Comunicação sem fio - Acesso múltiplo

Vários esquemas de acesso são usados para permitir que muitos usuários móveis compartilhem simultaneamente uma quantidade finita de espectro de rádio.

Técnicas de Acesso Múltiplo

Em sistemas de comunicação sem fio, muitas vezes é desejável permitir que o assinante envie informações simultaneamente da estação móvel para a estação base enquanto recebe informações da estação base para a estação móvel.

Um sistema celular divide qualquer área em células, onde uma unidade móvel em cada célula se comunica com uma estação base. O principal objetivo no projeto do sistema celular é ser capaz deincrease the capacity of the channel, ou seja, para lidar com o maior número de chamadas possível em uma determinada largura de banda com um nível suficiente de qualidade de serviço.

Existem várias maneiras de permitir o acesso ao canal. Isso inclui principalmente o seguinte -

Acesso múltiplo por divisão de frequência (FDMA)
Acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA)
Acesso múltiplo por divisão de código (CDMA)
Acesso múltiplo por divisão espacial (SDMA)

Dependendo de como a largura de banda disponível é alocada para os usuários, essas técnicas podem ser classificadas como narrowband e wideband sistemas.

Sistemas de banda estreita

Os sistemas que operam com canais substancialmente mais estreitos do que a largura de banda de coerência são chamados de sistemas de banda estreitos. O TDMA de banda estreita permite que os usuários usem o mesmo canal, mas aloca um slot de tempo exclusivo para cada usuário no canal, separando assim um pequeno número de usuários no tempo em um único canal.

Sistemas de banda larga

Em sistemas de banda larga, a largura de banda de transmissão de um único canal é muito maior do que a largura de banda de coerência do canal. Assim, o enfraquecimento de multipath não afeta muito o sinal recebido dentro de um canal de banda larga, e os fades seletivos de frequência ocorrem apenas em uma pequena fração da largura de banda do sinal.

Acesso múltiplo por divisão de frequência (FDMA)

FDMA é a tecnologia básica para serviços avançados de telefonia móvel. As características do FDMA são as seguintes.

O FDMA atribui uma sub-banda de frequência diferente para cada usuário diferente para acessar a rede.
Se o FDMA não estiver em uso, o canal ficará ocioso em vez de ser distribuído para outros usuários.
O FDMA é implementado em sistemas de banda estreita e é menos complexo do que o TDMA.
A filtragem rigorosa é feita aqui para reduzir a interferência do canal adjacente.
A estação base BS e a estação móvel MS transmitem e recebem simultaneamente e continuamente em FDMA.

Acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA)

Nos casos em que a transmissão contínua não é necessária, o TDMA é usado em vez de FDMA. Os recursos do TDMA incluem o seguinte.

O TDMA compartilha uma única frequência de portadora com vários usuários, onde cada um deles faz uso de intervalos de tempo não sobrepostos.
A transmissão de dados em TDMA não é contínua, mas ocorre em rajadas. Portanto, o processo de transferência é mais simples.
O TDMA usa slots de tempo diferentes para transmissão e recepção, portanto, não são necessários duplexers.
O TDMA tem a vantagem de poder alocar diferentes números de slots de tempo por quadro para diferentes usuários.
A largura de banda pode ser fornecida sob demanda a diferentes usuários concatenando ou reatribuindo o intervalo de tempo com base na prioridade.

Acesso múltiplo por divisão de código (CDMA)

A técnica de acesso múltiplo por divisão de código é um exemplo de acesso múltiplo em que vários transmissores usam um único canal para enviar informações simultaneamente. Suas características são as seguintes.

No CDMA, cada usuário usa todo o espectro disponível em vez de ser distribuído por uma frequência separada.
O CDMA é muito recomendado para comunicações de voz e dados.
Enquanto vários códigos ocupam o mesmo canal em CDMA, os usuários com o mesmo código podem se comunicar uns com os outros.
O CDMA oferece mais capacidade de espaço aéreo do que o TDMA.
O hands-off entre as estações base é muito bem administrado pelo CDMA.

Acesso Múltiplo por Divisão Espacial (SDMA)

Acesso múltiplo por divisão espacial ou acesso múltiplo por divisão espacial é uma técnica que é a arquitetura MIMO (múltiplas entradas e saídas múltiplas) e usada principalmente em comunicação sem fio e por satélite. Possui os seguintes recursos.

Todos os usuários podem se comunicar ao mesmo tempo usando o mesmo canal.
SDMA é totalmente livre de interferências.
Um único satélite pode se comunicar com mais receptores de satélites da mesma freqüência.
As antenas de feixe pontual direcionais são usadas e, portanto, a estação base em SDMA pode rastrear um usuário em movimento.
Controla a energia irradiada para cada usuário no espaço.

Spread Spectrum Multiple Access

O acesso múltiplo de espectro espalhado (SSMA) usa sinais que têm uma largura de banda de transmissão cuja magnitude é maior do que a largura de banda RF mínima necessária.

Existem dois tipos principais de técnicas de acesso múltiplo de espectro alargado -

Espectro de dispersão com salto de frequência (FHSS)
Espectro de difusão de sequência direta (DSSS)

Espectro de propagação com salto de frequência (FHSS)

Este é um sistema digital de acesso múltiplo no qual as frequências portadoras dos usuários individuais variam de forma pseudo-aleatória em um canal de banda larga. Os dados digitais são divididos em rajadas de tamanho uniforme que são então transmitidas em diferentes frequências portadoras.

Espectro de propagação de sequência direta (DSSS)

Esta é a tecnologia mais comumente usada para CDMA. No DS-SS, o sinal de mensagem é multiplicado por um código de ruído pseudo-aleatório. Cada usuário recebe sua própria palavra-código que é ortogonal aos códigos de outros usuários e, para detectar o usuário, o receptor deve saber a palavra-código usada pelo transmissor.

As sequências combinatórias chamadas de hybrid também são usados como outro tipo de espectro de propagação. Time hopping também é outro tipo raramente mencionado.

Uma vez que muitos usuários podem compartilhar a mesma largura de banda de espalhamento espectral sem interferir uns com os outros, os sistemas de espalhamento espectral tornam-se bandwidth efficient em um ambiente de vários usuários.