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Esquemas de acceso múltiple para sistemas celulares

Esquemas de acceso múltiple para sistemas celulares

En cualquier sistema celular o tecnología celular, es necesario tener un esquema que permita a varios usuarios acceder a él y usarlo simultáneamente. A medida que la tecnología celular ha progresado, se han utilizado diferentes esquemas de acceso múltiple. Forman el núcleo mismo de la forma en que funciona la tecnología de radio del sistema celular.

Hay cuatro esquemas principales de acceso múltiple que se utilizan en los sistemas celulares que van desde las primeras tecnologías celulares analógicas hasta las tecnologías celulares que se están desarrollando para su uso en el futuro. Los esquemas de acceso múltiple se conocen como FDMA, TDMA, CDMA y OFDMA.

Requisitos para un esquema de acceso múltiple

En cualquier sistema celular es necesario que pueda tener un esquema mediante el cual pueda manejar múltiples usuarios en un momento dado. Hay muchas formas de hacer esto y, a medida que la tecnología celular ha avanzado, se han utilizado diferentes técnicas.

Hay una serie de requisitos que cualquier esquema de acceso múltiple debe poder cumplir:

  • Capacidad para manejar varios usuarios sin interferencia mutua.
  • Capacidad para poder maximizar la eficiencia del espectro
  • Debe ser robusto, lo que permite facilitar el traspaso entre celdas.

FDMA - Acceso múltiple por división de frecuencia

FDMA es el más sencillo de los esquemas de acceso múltiple que se han utilizado. Cuando un suscriptor ingresa al sistema, o cambia de una celda a la siguiente, la red asigna un canal o frecuencia a cada uno. De esta manera, a los diferentes abonados se les asigna una ranura diferente y acceso a la red. Como se utilizan diferentes frecuencias, el sistema se denomina naturalmente acceso múltiple por división de frecuencia. Este esquema fue utilizado por todos los sistemas analógicos.


TDMA - Acceso múltiple por división de tiempo

El segundo sistema surgió con la transición a esquemas digitales para tecnología celular. Aquí los datos digitales pueden dividirse en el tiempo y enviarse como ráfagas cuando sea necesario. A medida que se digitalizaba la voz, se podía enviar en breves ráfagas de datos, cualquier pequeña demora causada por el envío de datos en ráfagas sería breve y pasaría desapercibida. De esta manera, fue posible organizar el sistema de modo que un número determinado de ranuras estuvieran disponibles en una transmisión determinada. A cada suscriptor se le asignaría entonces un intervalo de tiempo diferente en el que podría transmitir o recibir datos. Como se utilizan diferentes intervalos de tiempo para que cada abonado obtenga acceso al sistema, se conoce como acceso múltiple por división de tiempo. Obviamente, esto solo permite que un cierto número de usuarios acceda al sistema. Más allá de esto, se puede usar otro canal, por lo que los sistemas que usan TDMA también pueden tener elementos de operación FDMA.

CDMA - Acceso múltiple por división de código

CDMA utiliza uno de los aspectos asociados con el uso de espectro ensanchado de secuencia directa. Se puede ver en el artículo en el área de telecomunicaciones celulares de este sitio que al extraer los datos requeridos de una señal DSSS era necesario tener el código de extensión o chip correcto, y todos los demás datos de fuentes que usan diferentes códigos de chip ortogonales serían rechazado. Por lo tanto, es posible asignar códigos diferentes a diferentes usuarios, y utilizar esto como el medio por el cual los diferentes usuarios tienen acceso al sistema.

El esquema se ha comparado con estar en una habitación llena de personas que hablan diferentes idiomas. Aunque el nivel de ruido es muy alto, es posible entender a alguien que habla en su propio idioma. Con CDMA se utilizan diferentes códigos de expansión o chip. Al generar un espectro ensanchado de secuencia directa, los datos que se van a transmitir se multiplican por el código de dispersión o chip. Esto amplía el espectro de la señal, pero solo se puede decidir en el receptor si se vuelve a multiplicar por el mismo código de ensanchamiento. Todas las señales que utilizan diferentes códigos de ensanchamiento no se ven y se descartan en el proceso. Así, en presencia de una variedad de señales, es posible recibir solo la requerida.

De esta manera, la estación base asigna diferentes códigos a diferentes usuarios y cuando recibe la señal, usará un código para recibir la señal de un móvil y otro código de ensanchamiento para recibir la señal de un segundo móvil. De esta forma, el mismo canal de frecuencia se puede utilizar para dar servicio a varios móviles diferentes.

OFDMA - Acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal

OFDMA es la forma de esquema de acceso múltiple que se está considerando para las tecnologías celulares de cuarta generación junto con las evoluciones para los sistemas celulares de tercera generación (LTE para UMTS / W-CDMA y UMB para CDMA2000).

Como su nombre lo indica, OFDMA se basa en OFDM. Esta es una tecnología que utiliza una gran cantidad de portadoras espaciadas.

Nota sobre OFDM:

Múltiplex por división de frecuencia ortogonal, OFDM es una forma de formato de señal que utiliza una gran cantidad de portadoras espaciadas cercanas, cada una de las cuales está modulada con un flujo de datos de baja velocidad. Normalmente, se esperaría que las señales con espacios reducidos interfieran entre sí, pero al hacer que las señales sean ortogonales entre sí, no hay interferencia mutua. Los datos que se transmitirán se comparten entre todas las portadoras y esto proporciona resistencia contra el desvanecimiento selectivo de los efectos de múltiples rutas.

Leer más sobre OFDM, multiplexación por división de frecuencia ortogonal.

Para utilizar OFDM como esquema de acceso múltiple para tecnología celular, se utilizan dos métodos diferentes, uno para el enlace ascendente y otro para el enlace descendente. En el enlace descendente, el móvil recibe toda la señal transmitida por la estación base y extrae los datos destinados al móvil en particular. En el enlace ascendente, se asignan uno o más portadores a cada teléfono dependiendo de los datos a transmitir, etc. De esta manera, la red celular puede controlar cómo se enviarán y recibirán los datos.

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