Сотовая связь. Методы множественного доступа. FDMA (Frequency Division Multiple Access) – множественный доступ с частотным разделением каналов

Раздел Сотовая связь (основной раздел до конца курса)

Методы множественного доступа

1. FDMA (Frequency Division Multiple Access) – множественный доступ с частотным разделением каналов

2. TDMA (Time Division Multiple Access) – множественный доступ с временным разделением каналов

3. CDMA (Code Division Multiple Access) – множественный доступ с кодовым разделением каналов

Fп – общая ширина полосы; м – ширина полосы одного канала

FDMA – самый первый открытый вид множественного доступа, однако и самый плохой, с точки зрения эффективности использования радиочастотного спектра. Один абонент занимает два канала (приём и передача), никто другой до освобождения этих каналов не имеет право подключиться к этим каналам.

TDMA – каждый канал начали делить ещё и на временные отрезки – тайм-слоты (time-slot).

На рисунке (на самом деле) изображена комбинация множественных доступов FDMA-TDMA для трёх абонентов на каждом канале (максимальное временное разделение составляет 8 тайм-слотов на канал).

Каждому абоненту, получающему доступ к сети (звонящему) присваивается (на время) определённый тайм-слот на частоте передачи и также на частоте приёма.

CDMA – спектр не делится на каналы, доступ к сети имеют (только теоретически) ВСЕ абоненты, подключенные к сети.

Достоинства: чувствительность приёмника выше, следовательно он способен принимать при меньшем отношении сигнал/помеха (до 5 дБ)

Недостатки: основную помеху создаёт себе сеть, поэтому отношение сигнал/помеха зависит от количества подключённых к сети телефонов.

Wikipedia

По теореме Шеннона — Хартли, пропускная способность канала (С, бит/с):

Поколения сотовой связи.

1991                                      1996                                      2006

Особенности:

1G – аналоговые речевые сигналы управлялись цифровыми каналами управления; стандарт подразумевал использование оборудования в пределах одной страны, за исключением NMT – на 5 скандинавских стран.

Недостатки: низкое качество речи (громко-тихо); необеспечивалась информационная безопасность (Олег говорит, что можно было через телевизор подслушать чей-то телефонный разговор); убытки операторам из-за большого количества поддельных телефонов.

2G – речевые каналы стали цифровыми (появился кодер речи); стандарты рассчитаны на континенты; наилучшие качество речи, защищённость информации; минимальное отношение сигнал/помеха; никаких подделок. GSM/DCS1800/GPRS/EDGE/?D-AMPS? используют TDMA; IS-95 использует CDMA.

3G – ширина полосы – 3-5 МГц; стандарты рассчитаны на всю планету; скорость передачи данных до 2Мбит/с; стандарт CDMA использует около пяти радиоинтерфейсов между абонентом и базовой станцией, не связанные друг с другом и выполняющие свою определённую задачу.

При проектировании 3G ставилась задача – создать единый стандарт для всей Земли. Для осуществления этого необходима была свободная часть спектра во всём мире, но оказалось, что нет тех частот, которые свободны во ВСЕХ странах!!!

Проект (со множеством стандартов) IMT2000 (США) и стандарт UMTS (Европа) поделили мир на две части. CDMA2000 и UMTS не совпадают по (чиповой) скорости передачи данных.

4G – скорость передачи данных: до 100Мбит/с – для мобильных абонентов и до 1Гбит/с – для стационарных объектов; используется OFDMA (ортогонально-частотное разделение каналов)

В 2000 году международный союз электросвязи (ITU) признал стандартами 4G только LTE и WiMAX.

!Кстати: 4G не поддерживает телефонию (только передачу данных).

Деление территории на соты.

Для оптимального разделения обслуживаемой территории на ячейки (соты) можно использовать три геометрические фигуры: треугольник, квадрат и шестиугольник.