Comunicazione wireless - Accesso multiplo

Gli schemi di accesso multiplo vengono utilizzati per consentire a molti utenti mobili di condividere contemporaneamente una quantità finita di spettro radio.

Tecniche di accesso multiplo

Nei sistemi di comunicazione senza fili, è spesso desiderabile consentire all'abbonato di inviare informazioni simultaneamente dalla stazione mobile alla stazione di base mentre riceve informazioni dalla stazione di base alla stazione mobile.

Un sistema cellulare divide una data area in celle in cui un'unità mobile in ciascuna cella comunica con una stazione base. L'obiettivo principale nella progettazione del sistema cellulare è essere in grado di farloincrease the capacity of the channel, ovvero per gestire il maggior numero di chiamate possibile in una data larghezza di banda con un livello di qualità del servizio sufficiente.

Esistono diversi modi per consentire l'accesso al canale. Questi includono principalmente i seguenti:

  • Accesso multiplo a divisione di frequenza (FDMA)
  • Accesso multiplo a divisione di tempo (TDMA)
  • Accesso multiplo a divisione di codice (CDMA)
  • Accesso multiplo alla divisione spaziale (SDMA)

A seconda di come la larghezza di banda disponibile viene assegnata agli utenti, queste tecniche possono essere classificate come narrowband e wideband sistemi.

Sistemi a banda stretta

I sistemi che funzionano con canali sostanzialmente più stretti della larghezza di banda di coerenza sono chiamati sistemi a banda stretta. Il TDMA a banda stretta consente agli utenti di utilizzare lo stesso canale ma assegna un intervallo di tempo univoco a ciascun utente sul canale, separando così un piccolo numero di utenti nel tempo su un singolo canale.

Sistemi a banda larga

Nei sistemi a banda larga, la larghezza di banda di trasmissione di un singolo canale è molto maggiore della larghezza di banda di coerenza del canale. Pertanto, la dissolvenza multipath non influisce notevolmente sul segnale ricevuto all'interno di un canale a banda larga e le dissolvenze selettive in frequenza si verificano solo in una piccola frazione della larghezza di banda del segnale.

Accesso multiplo a divisione di frequenza (FDMA)

FDMA è la tecnologia di base per servizi avanzati di telefonia mobile. Le caratteristiche di FDMA sono le seguenti.

  • FDMA assegna una diversa sottobanda di frequenza a ciascun utente diverso per accedere alla rete.
  • Se FDMA non è in uso, il canale viene lasciato inattivo invece di assegnarlo agli altri utenti.
  • FDMA è implementato nei sistemi a banda stretta ed è meno complesso del TDMA.
  • Qui viene effettuato uno stretto filtraggio per ridurre l'interferenza del canale adiacente.
  • La stazione base BS e la stazione mobile MS, trasmettono e ricevono simultaneamente e continuamente in FDMA.

Accesso multiplo a divisione di tempo (TDMA)

Nei casi in cui non è richiesta la trasmissione continua, viene utilizzato TDMA al posto di FDMA. Le caratteristiche di TDMA includono quanto segue.

  • TDMA condivide una singola frequenza portante con diversi utenti in cui ogni utente utilizza intervalli di tempo non sovrapposti.
  • La trasmissione dei dati in TDMA non è continua, ma avviene a raffica. Quindi il processo di handsoff è più semplice.
  • TDMA utilizza diversi intervalli di tempo per la trasmissione e la ricezione, quindi non sono necessari duplexer.
  • TDMA ha il vantaggio che è possibile allocare diversi numeri di intervalli di tempo per frame a diversi utenti.
  • La larghezza di banda può essere fornita su richiesta a diversi utenti concatenando o riassegnando la fascia oraria in base alla priorità.

Code Division Multiple Access (CDMA)

La tecnica di accesso multiplo a divisione di codice è un esempio di accesso multiplo in cui più trasmettitori utilizzano un singolo canale per inviare informazioni contemporaneamente. Le sue caratteristiche sono le seguenti.

  • In CDMA ogni utente utilizza l'intero spettro disponibile invece di essere assegnato da frequenze separate.
  • CDMA è molto consigliato per le comunicazioni voce e dati.
  • Mentre più codici occupano lo stesso canale in CDMA, gli utenti che hanno lo stesso codice possono comunicare tra loro.
  • CDMA offre più capacità di spazio aereo rispetto al TDMA.
  • Il passaggio di consegne tra le stazioni base è gestito molto bene da CDMA.

Space Division Multiple Access (SDMA)

L'accesso multiplo alla divisione spaziale o l'accesso multiplo alla divisione spaziale è una tecnica che è un'architettura MIMO (multiple-input multiple-output) e utilizzata principalmente nelle comunicazioni wireless e satellitari. Ha le seguenti caratteristiche.

  • Tutti gli utenti possono comunicare contemporaneamente utilizzando lo stesso canale.
  • SDMA è completamente esente da interferenze.
  • Un singolo satellite può comunicare con più ricevitori di satelliti della stessa frequenza.
  • Vengono utilizzate le antenne spot-beam direzionali e quindi la stazione base in SDMA, può seguire un utente in movimento.
  • Controlla l'energia irradiata per ogni utente nello spazio.

Accesso multiplo a spettro esteso

L'accesso multiplo a spettro esteso (SSMA) utilizza segnali che hanno una larghezza di banda di trasmissione la cui ampiezza è maggiore della larghezza di banda RF minima richiesta.

Esistono due tipi principali di tecniche di accesso multiplo a spettro esteso:

  • Spettro di diffusione con salto di frequenza (FHSS)
  • Spettro di diffusione a sequenza diretta (DSSS)

Spettro di diffusione con salto di frequenza (FHSS)

Si tratta di un sistema di accesso multiplo digitale in cui le frequenze portanti dei singoli utenti vengono variate in modo pseudo casuale all'interno di un canale a banda larga. I dati digitali vengono suddivisi in burst di dimensioni uniformi che vengono quindi trasmessi su diverse frequenze portanti.

Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Questa è la tecnologia più comunemente utilizzata per CDMA. In DS-SS, il segnale del messaggio viene moltiplicato per uno pseudo codice rumore casuale. Ad ogni utente viene assegnata la propria parola in codice che è ortogonale ai codici degli altri utenti e per poter rilevare l'utente, il ricevitore deve conoscere la parola in codice utilizzata dal trasmettitore.

Le sequenze combinatorie chiamate come hybrid sono anche usati come un altro tipo di spettro esteso. Time hopping è anche un altro tipo raramente menzionato.

Poiché molti utenti possono condividere la stessa larghezza di banda a spettro esteso senza interferire tra loro, i sistemi a spettro esteso lo diventano bandwidth efficient in un ambiente multiutente.