معرفی پروتکل دسترسی چندگانه تقسیم کدی (CDMA)

پروتکل دسترسی چندگانه تقسیم کدی (CDMA)

در این بخش به معرفی و بررسی پروتکل دسترسی چندگانه تقسیم کدی (CDMA) می پردازیم که یک نوع فناوری دیجیتال بی سیم جهت انتقال صوت و دیتا به طور همزمان روی یک فرکانس می باشد.

پروتکل دسترسی چندگانه تقسیم کدی (CDMA)

دسترسی چندگانه تقسیم کدی (Code Division Multiple Access – CDMA) یک روش دسترسی کانال استفاده شده توسط تکنولوژی ‌های مختلف ارتباطات رادیویی می باشد که انتقال صوت و دیتا را به صورت همزمان بر روی یک فرکانس فراهم می کند. در این پروتکل برخلاف پروتکل TDMA و پروتکل FDMA که از تقسیم زمانی و تقسیم فرکانسی استفاده می کردند، از مفهومی به نام Chip Code استفاده می شود. در این پروتکل هر بیت با یک دنباله ثابت به نام دنباله چیپ جایگزین می شود. این دنباله چیپ m بیتی است. یعنی برای ارسال یک بیت، m بیت ارسال می شود. برای جلوگیری از تصادم در این پروتکل جیپ هایی که بین هر جفت فرستنده و گیرنده قرار داده می شوند ویژگی بنیادی هستند که گذشته از این که متفاوتند نسبت به هم متعامدند. متعامد بودن چیپ ها این قابلیت را فراهم می کند که در یک محیط چندین ایستگاه بتوانند ارسال و دریافت داشته باشند بدون این که تصادفی رخ دهد.

مزایا و معایب پروتکل CDMA

مزیت:

• در صورت متعامد بودن چیپ کدها تصادم هرگز رخ نمی دهد و همه ایستگاه ها می توانند همزمان ارسال کنند
• مقابل در برابر پدیده محو شدگی
• مقاوم در برابر چند مسیرگی

معایب:

• نیاز به همزمانی دقیق فرستنده و گیرنده در ارسال و دریافت
• نیاز به توان و انرژی بیشتر
• مدیریت پیچیده Chip Code
• دارای مشکل Near-Far

برای رفع مشکل Near-Far در پروتکل CDMA هر فرستنده باید بسته به دور یا نزدیک بودن به گیرنده، توان خروجی خود را تنظیم کند. در غیر این صورت گیرنده دورتر قادر به دریافت صحیح داده نمی باشد. پروتکل CDMA در مقابل پدیده محو شدگی و چند مسیرگی نیز مقاوم می باشد.

ارائه مثال از کارایی سه پروتکل TDMA ، FDMA و CDMA

اگر بخواهیم مثالی عینی از سه پروتکل TDMA ، FDMA و CDMA بیان کنیم بدین نحو است که فرض کنید در اتاق بزرگی افراد زیادی دو به دو با یکدیگر صحبت می کنند، TDMA وقتی است که تمام افراد در وسط اتاق بوده و برای صحبت کردن نوبت می گیرند. FDMA وقتی است که افراد به دسته های مجزایی تقسیم میشوند و هر دسته مستقل از یکدیگر به طور همزمان با هم به گفتگو می پردازند. CDMA نیز وقتی است که همگی در وسط اتاق بوده و محاوره می کنند ولی هر دو نفر با زبان خاصی صحبت می کنند. دو نفری که به زبان فارسی صحبت می کنند محاوره های سایر زبان ها را به عنوان اختلال تلقی می کنند.

بکارگیری مجدد پروتکل های TDMA ، FDMA و CDMA در شبکه

یکی از قابلیت های پروتکل های TDMA ، FDMA و CDMA این است که می توان در شبکه های بزرگ از آنها استفاده های مجدد نمود. بدین نحو که شبکه را به تعدادی سلول تقسیم کرد و در هر سلول از این پروتکل ها استفاده نمود. به عنوان مثال در یک سلول از بازه فرکانسی ۱۰۰-۲۰۰KHZ و از روش FDMA استفاده شود و در سلول دورتر دیگری نیز که تداخل با سلول فعلی ندارد از FDMA با همان بازه فرکانسی استفاده شود.

پروتکل CDMA در ارتباطات زیر آبی

ارتباطات در محیط زیر آب به صورت نیمه دوطرفه همزمان است. در شرایط بسیار ایده آل اگر برای پروتکل های CDMA و FDMA فرض کنیم ارتباطات دو طرفه همزمان باشند و در CDMA از چیپ کدهای متعامد استفاده شود و ایستگاه ها همزمان باشند و در FDMA از باندهای محافظ استفاده شود و همچنین در TDMA نیز از زمان های محافظ استفاده شود، می توان اثبات کرد که این سه پروتکل در شرایط برابر کارایی یکسانی را از لحاظ استفاده از پهنای باند ارائه می نمایند. البته این نکته را باید در نظر گرفت که حالت ایده آل هیچگاه مخصوصا در محیط زیر آب اتفاق نمی افتد.