Code division multiple access: differenze tra le versioni

Versione delle 23:29, 1 mar 2008

Versione attuale delle 19:21, 24 nov 2024

(121 versioni intermedie di 55 utenti non mostrate)

Riga 1:

{{C|Voce un po' confusionaria: mancano accenni all'ortogonalità dei codici e bisognerebbe creare voci differenti per l'accesso multiplo a divisione di codice (CDMA) e la multiplazione a divisione di codice (CDM)|ingegneria|giugno 2009}}

La '''Code Division Multiple Access''' (''accesso multiplo a divisione di codice'', nota anche con l'acronimo ''CDMA'') è una tecnica di accesso, da parte di più sorgenti di informazione, allo stesso canale di trasmissione, tramite l'impiego della stessa banda di frequenze, che consiste nell'associare all'informazione trasmessa da ciascuna di queste sorgenti, un codice che la identifichi univocamente rispetto a tutte le altre e che permetta ad un ricevitore, di estrarre selettivamente l'informazione associata a ciascuna di esse.

[[File:Samsung CDMA Phone.jpg|thumb|Telefonino con tecnologia CDMA]]

È una tecnologia alla base del funzionamento dei [[telefono cellulare|telefoni cellulari]] di terza generazione ("3G"), che funzionano secondo lo standard [[UMTS]].

Nelle [[telecomunicazioni]], '''code division multiple access''' ({{Lett|accesso multiplo a divisione di codice}}, nota anche con l'acronimo '''CDMA''') è il [[protocollo di comunicazione|protocollo]] di [[accesso multiplo]] a [[canale (telecomunicazioni)|canale]] condiviso di comunicazione più diffuso nelle reti [[wireless]]. Originariamente questa tecnologia (CDMAone) era nata e destinata per reti [[2G]], mentre con le versioni successive ([[W-CDMA]], CDMA2000) è divenuta parte delle tecnologie [[rete cellulare|cellulari]] di terza generazione ([[3G]]), che funzionano secondo lo [[standard (informatica)|standard]] [[UMTS]], e della [[trasmissione (telecomunicazioni)|trasmissione]] dei messaggi dei [[satelliti GPS]].

La tecnologia CDMA presenta numerosi vantaggi rispetto alle antecedenti [[FDMA]] e [[TDMA]] (Accesso a divisione di Frequenza e Tempo rispettivamente), utilizzate dai cellulari [[GSM]] (seconda generazione, "2G"), tra i quali ad esempio una maggiore [[velocità di trasmissione]] dati dovuta alla maggiore [[efficienza spettrale]] offerta.

==Esempio Realizzazione ==

{{vedi anche|Matrice di Walsh#Utilizzo nella tecnologia CDMA}}

Un esempio che può descrivere il modo di operare di questa tecnica di accesso multiplo è il seguente: si consideri il caso in cui più persone si trovino all'interno di una stessa sala e stiano parlando contemporaneamente, ciascuna, con il proprio interlocutore e tutte, con lo stesso livello della voce; nel caos che si crea all'interno della stanza, ciascuna persona sarà comunque in grado di comprendere la conversazione dell'interlocutore, poiché riesce a selezionarne la voce, grazie al riconoscimento del suo timbro (che, come noto, è diverso per ogni persona).

Tecnicamente, questa tecnica di accesso multiplo (o [[multiplazione]]) può essere realizzata moltiplicando in trasmissione l'[[informazione]] binaria generata da una sorgente di informazione per un'opportuna parola di codice detta ''chip''; la sequenza <math>s(t)</math> in uscita dal moltiplicatore sarà successivamente [[modulazione|modulata]] e infine trasmessa sul [[canale (telecomunicazioni)|canale]].

In ricezione il segnale ricevuto <math>r(t)</math> dal ricevitore sarà costituito dalla somma vettoriale (cioè comprensiva di modulo e fase) di tutti i segnali trasmessi dalle singole sorgenti di informazione, con in più un eventuale termine dovuto al [[rumore termico]]. Se i chip delle sorgenti sono ortogonali tra loro, l'estrazione dell'informazione associata a ciascuna sorgente potrà essere fatta in maniera del tutto complementare o reversibile alla trasmissione moltiplicando il segnale ricevuto con il particolare codice associato alla determinata sorgente che si vuole estrarre e integrando successivamente il segnale ottenuto in un intervallo di tempo pari alla durata del [[bit]] di informazione.

==Realizzazione==

Tecnicamente, questo metodo di accesso multiplo, può essere realizzato moltiplicando l'informazione binaria generata da una sorgente di informazione, per un'opportuna parola di codice; la sequenza in uscita dal moltiplicatore, sarà modulata secondo la tecnica [[BPSK]]. Il segnale ricevuto dal ricevitore, sarà costituito dalla somma vettoriale (comprensiva cioè non solo delle ampiezze dei segnali, ma anche delle relative fasi) di tutti i segnali trasmessi dalle singole sorgenti di informazione, con in più, un eventuale termine dovuto al rumore termico. L'estrazione dell'informazione associata a ciascuna delle sorgenti, potrà essere fatta moltiplicando il segnale ricevuto, con il codice associato alla sorgente che si vuole estrarre e successivamente integrando il segnale cosi ottenuto, in un intervallo di tempo pari alla durata del bit di informazione. Il risultato di un'operazione di questo tipo, permetterà di ottenere un segnale che è dato dalla somma di un segnale di ampiezza dominante, che è il segnale utile cioè quello associato all'informazione della sorgente che si vuole estrarre e da un segnale di ampiezza minore, costituito da una combinazione fra il rumore termico e i segnali associati alle altre sorgenti, quest'ultimo, noto anche come interferenza da accesso multiplo. Tanto maggiore è il numero delle sorgenti che accedono contemporaneamente allo stesso canale, tanto maggiore sarà il contributo dell'interferenza da accesso multiplo e tanto peggiore sarà l'estrazione dell'informazione associata alla sorgente desiderata.

Il risultato di un'operazione di questo tipo permetterà di ottenere un segnale che è dato dalla somma di un segnale di ampiezza dominante, che è il segnale utile informativo, cioè quello associato alla sorgente da estrarre, e di un segnale di ampiezza minore, costituito da una combinazione fra [[rumore termico]] e segnali associati alle altre sorgenti.

È tuttavia impossibile garantire l'ortogonalità fra i codici fra sorgenti non sincronizzate (ad esempio l'[[uplink (telecomunicazioni)|uplink]] di [[dispositivo mobile|dispositivi mobile]] la cui posizione, e di conseguenza tempo di propagazione, varia nel tempo), in questi casi l'obiettivo diventa quello di ottenere una bassa [[correlazione (statistica)|correlazione]] fra i codici utilizzati dal sistema.

La più alta efficienza spettrale rispetto alle precedenti forme di multiplazione/accesso multiplo è dovuta al fatto che ciascun canale utilizza l'intera banda di frequenza assegnata al servizio per tutto il tempo che desidera, mentre la non [[interferenza (telecomunicazioni)|interferenza]] tra canali è assicurata dall'uso dei codici ortogonali.

== Codificatore CDM ==

Il codificatore CDM è costituito principalmente da due parti, la prima che divide la sequenza di bit generata da un codificatore (opzionale) in M repliche (ad esempio, se la sequenza era <math>+1 +1 -1</math>, ora sarà <math>M</math> volte +1, <math>M</math> volte +1 ecc..), e la seconda parte che moltiplica ogni replica generata per un termine <math>d[m]</math>, chiamato codice di canalizzazione di lunghezza <math>M</math>. Ogni bit del codice di canalizzazione (ad esempio + o - 1) viene moltiplicato con le repliche della sequenza iniziale in modo da generare un codice in base alla sequenza di partenza.

In ricezione, quindi, il segnale potrà essere decodificato soltanto da chi avrà il codice di canalizzazione esatto.

=== Codifica ===

Per quanto riguarda la codifica del CDM, possono esserci due casi, sincrona e asincrona

==== Multiplazione sincrona ====

In questo caso, le sequenze generate vengono moltiplicate con i codici di canalizzazione di ogni utente esattamente nello stesso istante di tempo per tutti gli utenti, in modo da evitare ritardi. Se, nella scelta dei codici di canalizzazione, vengono presi codici ortogonali tra loro, allora l'unico disturbo presente nel segnale è quello dato dal rumore termico in quanto il disturbo proveniente da altri codici è nullo.

==== Multiplazione asincrona ====

Nella multiplazione asincrona le sequenze non sono sincronizzate tra loro e quindi, oltre al rumore termico, saranno presenti anche dei disturbi provenienti da altre canalizzazioni in quanto, anche con una scelta ottima dei codici (ortogonali tra loro), saranno pochi i casi in cui il disturbo proveniente da essi sia nullo, in tal caso l'obiettivo è quello di avere codici quanto meno correlati possibile.

== Vantaggi sulla sicurezza ==

Un sistema di telecomunicazioni basato su CDMA offre anche maggiore protezione sul fronte della sicurezza della comunicazione in quanto solo la conoscenza delle parole di codice permette di poter effettuare la demultiplazione del rispettivo canale tributario in ingresso all'interno dell'intero flusso multiplato.

== Bibliografia ==

* Bonazzi R., Catena R., Collina S., Formica L., Munna A., Tesini D.. ''Telecomunicazioni per l'ingegneria gestionale. Codifica di sorgente. Mezzi di trasmissione. Collegamenti''. Pitagora Editrice, 2004, ISBN 88-371-1561-X

* James F. Kurose, Keith W. Ross, ''Reti di calcolatori e internet. Un approccio top-down''. Pearson, 2007, ISBN 978-88-7192-225-6

== Voci correlate ==

* [[fi:W-CDMA]]

* [[UMTS]]

== Altri progetti ==

{{interprogetto|wikt=CDMA|wikt_etichetta=CDMA}}

== Collegamenti esterni ==

* {{en}} https://www.ou.edu/engineering/emc/standard.html

In queste tabelle sono riassunte le varie tecnologie utilizzate nei vari tipi di telefoni cellulari (e cordless):

* {{en}} https://web.archive.org/web/20070929091852/http://www.ougsmworld.edu/engineeringcom/emctechnology/standardglossary.htmlshtml

* {{en}} http://www.rfcafe.com/references/electrical/wireless_comm_specs.htm

{{Controllo di autorità}}

Glossario

{{portale|informatica|telefonia}}

* http://www.reteumts.info/glossar.htm

* {{en}} http://www.gsmworld.com/technology/glossary.shtml

[[Categoria:Telefonia mobile]]

[[Categoria:Multiplazione]]

[[de:Multiplexverfahren]]

[[en:Code division multiple access]]

[[fi:CDMA]]

[[fr:Code Division Multiple Access]]

[[pl:CDMA]]

[[pt:CDMA]]

[[sv:CDMA]]

[[zh:CDMA]]