Wireless-communication-multiple-access

ワイヤレス通信-マルチアクセス

複数のアクセススキームを使用して、多くのモバイルユーザーが有限量の無線スペクトルを同時に共有できるようにします。

複数のアクセス手法

無線通信システムでは、加入者が基地局から移動局に情報を受信しながら、移動局から基地局に同時に情報を送信できることが望ましい場合が多い。

セルラーシステムは、所定のエリアをセルに分割し、各セル内のモバイルユニットが基地局と通信します。 セルラーシステムの設計の主な目的は、*チャネルの容量を増やす*こと、つまり、十分なレベルのサービス品質で所定の帯域幅でできるだけ多くのコールを処理できるようにすることです。

チャンネルへのアクセスを許可するには、いくつかの異なる方法があります。 これらには主に以下が含まれます-

• 周波数分割多元接続（FDMA）
• 時分割多元接続（TDMA）
• コード分​​割多元接続（CDMA）
• 空間分割多重アクセス（SDMA）

利用可能な帯域幅がユーザーにどのように割り当てられるかに応じて、これらの手法は*狭帯域*および*広帯域*システムに分類できます。

狭帯域システム

コヒーレンス帯域幅よりも大幅に狭いチャネルで動作するシステムは、狭帯域システムと呼ばれます。 狭帯域TDMAを使用すると、ユーザーは同じチャネルを使用できますが、チャネル上の各ユーザーに一意のタイムスロットを割り当て、単一のチャネルで少数のユーザーを時間的に分離します。

広帯域システム

広帯域システムでは、単一チャネルの伝送帯域幅は、チャネルのコヒーレンス帯域幅よりもはるかに大きくなります。 したがって、マルチパスフェージングは​​広帯域チャネル内の受信信号に大きな影響を与えず、周波数選択性フェードは信号帯域幅のごく一部でのみ発生します。

周波数分割多元接続（FDMA）

FDMAは、高度な携帯電話サービスの基本技術です。 FDMAの機能は次のとおりです。

• FDMAは、ネットワークにアクセスするために、異なるユーザーごとに異なる周波数のサブバンドを割り当てます。
• FDMAが使用されていない場合、チャネルは他のユーザーに割り当てられるのではなく、アイドル状態のままになります。
• FDMAは狭帯域システムに実装されており、TDMAよりも複雑ではありません。
• ここでは、隣接するチャネルの干渉を減らすために厳しいフィルタリングが行われます。
• 基地局BSと移動局MSは、FDMAで同時に連続して送受信します。

時分割多元接続（TDMA）

連続送信が不要な場合は、FDMAの代わりにTDMAが使用されます。 TDMAの機能には次のものがあります。

• TDMAは、各ユーザーが重複しないタイムスロットを使用する複数のユーザーと単一のキャリア周波数を共有します。
• TDMAでのデータ送信は連続的ではありませんが、バーストで発生します。 したがって、ハンドオフプロセスはより簡単です。
• TDMAは送信と受信に異なるタイムスロットを使用するため、デュプレクサは不要です。
• TDMAには、フレームごとに異なる数のタイムスロットを異なるユーザーに割り当てることができるという利点があります。
• 優先度に基づいてタイムスロットを連結または再割り当てすることにより、帯域幅をオンデマンドでさまざまなユーザーに提供できます。

コード分​​割多重アクセス（CDMA）

コード分​​割多重アクセス技術は、複数の送信機が単一のチャネルを使用して情報を同時に送信する多重アクセスの例です。 その特徴は次のとおりです。

• CDMAでは、すべてのユーザーが個別の周波数で割り当てられるのではなく、利用可能なすべてのスペクトルを使用します。
• 音声およびデータ通信には、CDMAを強くお勧めします。
• CDMAでは複数のコードが同じチャネルを占有しますが、同じコードを持つユーザーは互いに通信できます。
• CDMAは、TDMAよりも多くの空域容量を提供します。
• 基地局間のハンドオフは、CDMAによって非常にうまく処理されます。

空間分割多元接続（SDMA）

空間分割多元接続または空間分割多元接続は、MIMO（多入力多出力）アーキテクチャであり、主に無線および衛星通信で使用される技術です。 以下の機能があります。

• すべてのユーザーは、同じチャネルを使用して同時に通信できます。
• SDMAは完全に干渉を受けません。
• 単一の衛星は、同じ周波数のより多くの衛星受信機と通信できます。
• 指向性スポットビームアンテナが使用されるため、SDMAの基地局は移動中のユーザーを追跡できます。
• 空間内の各ユーザーの放射エネルギーを制御します。

スペクトラム拡散多重アクセス

スペクトラム拡散多重アクセス（SSMA）は、必要な最小RF帯域幅よりも大きい伝送帯域幅を持つ信号を使用します。

スペクトル拡散多元接続技術には主に2つのタイプがあります-

• 周波数ホッピングスペクトラム拡散（FHSS）
• 直接シーケンススペクトラム拡散（DSSS）

周波数ホッピングスペクトラム拡散（FHSS）

これは、個々のユーザーの搬送周波数が広帯域チャネル内で疑似ランダムに変化するデジタル多元接続システムです。 デジタルデータは均一なサイズのバーストに分割され、異なるキャリア周波数で送信されます。

ダイレクトシーケンススペクトラム拡散（DSSS）

これは、CDMAで最も一般的に使用される技術です。 DS-SSでは、メッセージ信号に疑似ランダムノイズコードが乗算されます。 各ユーザーには、他のユーザーのコードと直交する独自のコードワードが与えられ、ユーザーを検出するために、レシーバーはトランスミッターが使用するコードワードを知っている必要があります。

*hybrid* と呼ばれる組み合わせシーケンスは、別のタイプのスペクトラム拡散としても使用されます。 *タイムホッピング*もめっ​​たに言及されない別のタイプです。

多くのユーザーが互いに干渉することなく同じスペクトラム拡散帯域幅を共有できるため、スペクトラム拡散システムは複数ユーザー環境で「帯域幅効率」になります。