Communication sans fil - Accès multiple

Des schémas d'accès multiples sont utilisés pour permettre à de nombreux utilisateurs mobiles de partager simultanément une quantité finie de spectre radio.

Techniques d'accès multiples

Dans les systèmes de communication sans fil, il est souvent souhaitable de permettre à l'abonné d'envoyer des informations simultanément de la station mobile à la station de base tout en recevant des informations de la station de base à la station mobile.

Un système cellulaire divise une zone donnée en cellules où une unité mobile dans chaque cellule communique avec une station de base. L'objectif principal de la conception du système cellulaire est de pouvoirincrease the capacity of the channel, c'est-à-dire pour traiter autant d'appels que possible dans une bande passante donnée avec un niveau de qualité de service suffisant.

Il existe plusieurs manières d'autoriser l'accès à la chaîne. Cela comprend principalement les éléments suivants -

• Accès multiple par répartition en fréquence (FDMA)
• Accès multiple par répartition dans le temps (TDMA)
• Accès multiple par division de code (CDMA)
• Accès multiple par division spatiale (SDMA)

Selon la façon dont la bande passante disponible est allouée aux utilisateurs, ces techniques peuvent être classées comme narrowband et wideband systèmes.

Systèmes à bande étroite

Les systèmes fonctionnant avec des canaux sensiblement plus étroits que la bande passante de cohérence sont appelés systèmes à bande étroite. La TDMA à bande étroite permet aux utilisateurs d'utiliser le même canal mais alloue un créneau horaire unique à chaque utilisateur sur le canal, séparant ainsi un petit nombre d'utilisateurs dans le temps sur un seul canal.

Systèmes à large bande

Dans les systèmes à large bande, la largeur de bande de transmission d'un seul canal est beaucoup plus grande que la largeur de bande de cohérence du canal. Ainsi, les évanouissements par trajets multiples n'affectent pas grandement le signal reçu dans un canal à large bande, et les évanouissements sélectifs en fréquence ne se produisent que dans une petite fraction de la bande passante du signal.

Accès multiple par répartition en fréquence (FDMA)

FDMA est la technologie de base des services de téléphonie mobile avancés. Les caractéristiques de FDMA sont les suivantes.

• FDMA attribue une sous-bande de fréquence différente à chaque utilisateur différent pour accéder au réseau.
• Si FDMA n'est pas utilisé, le canal est laissé inactif au lieu d'être attribué aux autres utilisateurs.
• Le FDMA est implémenté dans les systèmes à bande étroite et il est moins complexe que le TDMA.
• Un filtrage strict est effectué ici pour réduire les interférences des canaux adjacents.
• La station de base BS et la station mobile MS, émettent et reçoivent simultanément et en continu en FDMA.

Accès multiple par répartition dans le temps (TDMA)

Dans les cas où une transmission continue n'est pas requise, le TDMA est utilisé à la place du FDMA. Les caractéristiques de TDMA sont les suivantes.

• TDMA partage une seule fréquence porteuse avec plusieurs utilisateurs où chaque utilisateur utilise des intervalles de temps sans chevauchement.
• La transmission de données dans TDMA n'est pas continue, mais se produit en rafales. Par conséquent, le processus de transfert est plus simple.
• TDMA utilise des intervalles de temps différents pour la transmission et la réception, de sorte que les duplexeurs ne sont pas nécessaires.
• La TDMA présente un avantage qui est possible d'allouer différents nombres de tranches de temps par trame à différents utilisateurs.
• La bande passante peut être fournie à la demande à différents utilisateurs en concaténant ou en réattribuant un créneau horaire en fonction de la priorité.

Accès multiple par division de code (CDMA)

La technique d'accès multiple par division de code est un exemple d'accès multiple où plusieurs émetteurs utilisent un seul canal pour envoyer des informations simultanément. Ses caractéristiques sont les suivantes.

• Dans CDMA, chaque utilisateur utilise le spectre complet disponible au lieu d'être attribué par une fréquence distincte.
• CDMA est fortement recommandé pour les communications vocales et de données.
• Alors que plusieurs codes occupent le même canal dans CDMA, les utilisateurs ayant le même code peuvent communiquer entre eux.
• CDMA offre plus de capacité d'espace aérien que TDMA.
• Le transfert entre les stations de base est très bien géré par CDMA.

Accès multiple par division spatiale (SDMA)

L'accès multiple par division spatiale ou l'accès multiple par division spatiale est une technique qui est une architecture MIMO (multi-input multiple-output) et utilisée principalement dans les communications sans fil et par satellite. Il présente les caractéristiques suivantes.

• Tous les utilisateurs peuvent communiquer en même temps en utilisant le même canal.
• La SDMA est totalement exempte d'interférences.
• Un seul satellite peut communiquer avec plusieurs récepteurs satellites de la même fréquence.
• Les antennes directionnelles à faisceau ponctuel sont utilisées et, par conséquent, la station de base en SDMA peut suivre un utilisateur en mouvement.
• Contrôle l'énergie rayonnée pour chaque utilisateur dans l'espace.

Accès multiple à spectre étendu

L'accès multiple à spectre étalé (SSMA) utilise des signaux qui ont une largeur de bande de transmission dont l'amplitude est supérieure à la largeur de bande RF minimale requise.

Il existe deux principaux types de techniques d'accès multiple à spectre étalé -

• Spectre étalé à sauts de fréquence (FHSS)
• Spectre étalé à séquence directe (DSSS)

Spectre étalé à sauts de fréquence (FHSS)

Il s'agit d'un système numérique à accès multiple dans lequel les fréquences porteuses des utilisateurs individuels sont modifiées de manière pseudo aléatoire dans un canal à large bande. Les données numériques sont divisées en salves de taille uniforme qui sont ensuite transmises sur différentes fréquences porteuses.

Spectre d'étalement de séquence directe (DSSS)

C'est la technologie la plus couramment utilisée pour CDMA. Dans DS-SS, le signal de message est multiplié par un code de bruit pseudo aléatoire. Chaque utilisateur reçoit son propre mot de code qui est orthogonal aux codes des autres utilisateurs et afin de détecter l'utilisateur, le récepteur doit connaître le mot de code utilisé par l'émetteur.

Les séquences combinatoires appelées comme hybrid sont également utilisés comme un autre type de spectre étalé. Time hopping est également un autre type rarement mentionné.

Étant donné que de nombreux utilisateurs peuvent partager la même bande passante à spectre étalé sans interférer les uns avec les autres, les systèmes à spectre étalé deviennent bandwidth efficient dans un environnement multi-utilisateurs.