CDMA - Code Division Multiple Access

O CDMA é uma forma de espalhamento de espectro, uma famíla de técnicas de comunicação digital, que temsido em aplicações miltares por anos. O princípio básico do espalhamento de espectro está em utilizar portadoras semelhantes a ruído, e como o próprio nome diz, uma faixa de frequência bem mais extensa para a mesma taxa de dados. O uso do CDMA em aplicações de rádio móveis no meio civil é novo. Algumas propostas surgiram no final da década de 40, mas somente na deçada de 80, aplicações se tornaram viáveis devido a evolução dos circuitos integrados (tamanho reduzido e baixo custo) e a possibilidade da regulagem da potência emitida pelo transmissor.

Fazendo uma comparação entre as diversas técnicas de acesso múltiplo, poderíamos utilizar a seguinte analogia como exemplo. Em uma grande sala existem diversas pessoas conversando. O TDMA seria quando todas as pessoas estivessem no centro da sala, sendo que elas falariam em turnos, uma após a outra. O FDMA seria quando as pessoas se juntassem em grupos , sendo que cada grupo realizaria a sua própria conversa, e todos os grupos falariam ao mesmo tempo. O CDMA seria quando todos estivessem no meio da sala, falando ao mesmo tempo, sendo que cada par falaria em um idioma diferente. Portanto, a idéia do CDMA é ser capaz de extrair o sinal desejado enquanto rejeita todo o resto como um ruído randômico.

Sistemas que funcionam baseados em espalhamento de espectro, geralmente caem em uma de duas categorias: saltos de frequência (FH) e sequência direta (DS). Em ambos os casos, a sincronização do transmissor com o receptor é necessária. Ambas as formas podem ser vistas como sendo uma portadora pseudo-aleatória, mas a criação da portadora é realizada sob formas diferentes. O salto de frequência é tipicamente realizado através de chaveamento rápido de sintetizadores de frequência de rápido ajuste em um padrão pseudo-aleatório. Esta forma de espalhamento de espectro não é utilizada pelo CDMA comercialmente. O CDMA utiliza sequência direta, que é em essência a multiplicação de um sinal de comunicação por um pseudo-ruído representado por uma sequência binária bipolar (+ - 1) no transmissor. Uma segunda multiplicação é realizada no receptor para recuperar o sinal original.

No CDMA, cada tempo de bit é distribuído em m pequenos intervalos chamados chips. Tipicamente, existem 64 ou 128 chips por bit. A cada estação é atribuído um único código m-bit ou sequência de chips (sequência binária bipolar). Estas sequências são ditas ortogonais entre si, o que siginifica que o produto interno entre duas sequências ortogonais é sempre zero se as sequências forem diferentes. Para transmitir um bit 1, uma estação envia sua sequência de chips. Para transmitir um bit 0, a estação envia o complemento a um da sequência de chips. Outros padrões não são permitidos.

Isto aumenta a quantidade de informação necessária para ser enviada de b bits/s para mb bits/s, o que só é possível se a banda disponível crescer por um fator de m, dai a classificação de comunicação por espalhamento de espectro. Se estivesse disponível 1MHz de banda para 100 estações, com FDMA cada estação teria 10kHz e poderia transmitir a 10kbps (supondo 1 bit por Hz). Com CDMA, cada estação utiliza a banda inteira de 1MHz, sendo a taxa de chips de 1Mchips/s. Com menos de 100 chips por bit, a banda efetiva por estação é maior para o CDMA, e o problema de alocação de canal está resolvido.

A alta capacidade conseguida com o CDMA ocorre devido a utilização de formas de onda semelhantes a ruído. Para esta abordagem, demonstra-se que a interferência no sinal dos usuários é fundamentalmente alterada. O uso de portadoras semelhantes a ruído, com todos os usuários ocupando o mesmo espectro, torna o ruído efetivo a soma dos sinais de todos os outros usuários. O receptor correlaciona a sua entrada com a portadora de ruído desejada. Isto possibilita o padrão de reuso de frequência utilizado no CDMA, que é mostrado na figura abaixo.

Um dos problemas enfretados por sistemas utilizando o CDMA é o chamado problema "perto-longe", que ocorre devido a estações localizadas perto e longe da estação-base, pois o sistema CDMA supõe que os sinais são enviados com a mesma potência. Isto pode ser solucionado através de um tipo de controle sobre a potência de transmissão, como por exemplo, a estação-base pode enviar comandos de acréscimo e decréscimo da potência de transmissão.

Portanto, conclui-se que existem diversas vantagens na utilização do CDMA como técnica de múltiplo acesso, entre elas a eliminação do mecanismo de alocação de canal e o aumento da eficiência da banda.

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