посредством которых многие пользователи могут посылать информацию через канал связи на приёмник. Один простой метод сводится к разделению доступной полосы частот канала на определенное число N неперекрываемых частотных подканалов, как показано на рис. 15.1.5, и назначению подканала каждому пользователю по его требованию. Этот метод в общем называется множественный доступ с частотным разделением [МДЧР-FDMA], и он обычно используется в непроводных каналах, чтобы разместить многих пользователей передачи речи и данных.

Частота /

Рис. 15.1.5. Разбиение канала на неперекрышиощиеся частотные полосы

Другой метод для создания многих подканалов для множественного доступа сводится к. делению длительности 7, называемой рамочной (каркасной) длительностью, на,

скажем, N неперекрывающихся интервалов, каждый длительностью Tj-jN. Каждому

пользователю, который желает передать информацию, выделяется частный временной интервал внутри каждого каркаса. Этот метод множественного доступа назван множественным доступом с временным разделением [МДВР-TDMA] и он часто используется при передаче данных и речи.

Мы видим, что в FDMA и TDMA каналы принципиально подразделяются на независимые подканалы, выделяемые отдельным пользователям. В этом смысле методы синтеза систем связи, которые мы описали для единственного пользователя системы, непосредственно применимы и не возникают новые проблемы в обстановке множественного доступа, исключая дополнительной задачи закрепления пользователей к возможным каналам.

Интересная проблема возникает, когда данные пользователей, поступая в сеть, образуют по своей природе вспышки. Другими словами, информация, переданная от одного пользователя, отделяется периодами, когда передачи информации от этого пользователя нет, причём периоды молчания могут быть дольше периода передачи. Так обычно обстоят дела с пользователями различных терминалов компьютерной сети связи, которая содержит центральный компьютер. В определенной степени это также имеет место в мобильных сотовых системах связи, передающих оцифрованный голос, поскольку для сигналов речи типично наличие длинных пауз.

В обстановке, когда передача от различных пользователей образует вспышки, низкоскоростной цикл FDMA и TDMA может быть неэффективным, поскольку определенный процент предоставляемых частотных и временных интервалов не переносят информацию. В конечном счёте, неэффективный синтез систем множественного доступа ограничивает число одновременных пользователей для канала.

Альтернативой FDMA и TDMA заключается в том, чтобы позволить больше чем одному пользователю владеть совместно каналом или подканалом путем использования прямых последовательностей (ПП) широкополосных сигналов. В этом методе каждому пользователю присваивается уникальная кодовая последовательность или адресная последовательность (последовательность подписи), которая позволяет пользователю рассеять информационный сигнал по выделенной полосе частот. Сигналы различных

пользователей разделяются на приёме посредством взаимной корреляции принимаемого сигнала с адресной последовательностью каждого из пользователей. Синтезируя эти кодовые последовательности с относительно малыми взаимными корреляциями, можно минимизировать переходную помеху, возникающую при демодуляции сигналов, принимаемых от множества передатчиков. Этот метод множественного доступа назван множественным доступом с кодовым разделением [МДКР-CDMA].

В CDMA пользователи поступают в канал случайным образом. Следовательно, передаваемые сигналы от многих пользователей полностью перекрываются во времени и частоте. Демодуляция и разделение этих сигналов на приёме облегчается тем фактом, что каждый сигнал рассеян по частоте посредством псевдослучайной кодовой последовательности. CDMA называют множественным доступом с рассеянным спектром [МДРС-SSMA].

Альтернатива CDMA - случайный доступ без рассеяния сигнала по спектру. В этом случае, когда два пользователя пытаются использовать общий канал одновременно, их передачи сталкиваются и интерферируют друг с другом. Если это случается, информация теряется и должна быть снова передана. Чтобы обсудить возникающие ситуации, следует устанавливать протоколы для повторных передач (ретрансляции) сообщений, которые сталкиваются. Протокол для расписания прохождения сталкивающихся сообщений описывается ниже.

15.2. пропускная способность методов множественного доступа

Интересно сравнить FDMA, TDMA и CDMA по информационной скорости, которую каждый из методов множественного доступа достигает в идеальном канале с полосой частот W и АБГШ. Сравним пропускную способность К пользователей, где каждьпТ пользователь имеет среднюю мощность Р,=Р для всех \<i<K. Напомним, что в идеальном частотно-ограниченном канале с полосой W и АБГШ пропускная способность одного пользователя равна

C = W\ogl\ + , (15.2.1)

где 2 Л/д-спектральная плотность аддитивного щума. В FDMA каждый пользователь локализован в полосе WJK. Следовательно, пропускная способность каждого пользователя равна

Q = fiog2

{WIK)N,

(15.2.2)

а суммарная пропускная способность для К пользователей равна

KCl = W\ogi\ + (15.2.3)

Следовательно, суммарная пропускная способность эквивалентна пропускной способности одного пользователя со средней мощностью Р=КР.

Интересно отметить, что при фиксированной полосе W суммарная пропускная способность становится неограниченной, если число пользователей линейно возрастает с К. С другой стороны, когда К возрастает, каждый пользователь занимает меньшую

полосу iJK) и, как следствие, пропускная способность на пользователя уменьшается.

Рис. 15.2.1 иллюстрирует пропускную способность Q на пользователя, нормированную

полосой канала W, как функцию огт Ц, / с параметром К. Это выражение определяется 1

W~ К

(15.2.4)

10 15

Рис. 15.2.1. Нормированная пропускная способность как функция от \INq для FDMA

Более компактная форма (15.2.4) получается путем определения нормированной суммарной пропускной способности С„ = KCk/W, которая определяет суммарную битовую скорость всех К пользователей на единицу полосы частот. Таким образом, (15.2.4) можно выразить так

1 + С,

или, эквивалентно

2"-1

(15.2.5)

(15.2.6)

Зависимость С„ от / N показана на рис. 15.2.2. Мы видим, что С„ растет с ростом Ц/Nq, если оно больше минимального значения In 2.

Предполагается, что СЩ, = Р (прп).