Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA)
O que é CDMA?
Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA, em inglês, Code Division Multiple Access) é um método fundamental de acesso a canal usado em telecomunicações. Diferentemente de seus contrapartes, como Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA) ou Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência (FDMA), que alocam faixas de tempo ou bandas de frequência distintas para usuários individuais, o CDMA possibilita que múltiplos transmissores transmitam informações simultaneamente sobre um único canal de comunicação. Essa capacidade distinta de compartilhar a mesma banda de frequência sem encontrar interferência torna o CDMA indispensável em vários domínios, incluindo padrões de telefonia móvel, sistemas GPS e comunicações via satélite.
Tecnologias Centrais Impulsionando o CDMA
No cerne da tecnologia CDMA está a tecnologia de espectro espalhado, que distribui eficientemente as frequências entre os usuários. Esta técnica dispersa a energia do sinal por uma largura de banda ampla, reduzindo a interferência e melhorando a robustez do sistema. Um esquema de codificação distintivo, um código ou sequência de espalhamento, distingue os sinais dos usuários, permitindo a separação deles no receptor.
Esses códigos possuem propriedades matemáticas únicas que garantem a independência do sinal. As informações do usuário são multiplicadas pelo código de espalhamento, espalhando-se por uma faixa de frequência abrangente. O mesmo código é posteriormente usado no receptor para desespalhar o sinal e isolar as informações do usuário pretendido.
Otimização de Largura de Banda
O CDMA otimiza a largura de banda disponível ao capitalizar toda a gama de frequências alocada para comunicação. Em contraste com o FDMA, onde cada usuário recebe uma faixa de frequência dedicada, o CDMA permite que todos os usuários transmitam simultaneamente, utilizando todo o espectro de frequência. Esta utilização eficiente de largura de banda acomoda uma capacidade maior de usuários concorrentes, tornando o CDMA uma escolha atraente para sistemas de comunicação caracterizados por alta densidade de usuários.
Técnicas de Modulação e Aplicações
Vários esquemas de modulação são empregados no CDMA para reforçar a robustez e eficiência do sistema. Esses esquemas determinam o método pelo qual as informações são codificadas no sinal portador para transmissão.
Esquemas comumente utilizados incluem:
| Técnica de modulação | Descrição | Principais características | Aplicativos comuns |
|---|---|---|---|
| BPSK (chaveamento de deslocamento de fase binária) | Modula a fase do sinal da portadora para transmitir dados, com duas fases representando os binários 0 e 1 | Simples e robusto contra ruídos Menos eficiente em termos de largura de banda em comparação com esquemas de ordem superior | Comunicação via satélite RFID e NFC Aplicativos de baixa largura de banda |
| QAM (Modulação de amplitude em quadratura) | Combina modulação de amplitude e fase para transmitir vários bits por símbolo, permitindo taxas de dados mais altas | Maior eficiência espectral Mais complexo, exigindo melhor relação sinal/ruído | Modem a cabo e banda larga Transmissão de TV digital Serviços de Internet de alta velocidade |
| OFDM (multiplexação por divisão de frequência ortogonal) | Divide a largura de banda disponível em várias subportadoras, cada uma transportando uma parte dos dados, para melhorar a eficiência e reduzir a interferência | Maior eficiência espectral Mais complexo, exigindo melhor relação sinal-ruído | Redes móveis 4G LTE e 5G Internet sem fio e de banda larga Transmissão digital (DAB, DVB) |
Aplicação do CDMA em Diversos Domínios
O CDMA alcançou uma ampla utilização em vários domínios, remodelando paisagens de comunicação e aprimorando capacidades de navegação.
Padrões e Evolução da Telefonia Móvel
O CDMA contribuiu significativamente para a evolução dos padrões de telefonia móvel. Padrões iniciais como o IS-95 (cdmaOne) ofereceram capacidade aprimorada e qualidade de chamada em comparação com sistemas analógicos. A subsequente evolução para o CDMA2000 introduziu taxas de dados mais altas e lançou as bases para os padrões 3G como o W-CDMA. No entanto, com o advento do 5G, os operadores de redes móveis estão eliminando o CDMA em favor de tecnologias mais novas.
GPS e Comunicações via Satélite
O CDMA encontra aplicações na tecnologia do Sistema de Posicionamento Global (GPS) e em comunicações via satélite.
- GPS: O CDMA possibilita a transmissão simultânea de sinais de múltiplos satélites, assegurando informações de posicionamento precisas para receptores GPS em todo o mundo.
- Comunicações via Satélite: O CDMA otimiza a largura de banda, permitindo que múltiplos usuários transmitam dados simultaneamente, assegurando comunicações eficientes.
Espectro Espalhado e Processo de Modulação
No processo de modulação do CDMA, um sinal CDMA é criado ao multiplicar o sinal de informação do usuário com um código de espalhamento. Essa ação dispersa a energia do sinal por uma faixa de frequência mais ampla e melhora a resiliência contra interferências.
A seleção do código de espalhamento e do esquema de modulação é personalizada para atender aos requisitos específicos do sistema, garantindo desempenho e confiabilidade ótimos.
Desafios nos Sistemas CDMA
Um dos desafios nos sistemas CDMA é a transmissão assíncrona. Isso exige o uso de sequências pseudo-aleatórias para sincronizar os sinais recebidos e distinguir entre os usuários.
Adicionalmente, o problema de perto-longe surge quando os usuários estão em distâncias variadas da estação base, levando a discrepâncias nas forças dos sinais. Sistemas CDMA mitigam essa questão através de técnicas de controle de potência.
O controle eficaz da força do sinal é imperativo nos sistemas CDMA para prevenir interferências e otimizar a capacidade do sistema. Transmissores CDMA empregam algoritmos de controle de potência para regular a potência de transmissão baseada na força do sinal recebido. Isso minimiza interferências e melhora a eficiência geral do sistema.
Referências
- Torrieri, Don (2018). Principles of Spread-Spectrum Communication Systems, 4th ed.
- Stuber, Gordon L. (2017). Principles of Mobile Communication, 4th ed.
- Robert Price (28 de julho de 1982). “Oral-History: Claude E. Shannon”. Engineering and Technology History Wiki.
- Code-division multiple access – Wikipedia
- What is CDMA (Code-Division Multiple Access)?
- What is CDMA and How Does it Work?