TDMA

TDMA - багаторазовий доступ з тимчасовим поділом, технологія цифрової передачі, яка дозволяє кільком користувачам отримувати доступ до одного радіочастотного (RF) каналу без перешкод шляхом виділення унікальних часових інтервалів кожному користувачеві в кожному каналі. ТDМА дозволяє декільком станціям спільно використовувати один і той же канал передачі, поділяючи сигнали на різні часові інтервали. Користувачі передають із швидкою послідовністю, і кожен використовує свій власний часовий інтервал. Таким чином, кілька станцій (наприклад, мобільні телефони) можуть користуватися одним і тим же частотним каналом, але використовувати лише частину своєї потужності.

Приклади TDMA включають IS-136, персональну цифрову мережу (PDC), інтегровану цифрову розширену мережу (iDEN) і глобальну систему мобільного зв'язку (GSM) другого покоління (2G).

TDMA дозволяє радіокомпоненту мобільної станції прослуховувати та транслювати лише у призначений часовий інтервал. Протягом часу, що залишився, мобільна станція може застосовувати мережні вимірювання, виявляючи навколишні передавачі на різних частотах. Ця функція дозволяє міжчастотну передачу обслуговування, яка відрізняється від множинного доступу з кодовим поділом каналів (CDMA), де частотна передача обслуговування є важкою. Однак CDMA дозволяє здійснювати передачу обслуговування, що дозволяє мобільним станціям одночасно обмінюватись даними з шістьма базовими станціями.

TDMA використовується у більшості стільникових систем 2G, тоді як системи 3G засновані на CDMA. Однак TDMA залишається актуальним для сучасних систем. Наприклад, комбіновані TDMA, CDMA та дуплекс з тимчасовим поділом (TDD) є універсальними системами наземного радіодоступу (UTRA), які дозволяють кільком користувачам спільно використовувати один часовий інтервал.

Основні особливості

Дві конкуруючі технології в радіочастотному поділі – ТDМА та СDМА. Друга – це технологія з розширеним спектром, яка дозволяє одночасно використовувати декілька частот. Технологія кодує кожен цифровий пакет, який він надсилає за допомогою унікального ключа. Приймач CDMA відповідає лише на цей ключ і може вибирати та демодулювати відповідний сигнал.

Але більшість стандартів стільникового зв'язку використовують саме технологію ТDМА, що робить її номером один у всьому світі.

Система TDMA призначена для використання в різних середовищах і ситуаціях: від портативного використання в офісі в центрі міста до мобільного користувача, що подорожує з високою швидкістю на автостраді. Система також підтримує безліч послуг для кінцевого користувача, таких як голос, дані, факс, послуги коротких повідомлень та широкомовні повідомлення. Вона пропонує гнучкий повітряний інтерфейс, що забезпечує високу продуктивність за потужністю, охопленням та необмежену підтримку мобільності та можливостей для обробки різних потреб користувачів.

Як це працює?

TDMA покладається на те, що аудіосигнал оцифрований; тобто ділиться на кілька мілісекундних пакетів. Він виділяє один частотний канал протягом короткого часу, а потім переходить на інший канал. Цифрові відліки від одного передавача займають різні часові інтервали в декількох діапазонах одночасно.

TDMA використовує технологію доступу, в якій три користувача. Кожен їх використовує несучу частоту 30 кГц. Причиною вибору TDMA як основу для всіх стандартів стільникового зв'язку було те, що вона дозволяє використовувати деякі важливі функції для роботи системи у передовому стільниковому або PCS-середовищі. Сьогодні TDMA - це доступна техніка, що добре зарекомендувала себе в комерційній експлуатації в багатьох системах.

Щоб проілюструвати цей процес, розглянемо таку ситуацію. Припустимо ми маємо чотири різні одночасні бесіди.

Один канал може виконувати всі чотири сеанси зв'язку, якщо кожна розмова ділиться на відносно короткі фрагменти, призначається часовий інтервал і передається синхронізованих тимчасових пакетах. Після того як дані протягом четвертого часу передані, процес повторюється.

Фактично, реалізації TDMA IS-54 і IS-136 відразу потроїли пропускну здатність стільникових частот, розділивши канал 30 кГц на три часові інтервали, що дозволило трьом різним користувачам зайняти його в один і той же час. В даний час існують системи, що забезпечують пропускну здатність у шість разів більше. У майбутньому з використанням ієрархічних осередків, інтелектуальних антен та адаптивного розподілу каналів ємність має досягати 40-кратної аналогової ємності.

Розширений TDMA

TDMA суттєво покращив ефективність аналогового стільникового зв'язку. Однак, як і FDMA, він мав слабкість, що він витрачав марну смугу пропускання: тимчасовий інтервал був виділений для конкретної розмови незалежно від того, чи говорив хтось у той момент.

Розширена версія TDMA (ETDMA), розроблена Хьюз, намагається виправити цю проблему. Замість очікування, щоб визначити, чи передає абонент інформацію, ETDMA динамічно призначає абонентів. Коли абонентам є що передати, вони поміщають один біт у чергу буфера. Система сканує буфер, зауважує, що користувач хоче щось передати, і відповідно розподіляє пропускну здатність. Якщо абоненту нема чого передавати, черга просто переходить до наступного абонента. Таким чином, замість того щоб бути довільно призначеним, час розподіляється відповідно до потреби. Якщо партнери в телефонній розмові не розмовляють один з одним, цей метод може майже подвоїти спектральну ефективність TDMA, що робить його майже вдесятеро ефективнішим, ніж аналогова передача.

Переваги

На додаток до підвищення ефективності передачі, ТDМА пропонує низку інших переваг у порівнянні зі стандартними технологіями. Насамперед вона легко адаптується до передачі даних, а також до голосового зв'язку. TDMA пропонує можливість передачі зі швидкістю від 64 кбіт/с до 120 Мбіт/с. Це дозволяє постачальникам послуг пропонувати різні послуги комунікації, включаючи факс, голосові дані та послуги коротких текстових повідомлень, а також програми з інтенсивним використанням смуги пропускання, такі як мультимедіа та відеоконференції.

На відміну від методів розширеного спектру, які можуть постраждати від перешкод між користувачами, всі з яких знаходяться в тому самому діапазоні частот і одночасно передають, технологія TDMA, яка відокремлює користувачів у часі, гарантує, що вони не будуть перешкоджати іншим одночасним. передач.

Системи TDMA забезпечують суттєву економію в обладнанні, просторі та обслуговуванні базової станції, що є важливим фактором збільшення розмірів осередків.

TDMA – найекономічніша технологія для модернізації існуючої аналогової системи до цифрової.

TDMA - єдина технологія, яка пропонує ефективне використання ієрархічних структур осередків (HCS), що пропонують піко, мікро та макроосередки. HCS дозволяють охопити систему для адаптації до певних потреб у трафіку та обслуговуванні. Використовуючи цей підхід, можливості системи більш ніж 40 разів AMPS може бути досягнуто економічно ефективним способом.

Недоліки

Головним недоліком ТDМА є те, що всі мають певні часові інтервали. Тим не менш, користувачі, що переміщаються з одного осередку до іншого, не виділяють часовий інтервал. Таким чином, якщо всі часові інтервали в наступному осередку вже зайняті, виклик може бути вимкнений. Аналогічно, якщо всі часові інтервали в осередку, в якому знаходиться користувач, вже зайняті, користувач не отримає сигнал відповіді станції.

Ще одна проблема з TDMA полягає в тому, що вона піддається багатопроменеві спотворення. Сигнал, що надходить від вежі, може виходити з будь-якого з кількох напрямків. Він міг би відскочити від кількох різних будівель до прибуття, які можуть спричинити перешкоди.

Один із способів обійти це втручання – встановити обмеження за часом на систему. Система буде призначена для прийому та обробки сигналу протягом певного терміну. Після закінчення терміну дії система ігнорує сигнали. Чутливість системи залежить від того, наскільки вона обробляє багатопроменеві частоти. Навіть у тисячні частки секунд ці багатопроменеві сигнали викликають проблеми.

Всі стільникові архітектури, чи то мікростільникові чи макроосередки, мають унікальний набір проблем поширення. Макроелементи особливо страждають від втрати променевого сигналу - явища, що зазвичай виникає на клітинних смугах, де відображення та заломлення можуть послабити або скасувати сигнал.

ТDМА порівняно із СDМА

З моменту впровадження CDMA у 1989р. світ бездротового зв'язку був зайнятий дебатами над відносними перевагами цих двох технологій. Прихильники CDMA заявили, що ефективність смуги пропускання в 13 разів перевищує пропускну здатність TDMA і від 20 до 40 разів більша, ніж у аналогової передачі. Крім того, вони відзначають, що його технологія з розширеним спектром є безпечнішою і забезпечує більш високу якість передачі, ніж TDMA, через її підвищену стійкість до спотворення багатопроменевого поширення.

З іншого боку, захисники TDMA зазначають, що до цього часу не було успішних великих випробувань технології CDMA, які підтримують вимоги до потужності. Більше того, вони зазначають, що до теоретичних покращень ефективності смуги пропускання, заявлених для CDMA, в даний час звертаються до вдосконалення технології TDMA. Еволюція TDMA дозволить збільшити потужність у 20-40 разів у порівнянні з аналоговим у найближчому майбутньому. Це у поєднанні з набагато дорожчою технологією, необхідною для CDMA (300 000 дол. США на базову станцію, порівняно з 80 000 дол. Для TDMA) ставить під сумнів те, що може запропонувати реальна економія технології CDMA. Досі ISMA-TDMA був визнаним лідером як найекономічніший шлях цифрової міграції для існуючої мережі AMPS.

Ми все ще не маємо остаточного слова у цій дискусії. Однак очевидно, що принаймні в найближчому майбутньому TDMA залишиться домінуючою технологією на ринку бездротового зв'язку.