Comunicación inalámbrica: acceso múltiple
Se utilizan esquemas de acceso múltiple para permitir que muchos usuarios móviles compartan simultáneamente una cantidad finita de espectro de radio.
Técnicas de acceso múltiple
En los sistemas de comunicación inalámbrica, a menudo es deseable permitir que el abonado envíe información simultáneamente desde la estación móvil a la estación base mientras recibe información desde la estación base a la estación móvil.
Un sistema celular divide cualquier área dada en celdas donde una unidad móvil en cada celda se comunica con una estación base. El objetivo principal en el diseño del sistema celular es poderincrease the capacity of the channel, es decir, manejar tantas llamadas como sea posible en un ancho de banda dado con un nivel de calidad de servicio suficiente.
Hay varias formas diferentes de permitir el acceso al canal. Estos incluyen principalmente lo siguiente:
- Acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA)
- Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA)
- Acceso múltiple por división de código (CDMA)
- Acceso múltiple por división de espacio (SDMA)
Dependiendo de cómo se asigne el ancho de banda disponible a los usuarios, estas técnicas se pueden clasificar como narrowband y wideband sistemas.
Sistemas de banda estrecha
Los sistemas que operan con canales sustancialmente más estrechos que el ancho de banda de coherencia se denominan sistemas de banda estrecha. TDMA de banda estrecha permite a los usuarios utilizar el mismo canal, pero asigna un intervalo de tiempo único a cada usuario en el canal, separando así un pequeño número de usuarios en el tiempo en un solo canal.
Sistemas de banda ancha
En los sistemas de banda ancha, el ancho de banda de transmisión de un solo canal es mucho mayor que el ancho de banda de coherencia del canal. Por lo tanto, el desvanecimiento por trayectos múltiples no afecta en gran medida a la señal recibida dentro de un canal de banda ancha, y los desvanecimientos selectivos de frecuencia ocurren solo en una pequeña fracción del ancho de banda de la señal.
Acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA)
FDMA es la tecnología básica para servicios avanzados de telefonía móvil. Las características de FDMA son las siguientes.
- FDMA asigna una subbanda de frecuencia diferente a cada usuario diferente para acceder a la red.
- Si FDMA no está en uso, el canal se deja inactivo en lugar de asignarse a los otros usuarios.
- FDMA se implementa en sistemas de banda estrecha y es menos complejo que TDMA.
- Aquí se realiza un filtrado estricto para reducir la interferencia del canal adyacente.
- La estación base BS y la estación móvil MS transmiten y reciben simultánea y continuamente en FDMA.
Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA)
En los casos en los que no se requiere transmisión continua, se utiliza TDMA en lugar de FDMA. Las características de TDMA incluyen las siguientes.
- TDMA comparte una sola frecuencia portadora con varios usuarios donde cada usuario hace uso de intervalos de tiempo no superpuestos.
- La transmisión de datos en TDMA no es continua, sino que ocurre en ráfagas. Por tanto, el proceso de transferencia es más sencillo.
- TDMA utiliza diferentes intervalos de tiempo para la transmisión y la recepción, por lo que no se requieren duplexores.
- TDMA tiene la ventaja de que es posible asignar diferentes números de intervalos de tiempo por trama a diferentes usuarios.
- El ancho de banda se puede suministrar bajo demanda a diferentes usuarios concatenando o reasignando el intervalo de tiempo según la prioridad.
Acceso múltiple por división de código (CDMA)
La técnica de acceso múltiple por división de código es un ejemplo de acceso múltiple donde varios transmisores usan un solo canal para enviar información simultáneamente. Sus características son las siguientes.
- En CDMA, cada usuario usa el espectro completo disponible en lugar de que se le asigne una frecuencia separada.
- CDMA es muy recomendable para comunicaciones de voz y datos.
- Si bien varios códigos ocupan el mismo canal en CDMA, los usuarios que tienen el mismo código pueden comunicarse entre sí.
- CDMA ofrece más capacidad de espacio aéreo que TDMA.
- CDMA maneja muy bien la no intervención entre estaciones base.
Acceso múltiple por división espacial (SDMA)
El acceso múltiple por división espacial o el acceso múltiple por división espacial es una técnica que tiene una arquitectura MIMO (entrada múltiple y salida múltiple) y se utiliza principalmente en comunicaciones inalámbricas y por satélite. Tiene las siguientes características.
- Todos los usuarios pueden comunicarse al mismo tiempo utilizando el mismo canal.
- SDMA está completamente libre de interferencias.
- Un solo satélite puede comunicarse con más receptores de satélites de la misma frecuencia.
- Se utilizan antenas direccionales de haz puntual y, por tanto, la estación base en SDMA puede rastrear a un usuario en movimiento.
- Controla la energía irradiada por cada usuario en el espacio.
Acceso múltiple de espectro extendido
El acceso múltiple de espectro extendido (SSMA) utiliza señales que tienen un ancho de banda de transmisión cuya magnitud es mayor que el ancho de banda de RF mínimo requerido.
Hay dos tipos principales de técnicas de acceso múltiple de espectro ensanchado:
- Espectro ensanchado con salto de frecuencia (FHSS)
- Espectro ensanchado de secuencia directa (DSSS)
Espectro ensanchado con salto de frecuencia (FHSS)
Se trata de un sistema de acceso múltiple digital en el que las frecuencias portadoras de los usuarios individuales se varían de forma pseudoaleatoria dentro de un canal de banda ancha. Los datos digitales se dividen en ráfagas de tamaño uniforme que luego se transmiten en diferentes frecuencias portadoras.
Espectro ensanchado de secuencia directa (DSSS)
Ésta es la tecnología más utilizada para CDMA. En DS-SS, la señal del mensaje se multiplica por un código de ruido pseudoaleatorio. A cada usuario se le da su propia palabra de código que es ortogonal a los códigos de otros usuarios y para detectar al usuario, el receptor debe conocer la palabra de código utilizada por el transmisor.
Las secuencias combinacionales llamadas como hybrid también se utilizan como otro tipo de espectro ensanchado. Time hopping es también otro tipo que rara vez se menciona.
Dado que muchos usuarios pueden compartir el mismo ancho de banda de espectro expandido sin interferir entre sí, los sistemas de espectro expandido se vuelven bandwidth efficient en un entorno de múltiples usuarios.