CDMA Nedir?

CDMA, Kod Bölmeli Çoklu Erişim anlamına gelir. Birçok kullanıcının aynı frekans kanalını paylaşmasına olanak tanıyan bir yöntemdir. Bu işlem, yaygın spektrum teknolojisini kullanır.

Zaman Bölmeli Çoklu Erişim (TDMA) veya Frekans Bölmeli Çoklu Erişim’in (FDMA) aksine, CDMA her kullanıcının sinyaline benzersiz kodlar atar. Sonuç olarak, aynı anda birden fazla iletim herhangi bir parazit olmadan gerçekleşebilir.

Bu özellik ağ kapasitesini artırır. Ayrıca, gürültüye ve sinyal zayıflamasına karşı dayanıklılığı artırır. CDMA teknolojisi çeşitli mobil iletişim sistemlerinde standarttır. Örneğin, 3G hücresel ağlarda kilit rol oynar. Genel olarak, ses ve veri hizmetlerinin etkili bir şekilde sunulmasına yardımcı olur.

CDMA Mobil Telefon Şebekesi Nedir?

Yaygın spektrum teknolojisi, kablosuz iletişimde kritik öneme sahiptir. Fiber optik ve kablo sistemlerinde de kullanılır.

En büyük zorluklardan biri, tek bir kanalın birden fazla kullanıcı arasında nasıl paylaşılacağıdır. Bu, aynı anda birden fazla iletişimin gerçekleşmesine olanak tanır.

Uygun bir düzenleme olmadan sinyaller birbiriyle etkileşime girebilir. İşte bu noktada çoklama devreye girer. Çoklama, iletişim kanalının dağıtımını yönetir.

Fiber optik kablonun ucundaki bir hub klasik bir örnektir. Çoklama, son kullanıcı cihazları için sorunsuz bir şekilde çalışır.

Buna karşılık, ortam erişim kontrolü, kullanıcı terminalleri arasındaki iletişimi düzenler. Örneğin, birçok cep telefonu bir ağa bağlandığında kullanılır. Kullanıcılar arasında etkileşimi önlemek için belirli bir şemaya ihtiyaç vardır.

CDMA, bu sorunu çözmek için yaygın spektrum teknolojisini kullanır. Her verici, sinyallerin çakışmamasını sağlayan benzersiz bir kod alır. Alıcı, bu kodlama yöntemi sayesinde tüm sinyalleri aynı anda yakalar.

Ayrıca, başka çoklama yöntemleri de mevcuttur. Bunlar arasında frekans bölmeli (FDMA), zaman bölmeli (TDMA) ve uzay bölmeli (SDMA) bulunur. Her biri iletişimi ayırmaya ve paraziti azaltmaya yarar.

Gerçek sistemlerde, birden fazla strateji iletişim kalitesini artırır. Ancak, birçok kişi aynı anda konuşmak istediğinde sorunlar ortaya çıkar.

Bunu yönetmek için bir kişi yüksek sesle konuşurken diğeri alçak sesle konuşabilir. Ayrıca kendilerini farklı konumlandırabilir veya farklı diller kullanabilirler.

Bu, CDMA’nın çalışma şekline benzer. Yalnızca kodu anlayanlar etkili bir şekilde iletişim kurabilir. Kod bölme, cep telefonlarında, WiFi ve uydu navigasyonu (GPS) sistemlerinde yaygın olarak kullanılır.

Ayrıca CDMA, Qualcomm tarafından geliştirilen ve Kuzey Amerika’nın TIA’sı tarafından IS-95 olarak benimsenen bir kablosuz veri iletişim standardını ifade eder.

Özellikleri

CDMA’da sinyaller, gerekenden daha geniş bir bant genişliği kullanır. Bu tekniğe yaygın spektrum çoklu erişim denir.

Her kullanıcının verileri benzersizdir. Daha yüksek bant genişliğine sahip bir iletim koduyla XOR işlemine tabi tutulur.

Veri sinyali Tb uzunluğundadır. İletim kodunun ise titrek bir süresi (Tc) vardır. Tc, Tb’den çok daha küçük olduğu için yayılan sinyalin bant genişliği daha büyüktür. Bu nedenle buna yaygın spektrum diyoruz.

Her CDMA kullanıcısının sinyallerini modüle etmek için farklı bir kodu vardır. Bu kodların seçimi sistem performansı için hayati önem taşır. İlgili sinyali, kullanıcının koduyla çapraz korelasyon uygulayarak seçeriz.

En iyi iletişim, sinyaller arasında net bir ayrımla gerçekleşir. Belirli bir sinyali aradığımızda, korelasyon sonuçları çok yüksektir. Bu, sistemin istenen sinyali elde etmesini sağlar.

Sinyale ihtiyaç duyulmuyorsa, korelasyon sıfıra yakın olmalıdır. Her kullanıcının kodu farklıdır ve bu da bunu başarmaya yardımcı olur.

Ayrıca, korelasyondaki sıfır olmayan herhangi bir zaman gecikmesi de sıfıra doğru eğilim göstermelidir. Otokorelasyon adı verilen bu kavram, çoklu yol girişimini reddetmeye yardımcı olur.

CDMA Türleri Nedir?

Genel olarak, CDMA kodları iki türe ayrılabilir: senkron ve asenkron.

1. Eşzamanlı CDMA

Eşzamanlı CDMA, veri iletimi için benzersiz kodlar kullanır. Ortogonalitenin matematiksel özelliklerine dayanır. Bu bağlamda, iki vektör farklı kullanıcılar için kodları temsil eder.

Nokta çarpımları sıfıra eşit olduğunda, vektörler ortogonaldir. Bu özellik, kodların birbirleriyle karışmamasını sağlar.

Alıcı, farklı sinyaller aldığında bile verilerini izole edebilir. Hedef kullanıcı, benzersiz kodunu bilir.

Skaler çarpım kullanılarak, istenen sinyal karışımdan çıkarılabilir. Sonuç olarak, yalnızca kullanıcının verileri kalırken, diğer tüm sinyaller iptal edilir.

Bu yöntem herhangi bir sayıda kullanıcı için işe yarayabilir. Ancak, yeterli sayıda ortogonal kod mevcut olmalıdır. Daha fazla kullanıcıya hizmet vermek için kod uzunluğu artırılabilir.

CDMA’da, tüm kullanıcılar frekans filtrelemesi olmadan aynı anda iletim yapar. Bu verimlilik, süreci basitleştirir.

Örneğin, IS-95, 64 bit ortogonal Walsh kodları kullanır. Bu kodlar, sinyalleri kodlamaya ve kullanıcıları etkili bir şekilde ayırmaya yardımcı olur. Böylece CDMA, birden fazla kullanıcının aynı kanalı sorunsuz bir şekilde paylaşmasına olanak tanır.

2. Eşzamansız CDMA

Senkron CDMA sistemleri, uzun sinyal gecikmeleri olmadan iyi çalışır. Cep telefonları ve baz istasyonları arasındaki radyo bağlantıları dikkatlice koordine edilmiştir.

Ancak terminaller hareket edebilir ve engellerle karşılaşabilir. Bu hareket, sinyaller için farklı varış gecikmelerine yol açar.

Asenkron CDMA sistemleri, sözde rastgele diziler kullanır. Teoride, her zaman mükemmel ortogonal kodlar oluşturmak imkansızdır. PN kodu rastgele görünür, ancak tahmin edilebilir. Bu dizi, asenkron CDMA kullanıcıları için sinyalleri kodlar ve çözer.

Buna karşılık, senkron sistemler ortogonal kodlara dayanır. PN dizilerinde istatistiksel korelasyon yoktur. Bu nedenle, birden fazla PN dizisinin birleştirilmesi bir Gauss gürültü sürecine benzer. Bu, merkezi limit teoremini izler.

Tüm kullanıcıların sinyalleri eşit güce sahipse, girişim veya MAI artar. Daha fazla kullanıcı daha fazla girişime yol açar. Sonuç olarak, istenmeyen sinyaller gürültü olarak görünür. Bu nedenle, daha yüksek kullanıcı sayıları daha fazla kesintiye neden olur.

Bu dizilerin rastgeleliğinin bir avantajı vardır. Gücü geniş bir bant genişliğine yayarlar. Bu nedenle, tespit edilmeleri daha zor hale gelir. Arka plan gürültüsü, sinyalleri yakalama girişimlerini karıştırabilir.

Askeri iletişim bu özelliği 20. yüzyılda kullanmıştır. Tüm CDMA türleri, işlem kazancından yararlanır. Bu özellik, istenmeyen sinyalleri filtrelemeye yardımcı olur.

Alıcı, PN kodlu sinyaller aldığında, diğerlerini gürültü olarak algılar. Bu gürültü azaltılabilir veya ortadan kaldırılabilir.

Ancak kullanıcılar, güç kontrolünü önemli kılan MAI’ler üretir. Senkron CDMA, TDMA ve FDMA, ortogonallikleri nedeniyle istenmeyen sinyalleri ortadan kaldırabilir.

Öte yandan, asenkron CDMA istenmeyen sinyalleri tamamen reddedemez. Daha güçlü istenmeyen sinyaller gelirse, istenen sinyalle karışırlar.

Bu zorluğun üstesinden gelmek için sistem tasarımı, kontrollü verici gücü gerektirir. Bu kontrol, gelen sinyaller için enerjinin senkronize edilmesine yardımcı olur.

Hücresel telefon sistemlerinde, baz istasyonları kapalı devre güç kontrolü kullanır. Bu yöntem, her telefonun emisyon gücünü hassas bir şekilde yönetir.

Sonuç

Sonuç olarak, CDMA kablosuz iletişimi önemli ölçüde değiştirmiştir. Frekans kanallarının birçok kullanıcı arasında verimli bir şekilde paylaşılmasını sağlar.

Benzersiz kodlama teknikleri kullanarak CDMA, ağ kapasitesini artırır. Ayrıca, paraziti azaltarak ses ve veri hizmetleri için güçlü bir bağlantı sağlar.

Senkron ve asenkron sistemlere uyarlanabilirliği, etkinliğini gösterir. Bu uyarlanabilirlik, mobil iletişimin dinamik ihtiyaçlarını karşılamaya yardımcı olur.

Teknoloji ilerledikçe, CDMA’nın temel ilkeleri önemini korumaktadır. Bu ilkeler, gelecekte kullanıcı bağlantısı ve ağ dayanıklılığında daha da büyük iyileştirmeler vaat etmektedir.