пользователь имеет среднюю мощность Pi = P для всех 
. Вспомним, что в идеальном частотно-ограниченном канале с полосой W и Аддитивным белым гауссовским шумом пропускная способность одного пользователя равна:
, (1)
где 
? спектральная плотность аддитивного шума. В FDMA каждый пользователь локализован в полосе W/K. Значит, пропускная способность каждого пользователя равна:
, (2)
а суммарная пропускная способность для 
пользователей равна:
, (3)
Следовательно, суммарная пропускная способность эквивалентна пропускной способности одного пользователя со средней мощностью Pcp=KP.
Заметим, что при фиксированной полосе W суммарная пропускная способность становится неограниченной, если число пользователей линейно возрастает с K. С другой стороны, при возрастании K, каждый пользователь занимает меньшую полосу (W/K) и, как следствие, пропускная способность пользователя уменьшается. Рисунок 6 иллюстрирует пропускную способность 
на пользователя, нормированную полосой канала W, как функцию от Eb/N0 с параметром K. Это выражение определяется следующим образом:
, (4)
Рисунок 6? Нормированная пропускная способность как функция от Eb/N0 для FDMA
Более простая форма (4) получается путем вычисления нормированной суммарной пропускной способности 
, которая задает суммарную битовую скорость всех K пользователей на единицу полосы частот. Таким образом, (4) выразим следующим образом:
, (5)
или, эквивалентно:
, (6)
Зависимость 
от 
показана на рисунке 7. Мы видим, что 
растет с ростом 
, если оно больше минимального значения ln 2.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
