Ghép kênh là một kỹ thuật được sử dụng để truyền nhiều tín hiệu tương tự hoặc kỹ thuật số qua một liên kết truyền thông như sóng vô tuyến hoặc cáp quang thành một tín hiệu tổng hợp duy nhất. Khi tín hiệu tổng hợp này đến đích, thì nó được tách kênh. Vì vậy, demultiplexer chia tín hiệu trở lại các tín hiệu ban đầu & xuất chúng thành các dòng riêng biệt cho mục đích hoạt động khác. Có nhiều loại kỹ thuật ghép kênh khác nhau như FDM , PDM, TDM , CDM, SDM & WDM . Bài viết này thảo luận về một trong những loại kỹ thuật ghép kênh; ghép kênh phân chia mã hoặc CDM – làm việc với các ứng dụng.
Ghép kênh phân chia theo mã là gì?
Thuật ngữ CDM là viết tắt của “Phân chia mã ghép kênh ” và đó là một kỹ thuật ghép kênh trong đó các tín hiệu dữ liệu khác nhau được hợp nhất để truyền tức thời trên một dải tần số chung. Khi kỹ thuật ghép kênh này được sử dụng để cho phép một số người dùng truyền một kênh liên lạc duy nhất, thì kỹ thuật này được gọi là CDMA hoặc đa truy cập phân chia theo mã.
Sơ đồ ghép kênh phân chia theo mã
Ghép kênh phân chia theo mã chỉ đơn giản là phân bổ một mã duy nhất cho mỗi kênh để mỗi kênh có thể sử dụng phổ tương tự cùng một lúc. CDM sử dụng truyền thông trải phổ trong đó tín hiệu băng thông hẹp được truyền qua dải tần số lớn hơn hoặc qua nhiều kênh khác nhau thông qua phân chia. Nó không hạn chế tần số băng thông hoặc tín hiệu kỹ thuật số, do đó ít bị nhiễu hơn và do đó cung cấp khả năng liên lạc dữ liệu tốt hơn và đường truyền riêng an toàn hơn.
Sơ đồ ghép kênh phân chia mã được hiển thị bên dưới. Hình dưới đây cung cấp cách tất cả các kênh sử dụng đồng thời một tần số tương tự để truyền. CDM sử dụng kỹ thuật trải phổ trong miền truyền thông không dây vì mọi kênh đều được mã hóa sao cho phổ của nó phát trên một khu vực rộng hơn nhiều so với sử dụng bởi tín hiệu gốc.

Mặc dù việc phát sóng phổ có thể bị lỗi từ quan điểm phổ, nhưng đây không phải là trường hợp vì tất cả người dùng truyền cùng một phổ. CDM này thường được sử dụng cho điện thoại di động vì nó linh hoạt hơn trong các tình huống nhiều người dùng.
CDM sử dụng công nghệ trải phổ để ngăn chặn kẻ thù đánh chặn cũng như gây nhiễu đường truyền. Vì vậy, trong trải phổ, tín hiệu dữ liệu được truyền qua một dải tần số nhất định trong phổ tần số được phân bổ. Trải phổ sử dụng băng rộng, các tín hiệu nhiễu rất khó phát hiện, chặn hoặc giải điều chế. Ngoài ra, tín hiệu trải phổ rất khó bị nhiễu so với tín hiệu băng hẹp. Ghép kênh này cũng rất an toàn vì không dễ bị chặn hoặc gây nhiễu tín hiệu trong chế độ xem bản chất được mã hóa của nó.

Trong hệ thống CDM, các thành phần cần thiết như bộ mã hóa và giải mã được đặt ở đầu phát và đầu thu. Bộ mã hóa tại máy phát truyền phổ tín hiệu trên phạm vi rộng hơn nhiều so với băng thông nhỏ nhất cần thiết để truyền qua một mã duy nhất. Vì vậy, bộ giải mã ở máy thu sử dụng một mã tương tự để nén phổ tín hiệu và phục hồi dữ liệu.
Có nhiều phương pháp được sử dụng để mã hóa dựa trên việc nó được hoàn thành trong miền thời gian, miền quang phổ hay cả hai. Các mã được sử dụng là hai chiều trong khi cả thời gian và tần suất đều được quan tâm. Mã miền thời gian bao gồm mã hóa chuỗi trực tiếp cũng như nhảy thời gian. Các mã phổ được thực hiện với pha hoặc biên độ của các thành phần phổ khác nhau.
Hoạt động của ghép kênh phân chia mã là, một bit đơn lẻ có thể được truyền đi bằng cách điều chế một chuỗi các phần tử tín hiệu ở các tần số khác nhau theo một số thứ tự cụ thể. Vì vậy, các tần số khác nhau cho mỗi bit được gọi là tốc độ chip. Nếu một hoặc nhiều bit được truyền ở một tần số tương tự, thì nó được gọi là nhảy tần số . Vì vậy, điều này sẽ xảy ra đơn giản khi tốc độ chip thấp hơn '1' vì đó là tỷ lệ tần số & bit. Máy thu ở phía nhận giải mã số 0 hoặc bit một bằng cách kiểm tra tần số theo đúng thứ tự.
Ghép kênh theo phân chia mã hoạt động như thế nào?
Ghép kênh phân chia mã hoạt động bằng cách gán một chuỗi bit được gọi là mã trải rộng cho mọi tín hiệu để phân biệt tín hiệu này với tín hiệu khác. Mã trải phổ này được hợp nhất với tín hiệu ban đầu để tạo ra một luồng dữ liệu được mã hóa mới, sau đó nó được truyền qua một phương tiện chia sẻ. Sau đó, một demux biết mã có thể truy xuất các tín hiệu ban đầu bằng cách trừ đi mã trải rộng được gọi là phân tán.
CDMA
CDMA là viết tắt của “Đa truy cập phân chia theo mã” và nó là một loại ghép kênh, cho phép nhiều tín hiệu chiếm một kênh truyền đơn và nó tối ưu hóa việc sử dụng băng thông có thể truy cập.
Hệ thống CDMA cực kỳ khác biệt so với ghép kênh theo tần số và thời gian. Vì vậy, trong loại hệ thống này, một nhà điều hành có quyền truy cập vào toàn bộ băng thông trong toàn bộ thời gian. Nguyên tắc cơ bản là các mã CDMA khác nhau được sử dụng để phân biệt giữa những người dùng khác nhau. Công nghệ CDMA này được sử dụng trong các hệ thống điện thoại di động UHF (tần số cực cao) ở băng tần 800 MHz & 1,9 GHz.
Các đặc điểm của CDMA chủ yếu bao gồm những điều sau đây.
- CDMA cho phép một số người dùng kết nối tại một thời điểm xác định và do đó cung cấp dữ liệu nâng cao cũng như khả năng liên lạc bằng giọng nói.
- Trong một hệ thống CDMA, không có giới hạn về số lượng người dùng mặc dù khi số lượng người dùng tăng lên thì hiệu suất sẽ giảm xuống.
- Một hệ thống CDMA loại bỏ tiếng ồn và nhiễu và cải thiện chất lượng của mạng.
- Việc truyền của người dùng có thể được CDMA mã hóa thành các mã riêng biệt và duy nhất để bảo vệ tín hiệu của nó.
- Trong CDMA, toàn bộ quang phổ được sử dụng thông qua tất cả các kênh.
- Tất cả các tế bào trong hệ thống CDMA có thể sử dụng một tần số tương tự.
Ưu điểm và nhược điểm
Các ưu điểm của ghép kênh phân chia theo mã bao gồm những điều sau đây.
- Chất lượng tín hiệu tốt hơn.
- Nó bảo vệ khỏi sự can thiệp và khai thác vì người gửi và người nhận chỉ biết mã lan truyền.
- Nó được bảo vệ nhiều khỏi tin tặc.
- Việc thêm người dùng rất đơn giản và không có giới hạn về số lượng người dùng.
- Băng thông tín hiệu lớn làm giảm pha đinh đa đường.
- Sử dụng hiệu quả phổ tần số cụ thể.
- Phân phối tài nguyên là linh hoạt.
- Nó có hiệu quả cao.
- Nó không cần bất kỳ đồng bộ hóa.
- Trong ghép kênh này, một số người dùng có thể chia cùng một băng thông.
- CDM có khả năng mở rộng.
- Nó tương thích với các loại công nghệ di động khác.
- Nó sử dụng phổ tần số cố định một cách hiệu quả.
- Giảm nhiễu do các từ mã khác nhau được gán cho mỗi người dùng.
- Tính bảo mật được cải thiện, khả năng chống nhiễu và gây nhiễu cũng như sử dụng hiệu quả băng thông. Kỹ thuật trải phổ của CDMA khiến kẻ nghe trộm khó chặn tín hiệu hơn và các mã trải phổ duy nhất giúp nó chống nhiễu và gây nhiễu.
Những nhược điểm của ghép kênh phân chia mã bao gồm những điều sau đây.
- Khi số lượng người dùng tăng lên thì chất lượng dịch vụ tổng thể sẽ bị giảm xuống.
- Vấn đề gần-xa xảy ra.
- Nó cần đồng bộ hóa thời gian.
- Trong CDM, băng thông được truyền của mỗi người dùng được mở rộng hơn tốc độ dữ liệu số của nguồn.
- Tốc độ truyền dữ liệu thấp.
- CDM rất phức tạp.
Các ứng dụng
Các ứng dụng của ghép kênh phân chia theo mã bao gồm những điều sau đây.
- CDM được sử dụng rộng rãi trong cái gọi là truyền thông không dây thế hệ thứ hai (2G) và thế hệ thứ ba 3G. Công nghệ này được sử dụng trong các hệ thống điện thoại di động tần số cực cao (UHF) ở các băng tần 800 MHz và 1,9 GHz. Đây là sự kết hợp giữa chuyển đổi tương tự sang số và công nghệ trải phổ.
- Kỹ thuật mạng CDM được sử dụng để kết hợp một số tín hiệu dữ liệu để truyền đồng thời trên một băng tần chung.
- Ghép kênh này được sử dụng rộng rãi trong truyền thông không dây thế hệ thứ hai và thế hệ thứ ba.
- Nó được sử dụng trong các hệ thống điện thoại di động UHF (tần số siêu cao) trong các băng tần 800 MHz & 1,9 GHz. Vì vậy, đây là sự kết hợp của cả chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số và công nghệ trải phổ.
Q: CDMA được sử dụng như thế nào trong các mạng di động?
Trả lời: CDMA được sử dụng rộng rãi trong các mạng di động 3G và 4G, cũng như trong các mạng cục bộ không dây (WLAN). Công nghệ này cho phép nhiều người dùng chia sẻ cùng một băng tần, giúp tăng dung lượng mạng và mang lại chất lượng cuộc gọi tốt hơn.
Hỏi: CDMA có thể được sử dụng trong truyền thông vệ tinh không?
Đ: Có, CDMA có thể được sử dụng trong truyền thông vệ tinh vì nó cho phép nhiều tín hiệu được truyền đồng thời trên băng thông hạn chế. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến trong các tình huống cần truyền đồng thời một số lượng lớn tín hiệu, chẳng hạn như trong liên lạc vệ tinh.
Hỏi: Sự khác biệt giữa CDMA chuỗi trực tiếp và CDMA nhảy tần là gì?
Trả lời: CDMA chuỗi trực tiếp (DS-CDMA) điều biến sóng mang của tín hiệu bằng cách sử dụng chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên làm mã trải trong khi CDMA nhảy tần (FH-CDMA) truyền tín hiệu trên một tần số khác tại các thời điểm khác nhau và bộ thu sử dụng bước nhảy mẫu để tái tạo lại tín hiệu ban đầu.
Q: CDMA được sử dụng như thế nào trong các mạng di động?
Trả lời: CDMA được sử dụng rộng rãi trong các mạng di động 3G và 4G, cũng như trong các mạng cục bộ không dây (WLAN). Công nghệ này cho phép nhiều người dùng chia sẻ cùng một băng tần, giúp tăng dung lượng mạng và mang lại chất lượng cuộc gọi tốt hơn.
Hỏi: CDMA có thể được sử dụng trong truyền thông vệ tinh không?
Đ: Có, CDMA có thể được sử dụng trong truyền thông vệ tinh vì nó cho phép nhiều tín hiệu được truyền đồng thời trên băng thông hạn chế. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến trong các tình huống cần truyền đồng thời một số lượng lớn tín hiệu, chẳng hạn như trong liên lạc vệ tinh.
Hỏi: Sự khác biệt giữa CDMA chuỗi trực tiếp và CDMA nhảy tần là gì?
Trả lời: CDMA chuỗi trực tiếp (DS-CDMA) điều biến sóng mang của tín hiệu bằng cách sử dụng chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên làm mã trải trong khi CDMA nhảy tần (FH-CDMA) truyền tín hiệu trên một tần số khác tại các thời điểm khác nhau và bộ thu sử dụng bước nhảy mẫu để tái tạo lại tín hiệu ban đầu.
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về phân chia mã ghép kênh - làm việc với ưu, nhược điểm & ứng dụng. Trong CDM, các tín hiệu dữ liệu khác nhau được hợp nhất để truyền đồng thời trên một dải tần số chung. Khi kỹ thuật mạng CDM này được sử dụng để cho phép nhiều người dùng truyền một kênh liên lạc duy nhất, thì công nghệ này được gọi là CDMA hoặc đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA). Đây là một câu hỏi dành cho bạn, FDM là gì?