1 січня 2025 року – дата припинення використання радіотехнології «Цифровий стільниковий радіозв’язок CDMA-800» відповідно до Плану розподілу і користування радіочастотним спектром в Україні.
Закінчилася 30-літня історія використання технології CDMA-800 у мобільному зв’язку.
Історія появи і розвитку технології з множинним доступом на основі кодового розділення каналів CDMA (Code Division Multiple Access) характерна для України і країн Східної Європи 90-х років. Перші ліцензії на використання частот для технології GSM-900 і технології CDMA-800 були надані майже одночасно (1995 і 1996 р.р.). В умовах тодішнього консервативного розподілу частот в Україні майже увесь діапазон 900 МГц залишався зайнятим засобами повітряної радіонавігаційної служби (ПРНС) і технологія CDMA-800, для якої смуги частот, хоча і не узгоджувались з гармонізованими в Європі частотами, але були відносно вільними - виступала як альтернативна на той час до технології GSM.
До того ж, системи зв’язку CDMA мають переваги суто технологічного характеру поряд із системами GSM.
При технології CDMA повністю використовується увесь частотний і часовий ресурс кожним із каналів. А відрізняються ці канали, завдяки чому і відбувається їх розділення (розрізнення), тим, що кожен канал має свій код – свою, так би мовити, «іноземну мову», що є «зрозумілою» лише цьому окремому каналу.
Код, який і є тією «мовою» – адресна кодова послідовність – формується, зокрема, по закону функцій Уолша.
Згідно із законом функцій Уолша, використовуються послідовності, завдяки яким відбувається пряме розширення спектру в технології CDMA. Таким чином, корисний вузькосмуговий сигнал кодується, помножуючись на функцію Уолша в блоці множення, «розширюється» при кодуванні (модуляції) і передається як широкосмуговий на шляху свого поширення і «звужується» при демодуляції в кінцевій точці прийому. А вузькосмугова потужна завада, що може траплятися на шляху поширення, навпаки «розмазується» по спектру при тій же демодуляції корисного сигналу.
Ще однією особливістю – цікавинкою системи CDMA – є те, що абонентський термінал випромінює тільки на інтервалах активності мови, а це складає лише близько 30% тривалості розмови.
У свій час CDMA мав суттєві переваги перед існуючими на той час технологіями саме завдяки своїм особливостям:
- оскільки в технології інформація розподілена по широкому спектру – сигнал складно виявити і «прослухати»;
- повторне використання частотних каналів у сусідніх стільниках у порівнянні з іншими технологіями надавало більшої ємності мережам CDMA;
- суттєво менше необхідне співвідношення сигнал/шум надавало можливості більшого територіального рознесення між базовими станціями;
- екологічна безпека за рахунок використання менших потужностей випромінювання базових та абонентських станцій;
- м’який «хендовер», тобто перехід в стільниках, без помітної втрати якості зв’язку.
У тому числі та завдяки цим особливостям технології відбувалося стрімке зростання числа регіональних операторів. Їх загальна кількість за весь період використання технології сягала 18-ти.
У 2000-х роках система CDMA отримує подальший розвиток в частині підвищення швидкості передачі даних до 3,1 Мбіт/с у прямому каналі і до 1,8 Мбіт/с у зворотному каналах (CDMA2000 1X EV-DO Rev. A), чим вже відповідала вимогам технології 3G (WCDMA) щодо застосувань Інтернету. А остання модернізація системи (Rev. В) дозволяла об’єднувати частотні канали (до 15-ти) і отримувати швидкість передачі даних до 73 і 27 Мбіт/с, відповідно, у прямому і зворотному каналах.
У 2015 році мобільні оператори в Україні отримують ліцензії на використання частот у діапазоні 2 ГГц для технології 3G UMTS (WCDMA) і починають конкурувати на ринку широкосмугового доступу, надаючи більш широкий спектр послуг зв’язку як голосових, так і передачі даних. В операторів з’являються нові можливості використання всіх діапазонів частот, доступних для технологій 2G і 3G, об’єднуючи послуги. Саме з метою ефективного використання спектру, як державного ресурсу, розпочався процес рефармінгу смуг частот у діапазоні 900 МГц, який зачепив і оператора СDMA-800 через появу завад для GSM у сусідніх смугах частот навколо частоти 880 МГц (діапазон E-GSM).
Одночасно сусідні країни, які ще раніше впровадили 3G у діапазоні 900 МГц, розпочали подавати претензії щодо завад від мереж СDMA-800 в прикордонних з Україною районах, тому що саме CDMA-800 не підпадав під європейський розподіл спектру. З метою пом’якшення завадових ситуацій між Україною та сусідніми державами були укладені координаційні угоди, які значною мірою обмежували потужність базових станцій СDMA-800, для мінімізації завадового впливу, чим погіршили покриття, обмежили доступ до технології і зумовили кризу у розвитку мереж CDMA-800.
Історично в Україні виникла ситуація, коли смуга передавання базових станцій (БС) технології CDMA-800 стала сусідньою зі смугою приймання базових станцій технології E-GSM. Зазвичай, всі базові станції розташовані на дахах будівель або на щоглах та баштах і мають у своєму складі антени з високими коефіцієнтами підсилення (до 15-18 дБ). Тобто, в більшості випадків між антенами БС різних радіотехнологій існує пряма видимість з сумарним коефіцієнтом підсилення антен на радіолінії до Ga1+a2 = 36 дБ. Необхідно відмітити, що передавачі радіоелектронних засобів мають певні рівні позасмугових та побічних випромінювань, які можуть потрапляти в смугу приймання БС сусідньої радіотехнології та, з урахуванням високих значень Ga1+a2 та малих відстаней між БС, створювати неприпустимі завади. Крім того, високі значення рівнів сигналів на вході приймачів БС радіотехнології E-GSM від передавачів БС радіотехнології CDMA-800 можуть призвести до виникнення в приймачі інтермодуляційної завади та завади блокування. У таких випадках для уникнення завад потрібно використання фільтрів, які б дали змогу з одного боку створити необхідне затухання випромінювання передавачів БС CDMA-800 в смузі прийому БС E-GSM для придушення позасмугових та побічних випромінювань, а з другого - створити затухання в приймачах БС E-GSM в смузі передавання БС CDMA-800 з метою зменшення рівнів сигналів в приймачах БС E-GSM для уникнення явища інтермодуляції та блокування.
У 2019-2020 роках в УДЦР була виконана спеціальна науково-дослідна робота, за результатами якої були розроблені наступні вимоги до БС радіотехнологій CDMA-800 та E-GSM для беззавадової роботи обох радіотехнологій:
- створення захисного частотного інтервалу між смугою передавання БС радіотехнології CDMA-800 та смугою приймання БС радіотехнології E-GSM шириною не менш ніж 2.85 МГц;
- обмеження рівнів небажаних (позасмугових та побічних) випромінювань БС радіотехнологій CDMA-800 величиною -86 дБм/100кГц в смузі частот 882 – 915 МГц;
- використання (за необхідністю) в приймальних трактах БС радіотехнології E-GSM додаткових фільтрів з величиною загасання не менш ніж 43 дБ в смузі частот 869 – 879.15 МГц.
Окрім цього, в результаті проведення лабораторних досліджень були розраховані норми просторового рознесення між БС CDMA-800 та БС E-GSM. На великих відстанях БС CDMA-800 та БС E-GSM можуть працювати без захисного частотного інтервалу та застосування додаткових фільтрів. А також були розроблені технічні рекомендації для вирішення конфліктних ситуацій в разі виникнення завад.
Важливим практичним результатом проведених досліджень стало розуміння того, що для забезпечення беззавадової роботи радіоелектронних засобів в деяких випадках стає необхідним припинення роботи несумісних радіотехнологій у суміжних смугах частот, або, коли це можливо, зниження їх завадового впливу до мінімального рівня.
Використання додаткових фільтрів з високою крутизною скатів амплітудно-частотних характеристик (Рис.1. та Рис.2) в трактах передавання та приймання БС (вимоги до характеристик таких фільтрів опосередковано були навіть внесені відповідним записом до Плану розподілу і користування РЧС в Україні), виготовлених на підприємствах України, дозволяло забезпечити виконання умов ЕМС між радіотехнологіями CDMA-800 і E-GSM навколо частоти 880 МГц.
Рис.1. АЧХ модифікованого фільтру дуплексера БС CDMA800 у смузі частот 869-880 МГц;
Рис.2. АЧХ додаткового фільтру захисту приймача Е-GSM
у смузі 869-880 МГц з граничною частотою 882 МГц.
Майже 30-літня історія СDMA-800 в Україні завершується у мобільному зв’язку.
Але сама технологія СDMA не припинила своє існування. Саме завдяки своїм перевагам перед іншими технологіями, на які наголошувалося у статті, вона широко застосовується нині у Глобальній навігаційній системі GPS, в мережах малопотужних застосувань, як прообраз одної з перших еко-систем в галузі телекомунікацій і деяких інших.
Ну що ж! Дякуємо тобі, CDMA! До зустрічі і до зв’язку в інших застосунках.
Володимир Корсун
к.т.н.
Але реально це буде у найкращому випадку щось рівня пізнього 3г.
