5 Методы множественного доступа

5.1 Методы доступа с частотным и временным разделением

Понятие множественного доступа (multiple access) связано с организацией совместного использования ограниченного спектра многими пользователями. Известны пять вариантов множественного доступа:

1. с частотным разделением каналов связи;

2. с временным разделением каналов связи;

3. с кодовым разделением каналов связи;

4. с пространственным разделением каналов связи;

5. с поляризационным разделением каналов связи.

Для сотовой связи практический интерес представляют первые три. Четвертый метод фактически используется в реализации принципа повторного использования частот, в частности, при делении ячейки на сектора с использованием направленных антенн, но обычно этот прием не преподносится как один из методов множественного доступа.

Множественный доступ с частотным разделением (Frequency Division Multiple Access - FDMA) — наиболее прост из трех методов множественного доступа, как по своей идее, так и по возможности реализации. В этом методе каждому пользователю на время сеанса связи выделяется один из свободных частотных каналов полосой частот, который он использует безраздельно. Метод FDMA используется во всех аналоговых системах сотовой связи (системах первого поколения) - при этом полоса составляет 10...30 кГц. Основное слабое место FDMA- недостаточно эффективное использование полосы частот. Эта эффективность заметно повышается при переходе к более совершенному методу разделения каналов - TDMA, что позволяет повысить емкость сети сотовой связи.

Множественный доступ с временным разделением (Time Division Multiple Access - TDMA) также достаточно прост по идее, но значительно сложнее в реализации, чем FDMA. Суть метода TDMA заключается в том, что каждый частотный канал разделяется во времени между несколькими пользователями, т.е. частотный канал по очереди предоставляется нескольким пользователям на определенные промежутки времени.

Здесь рассматривается случай не одного, а нескольких частотных каналов, каждый из которых делится во времени между несколькими пользователями. Следовательно, этот метод использует сочетание метода FDMA с TDMA. Именно такая схема находит практическое применение в цифровых системах сотовой связи и именно ее обычно называют схемой TDMA.

Практическая реализация метода TDMA требует преобразования сигналов в цифровую форму и «сжатия» информации во времени. Цифровая обработка сигналов и схема TDMA используются в стандартах сотовой связи второго поколения D-AMPS, GSM и др. Например, в стандарте D-AMPS при сохранении той же полосы частотного канала равной 30кГц, что и в аналоговом стандарте AMPS, число физических каналов в нем возрастает втрое.

Кроме того, разделение во времени может использоваться и для реализации прямых и обратных каналов дуплексной связи (временной дуплекс) в одной и той же полосе частот (Time Division Duplex - TDD). Такое техническое решение находит применение в системах беспроводных телефонов стандарта DECT. В сотовой связи обычно используется дуплексное разделение по частоте (Frequency Division Duplex - FDD), т.е. прямые и обратные каналы занимают разные полосы частот, смещенные одна относительно другой.

Метод TDMA сам по себе не реализует всех потенциальных возможностей по эффективности использования спектра, дополнительные резервы открываются при использовании иерархических структур и адаптивного распределения каналов, преимущество в этом отношении может иметь метод CDMA.