CDMA Nasıl Çalışır?

CDMA (Code Division Multiple Access) yani Kod Bölmeli Çoklu Erişim, bir çok radyo haberleşme teknolojisinde kullanılan bir kanal erişim metodudur. Bu yazımızda sizler için, haberleşmede 2G'den sonra 3G (W-CDMA) ile yüksek veri hızlarına ulaşmamızdaki temel teknoloji olan CDMA'i inceledik.

A- A+

17.12.2014 tarihli yazı 23726 kez okunmuştur.

Mobil haberleşme teknolojileri tasarlanırken eldeki kaynaklarla mümkün olan en fazla kullanıcının iletişiminin sağlanması amaçlanır. Bunun için farklı çoklu erişim teknikleri geliştirilmiştir. Bunlardan ilk ikisi GSM'de kullanılan Zaman Bölmeli Çoklu Erişim (TDMA) ve Frekans Bölmeli Çoklu Erişim (FDMA)'dir. TDMA'de kullanıcılar tek bir frekansta fakat küçük zaman aralıklarına bölünmüş kanallar üzerinden veri gönderir ve alırlar. FDMA'de ise kullanıcılara veri iletişimi için farklı frekans aralıkları verilmiştir.

Şekil 1: Çoklu Erişim Teknikleri: FDMA, TDMA ve CDMA

►İlginizi Çekebilir: GSM Nasıl Çalışır? | 1. Bölüm

Gelişen dünyada kullanıcı sayısının hızla artmasıyla daha çok kullanıcıya ve daha yüksek veri hızlarında hizmet verebilmek için CDMA teknolojisi geliştirilmiştir. CDMA'de zaman ve frekans kaynaklarını kullanıcılara paylaştırmak yerine kullanıcılara özgün kodlar verilerek aynı frekans ve zamanda veri iletişimi yapmaları sağlanır. Zaman ve frekans kaynakları bölünmediğinden, bugün kullandığımız veri hızlarına ulaşmamız mümkün olmuştur. Bu yönüyle CDMA, 3G teknolojisi W-CDMA'in temelini oluşturur.

CDMA'in Özellikleri Nelerdir ?

►CDMA'de yayılı spektrum tekniği kullanılır. Bu teknikte, sinyal için gerekli olan bant genişliğinin bir kaç katı kadar fazla genişlikte bant genişliği kullanılır. Bu yönüyle CDMA, daha yüksek güvenlikli ve parazitlere karşı daha dirençlidir.

► CDMA'de, dar bant girişimi etkin olarak atılır.

► CDMA sistemlerde, aynı frekans tüm hücrelerde kullanılabilir. Bunun sebebi kanalların kodlara göre oluşturulmasıdır.

► Aynı frekans tekrar tekrar kullanılabildiği için CDMA sistemlerde frekans planlaması yapma gerekliliği ortadan kalkar.

► Araba ile yolculuk ederken ve aynı anda cep telefonu ile konuşurken bir baz istasyonunun kapsama alanından çıkıp diğerine geçeriz. Bu geçişe handover denir. Handover sayesinde hareket halinde olsak bile konuşmaya devam edebiliriz. CDMA sistemlerde konuşmalar esnasında handover (hücreler arası geçiş) daha yumuşak bir şekilde olur ve konuşma esnasında anlaşılmaz. Bu da sinyal kalitesini daha yüksek ve güvenilir kılar.

Şekil 2: CDMA'de Farklı Hücrelerde Aynı Frekansın Kullanımı

CDMA'in Avantajları Nelerdir ?

► Sabit bir frekans spektrumu verimli şekilde kullanılır.

► Kaynaklar esnek şekilde dağıtılır.

► Yüksek bant genişliği sayesinde Multipath Fading (Çok Yollu Sönümlenme)'nin önemli derecede önüne geçilir.

► Kod sistemi sayesinde daha çok kullanıcıya hizmet verilebilir.

► Milyonlarca farklı kod üretilebileceğinden, bu kodları çözmek hackerlar için oldukça zordur. Bu sayede CDMA'in güvenli olduğunu söyleyebiliriz.

► Daha iyi sinyal kalitesine sahiptir.

► Konuşma esnasında handoverlar farkedilmez.

CDMA'in Dezavantajları Nelerdir ?

►Kullanıcı sayısı arttıkça hizmet kalitesi düşer.

►Aynı kanalda iletilen farklı kullanıcıların verileri birbirleri üzerinde ufak bozulmalar oluşturabilir. Buna self-jamming denir.

►Seyahat eden kullanıcılar baz istasyonlarına olan mesafelerine bağlı olarak baz istasyonları tarafından farklı güç seviyelerinde alınabilirler. Bu, istasyona yakın olan kullanıcıların uzak olanlar üzerinde bozucu bir etki oluşturmasına neden olur. Buna Near-far problem, yani yakın-uzak problemi denir. Günümüzde bu problem farklı yöntemler kullanılarak çözülmüştür.

Şekil 3: CDMA'de Sinyallerin Kodlar ile Ayrılması

CDMA'in Çalışma Mantığı Nasıldır?

Her kullanıcıya atanan özgün kodları bir dil olarak düşünebiliriz. Kullanıcılar aynı kanal üzerinde farklı diller ile konuşurlar. Aynı kod sadece birbiriyle iletişimde olan iki kullanıcıda vardır; yani konuştuğumuz dili sadece hattın diğer ucundaki kullanıcı bildiği için diğer kullanıcıların konuşmaları gürültü olarak algılanır ve filtrelenir.

CDMA'de kullanılacak kodların seçimi, sistemin performansı açısından çok önemlidir. Aynı kanal içerisinde farklı kodlarla iletilen veriler arasındaki ayrım ne kadar fazlaysa, alıcının doğru veriyi doğru şekilde alma ihtimali o kadar fazla olur. Bu ayrım ortagonal kodlar ile sağlanır.

CDMA'de kodlama mantığını anlatan bir örneği aşağıdaki videoda izleyebilirsiniz.

GSM vs IS-95 (cdmaOne)

FDMA ve TDMA kullanan 2G standardı GSM (Global System for Mobile Communications)'dir. CDMA üzerine kurulu olan 2G standardı ise IS-95'tir. IS-95'in marka adı cdmaOne'dır. Bir çok yazı ve makalede CDMA ve GSM'in karşılaştırıldığını görüyoruz ancak bu teknik olarak yanlıştır. GSM bir haberleşme standardı olduğu için onu başka bir haberleşme standardı olan IS-95 ile karşılaştırmak doğru olandır.

Şekil 4 : GSM ve cdmaOne

►İlginizi Çekebilir: Jammer (Sinyal Bozucu) Nasıl Çalışır?

GSM teknolojisinde, kullanıcıların verileri SIM kartta saklanır. Kullanıcı telefonunu değiştirmek isterse, SIM kartını yeni telefonuna takarak kullanmaya devam eder.

Şekil 5: SIM Kart

►İlginizi Çekebilir: SIM Kart Nasıl Çalışır?

IS-95'te ise telefon değiştirmek biraz daha zordur. Bu teknolojiyi kullanan telefonlarda SIM kart kullanılmaz. Kullanıcıya ait veriler telefonda saklanır. Kullanıcı telefon değiştirmek istediğinde bağlı operatör ile iletişime geçmesi gerekmektedir. Operatörler tüm telefon modelleri ile uyumlu olmadığından, yeni kullanacağı telefon, bağlı olduğu operatöre uyumlu olmak zorundadır.

cdmaOne dünyada sadece Amerika'da kullanılmakta olup, dünya genelinde kullanım oranı %10-15'tir. GSM ise dünyada %80-85 kullanım oranına sahiptir.

Kaynak:

►Wisegeek
►Gizmodo
►Wikipedia