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2.3. Uma Comparação entre as tecnologias de Acesso Múltiplo

É mais fácil entender o CDMA se comparado a outras tecnologias de acesso múltiplo [Motorola]. Os itens seguintes descrevem as diferenças fundamentais entre FDMA, TDMA e CDMA. 

2.3.1. FDMA (Frequency Division Multiple Access)

Diferentes tipos de sistemas celulares empregam diversos métodos de acesso múltiplo. O tradicional sistema celular analógico, assim como os baseados em AMPS (Advanced Mobile Phone Service) e TACS (Total Access Communications System standards), utilizam acesso múltiplo por divisão de freqüência, FDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Freqüência). Canais FDMA são definidos por uma faixa de freqüências de rádio, usualmente expressas em kilohertz (kHz). 

Por exemplo, sistemas AMPS usam fatias de espectro de 30 kHz para cada canal. O NAMPS (Narrowband AMPS) requer somente 10 kHz por canal. Canais TACS tem largura de banda de 25 kHz. Com FDMA, somente um assinante é designado para o canal ao mesmo tempo. Nenhuma outra conversação pode  acessar este canal até que a chamada corrente seja terminada ou até que haja um handoff para outro canal diferente do sistema.

Figura 2.3. FDMA

2.3.2. TDMA (Time Division Multiple Access)

Um método comum de acesso múltiplo empregado nos novos sistemas celulares digitais é o TDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo). 
Sistemas TDMA normalmente iniciam com uma fatia do espectro, chamada de portadora. 
Cada portadora é então dividida em intervalos de tempo (time slots). 
O ponto chave sobre TDMA é que os usuários ainda estão designados a fatias discretas do espectro de RF, mas múltiplos usuários compartilham agora a mesma portadora de RF, utilizando o canal em diferentes intervalos de tempo. 

Um time slot particular é designado a um assinante em uma portadora, o qual somente pode enviar ou receber informação no respectivo intervalo, independente dos outros time slots estarem ou não sendo usados. 
O fluxo de informação não é contínuo para qualquer usuário, e sim enviado ou recebido através de rajadas (bursts). 
Os burts são remontados no receptor e aparentam fornecer som contínuo devido a velocidade do processo e ao respeito ao princípio de Nyquist.

Figure 2.4. TDMA

2.3.3. CDMA (Code Division Multiple Access)

O IS-95 usa uma técnica de acesso múltiplo por espalhamento espectral (spread spectrum) conhecida como Seqüência Direta (Direct Sequence), DS-CDMA. 
Durante uma chamada, um código binário e designado a cada assinante. 
O código DS é um sinal gerado por modulação linear através de seqüências de Ruído Pseudo-aleatório (PN) em banda larga. 
Como resultado, o DS-CDMA utiliza sinais muito mais longos dos que os utilizados nas outras tecnologias. 
Sinais de banda larga reduzem interferência e permitem reuso de freqüência em cada célula. 
Não há divisão no tempo, e todos os usuários usam toda a largura de banda da portadora durante todo o tempo.

Figure 2.5. DS-CDMA 

2.3.4. Ilustração das Diferenças

Para ilustrar as diferenças conceituais entre as técnicas de múltiplo acesso, vamos fazer uma analogia com uma festa internacional. Imaginando um grande salão e um número de pessoas conversando em pares, supõe-se que cada par só tem interesse na própria conversa. Para que estas conversações se apresentem, entretanto, é necessário definir o ambiente para cada uma delas. 

Inicialmente, definindo a analogia ao sistema FDMA, o ambiente seria simulado criando pequenas salas, onde cada par de pessoas pudesse manter sua conversação. Uma vez que esta tivesse terminado, deixariam a sala para que outro par pudesse iniciar outra conversa. 

Num ambiente TDMA, cada uma destas pequenas sala poderia acomodar múltiplas conversas quase simultaneamente. 
Por exemplo, em relação ao IS-54 (TDMA com 3 slots), cada sala conteria até 3 pares de pessoas, com cada par falando em turnos específicos, mesmo que houvesse somente um par na sala. 

Agora, para o CDMA, as pequenas salas não são necessárias. 
Os pares estarão todos no mesmo salão. Se cada par utiliza um idioma diferente, podem usar o ar da sala como portadora de suas vozes e experimentar uma pequena interferência de outros pares. 
A analogia é que o ar é uma portadora de banda larga e os diferentes idiomas representam os códigos designados pelo sistema CDMA. 
Ainda mais, pode-se dizer que há uma filtragem incorporada, pessoas que falam alemão não vão entender virtualmente nada das que falam espanhol. 

Pode-se continuar adicionado pares, cada um falando um idioma diferente até que o ruído de fundo (background noise), interferência de outros usuários, torne extremamente difícil o entendimento entre os pares, a taxa de sobreposição de quadros torna-se muito alta. 
Controlando o volume da voz, intensidade de sinal, de todos os pares para nada mais que o necessário, pode-se maximizar o número de conversações que podem tomar lugar no salão, maximizar o número de usuários por portadora. 

Assim, o número máximo de usuários, ou de canais de tráfego efetivo, por portadora depende da quantidade de atividade que está ocorrendo em cada canal, que é imprecisa. É um conceito de sobrecarga suave (soft overload) quando um usuário adicional é acomodado no sistema ao custo de um pouco mais de interferência para outros usuários.