Основы аналогового и цифрового сигнала. Технологии множественного доступа к сети. FDMA, TDMA, CDMA

И то и другое – это сигнал, который передаются в виде волны, разница в том, что при передаче и приёме аналоговой волны, приёмнику для определения информации необходима вся волна. А для передачи и приема цифрового сигнала, приемнику необходимо понимать только точки, где «1», а где «0». Вот как это выглядит на графике:

Аналоговый сигнал Цифровой сигнал

В случае с цифровым сигналом приемник и передатчик «договорились между собой» заранее, какое значение волны принимать за «0», а какое за «1»

Из-за особенности приёма и передачи цифрового сигнала, мы получаем следующие преимущества:

· Помехоустойчивость

· Возможность шифрования сигнала (что позволяет защитить информацию от неразрешенного доступа при его передаче)

Для нормальной работы сотовой сети, с возможностью работы большого количества абонентов, не мешающих и не заглушающих сигнал друг друга возникла необходимость разделение частотного диапазона, выделенного под тот или иной стандарт, на каналы, которые могли бы уже занимать абоненты во время общения или передачи данных. Из основных технологий появившихся на свет стоит выделить три основных:

FDMA (Frequency Division Multiple Access — множественный доступ с разделением каналов по частоте) – данная технология подразумевает деление частотного диапазона на небольшие подчастоты, которые и будут являть собой отдельные каналы, которые уже в пределах одной соты занимает абонент.

TDMA (Time Division Multiple Access — множественный доступ с разделением по времени) - это цифровая технология передачи сигнала, позволяющая получать доступ к одному радиочастотному каналу большому числу пользователей одновременно. При этом не происходит интерференции, поскольку каждому пользователю в пределах каждого канала выделяются уникальные тайм-слоты (промежутки времени), в котором абонент уже и передает свои данные.

В основе действия TDMA лежит конвертирование аудиосигнала в цифровой сигнал; этот сигнал затем разделяется на некоторое число пакетов длительностью в несколько миллисекунд каждый. Назначается один частотный канал, в котором выделяется короткий промежуток времени, а затем происходит переброска пакета в отведенный временной промежуток, и так пакет за пакетом. Принимающая же сторона принимает эти пакеты, объединяет их вместе и преобразует их в изначальный аудиосигнал.

TDMA предлагает целый ряд преимуществ, по сравнению с другими стандартными сотовыми технологиями.

Первым и основным является то, что метод TDMA может быть легко адаптирован как к передаче данных, так и к голосовой коммуникации. Это позволяет операторам предлагать абонентам персональные коммуникационные сервисы, включая факсимильную связь, SMS, голосовую почту, а также такие приложения, как мультимедийные сервисы и видеоконференции.

Другим важным для пользователей преимуществом, обеспечиваемым TDMA, является продленное время работы телефонов в режиме ожидания и в режиме разговора, поскольку при использовании описываемой технологии мобильные телефоны находятся в состоянии работы только часть общего времени разговора (от 1/3 до 1/10 всего разговора).

CDMA (Code Division Multiple Access — технология множественного доступа с кодовым разделением каналов) - множественный доступ с кодовым разделением означает, что несколько абонентов могут пользоваться один частотным диапазоном, не пересекаясь в разговоре благодаря кодовому разделению каналов. CDMA обеспечивает высокое качество связи, высокую конфиденциальность разговоров, низкий уровень шумов одновременно с низкой мощностью излучения передатчиков.

Сам принцип CDMA заключается в расширении спектра исходного информационного сигнала (в нашем случае речевого), которое может производиться двумя различными методами, которые называются следующим образом: «скачки по частоте» и «прямая последовательность». Так называемые «скачки по частоте» (или FH - Frequency Hopping) реализуются следующим образом: несущая частота в передатчике постоянно меняет свое значение в некоторых заданных пределах по псевдослучайному закону (коду), индивидуальному для каждого разговорного канала, через сравнительно небольшие интервалы времени.

Чтобы популярно пояснить принцип работы такой системы, воспользуемся одной очень удачной аллегорией, которую, объясняя основы технологии.

Представьте комнату, в которой одновременно разговаривает друг с другом много пар людей, причем на разных языках. Каждый из них хорошо понимает своего собеседника, а все посторонние разговоры воспринимаются как некий фон и не особенно мешают разговору. Таким образом, в одном и том же радиочастотном канале одновременно передаются информационные сигналы большой группы пользователей.