6.5. Методы множественного доступа
Понятие множественного доступа (multiple access) связано с организацией совместного использования многими пользователями ограниченного частотного спектра, выделенного для функционирования конкретной системе связи (например, системе AMPS). Если сравнить каждого пользователя с конкретным физическим каналом, то можно сделать вывод: каждая конкретная технология множественного доступа — это способ распределения ограниченного частотного спектра между имеющимися каналами передачи.
Представим, что Ui(t)–это сигнал, на основе которого построенi-й канал связи, гдеi=1,2,…,К (К–общее число каналов в системе). В этом случае на основании линейной модели среды распространения и пренебрегая потерями мощности сигнала в канале передачи, сигнал на приемной стороне можно представить в виде
,
(6.1)
где i,i–затухание и задержкаi-го сигнала в канале передачи,(t)–сопутствующий передачи шум.
Из анализа выражения (6.1) можно сделать вывод: каждый из сигналов, входящих в первое слагаемое, несет в себе информацию, переданную i-м пользователем (соответственно–или адресованную только ему). Таким образом, при приеме необходимо выделить сообщение именноi-го абонента. Кроме этой задачи необходимо устранить побочные (мешающие) сигналы.
Известно, что для линейной селекции любого компонента суперпозиции сигналов с устранением влияния остальных компонентов необходима и достаточна линейная независимость всех сигналов, т.е. они должны быть ортогональными. Данное условие можно записать в виде
,
(6.2)
где Еi – энергия i-го сигнала; Тр – временной ресурс, отводимый системе. Ортогональность канальных сигналов может быть обеспечена за счет их частичного или временного разноса, или их кодированием. Ввиду этого в настоящее время находят применение три способа множественного доступа.
6.5.1. Множественный доступ с частотным разделением каналов
Множественный доступ с частотным разделением (английское FDMA –Frequence Division Multiple Access), или множественный доступ с разделением каналов связи по частоте–самый простой из методов множественного доступа, как по своей идее, так и по реализации. В этом методе каждому абоненту на время сеанса связи выделяется своя полоса частотΔf (частотный канал), не совпадающая ни с одним из других каналов, которым абонент владеет безраздельно (рис. 6.11).
Рисунок 6.11 –Метод FDMA
На рис. 6.11 выделенный прямоугольник характеризует общий частотно-временной ресурс системы. Как видно, весь этот ресурс разделен на общее число абонентов системы N, каждому из которых выделен свой участок частот Δf.
Метод FDMA используется во всех аналоговых системах сотовой связи (системах первого поколения) –это единственный метод, который целесообразно применять в аналоговых системах. В этом случае полоса частотΔfсоставляет 10…30 кГц.
Основными недостатками метода частотного разделения являются:
- недостаточная эффективность использования полосы частот;
- спектральный разнос каналов полностью исключает влияние каналов друг на друга только теоретически, т.к. на практике полностью избежать возникающих между каналами помех невозможно. Ввиду этого приходится принимать специальные меры, которые приводят к уменьшению полосы частот для связи, т.е. еще более снижают эффективность канала.
Устранить указанные недостатки можно при переходе к более совершенному методу временного разделения каналов.