FDMA, TDMA, and CDMA Multiple Access: Effective Utilization of Bandwidth (2)

Informações suplementares relativas a Acesso múltiplo FDMA, TDMA e CDMA (1) é apresentado a seguir.

< Coluna > Como funciona a multiplexação: FDM, TDM e CDM

São utilizados vários tipos de multiplexagem para a comunicação sem fios, sendo os seguintes alguns dos mais comuns:

- Multiplexagem por divisão de frequências (FDM)
- Multiplexagem por divisão de tempo (TDM)
- Multiplexagem por divisão de código (CDM)

As Figuras 7-1, 7-2 e 7-3 são diagramas conceptuais destas técnicas de multiplexagem, com destaque para as partes do percurso de transmissão delimitadas por linhas tracejadas vermelhas.

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Multiplexagem por divisão de frequência (FDM)

A multiplexagem por divisão de frequências (FDM) é uma tecnologia de multiplexagem que atribui vários fluxos de dados a diferentes bandas de frequência e transmite as bandas de frequência como canais em simultâneo através de uma única via de transmissão.

A Figura 7-1 apresenta um diagrama concetual geral do FDM. No lado do envio, as bandas de frequência atribuídas aos múltiplos fluxos de dados são tratadas como canais, que são enviados através de um único caminho de transmissão utilizando a multiplexagem. Do lado da receção, os fluxos de dados transmitidos são extraídos por dispositivos capazes de selecionar bandas de frequência específicas.
Um exemplo da utilização de FDM para comunicações sem fios é a radiodifusão televisiva digital terrestre no Japão. Existe uma única via de transmissão, o ar, e os sinais que contêm dados de imagem e áudio são transmitidos por várias estações de televisão em diferentes frequências. No lado da receção, o utilizador pode ver os programas de televisão da sua escolha selecionando frequências específicas. O FDM é também utilizado para a radiodifusão analógica.

Multiplexagem por divisão do tempo (TDM)

A multiplexagem por divisão do tempo (TDM) é uma tecnologia de multiplexagem que divide vários fluxos de dados em intervalos de tempo designados por canais e transmite-os na mesma frequência através de um único caminho de transmissão.

A Figura 7-2 apresenta um diagrama concetual geral da TDM. No lado do envio, vários fluxos de dados de um dispositivo são divididos em intervalos de tempo e atribuídos a canais, que são enviados através de um único caminho de transmissão utilizando a multiplexagem. No lado da receção, ao dividir os canais utilizando a mesma temporização que o envio, os dados transmitidos podem ser recebidos por vários dispositivos.
Um exemplo da utilização da TDM para comunicações sem fios é a radiodifusão televisiva na Europa e na América do Norte.

Multiplexagem por divisão de código (CDM)

A multiplexagem por divisão de código (CDM) é uma tecnologia de multiplexagem que mistura com os dados códigos identificadores únicos para cada dispositivo, combina os sinais numa única banda de frequência e, em seguida, transmite os sinais combinados simultaneamente através de uma única via de transmissão.

A Figura 7-3 mostra como funciona o CDM. Os dados são misturados (modulados) com códigos identificadores periódicos que têm uma duração inferior à de um bit de dados para gerar um sinal modulado^{.*8 Os} múltiplos sinais modulados de cada dispositivo são adicionados como estão, multiplexando-os, e os sinais multiplexados são enviados através de um único caminho de transmissão. No lado da receção, cada dispositivo mistura com os sinais multiplexados os códigos identificadores utilizados na modulação para restaurar (desmodular) os dados e extrair os dados transmitidos.
Não há exemplos de utilização do CDM como norma para comunicações sem fios, mas a adoção do esquema de acesso múltiplo relacionado, denominado acesso múltiplo por divisão de código (CDMA), está generalizada.

*Durante a transmissão, a largura de banda de frequência do sinal modulado acaba por ser maior do que a do fluxo de dados original (sinal original). Esta caraterística proporciona vantagens para as aplicações de comunicação, tais como uma maior tolerância ao ruído externo que afecta o caminho de transmissão.

< Coluna > Explicação dos termos FDD-LTE e TD-LTE presentes nas especificações técnicas dos smartphones

O envio e a receção ocorrem simultaneamente durante as comunicações móveis em smartphones ou flip phones e chamadas telefónicas em telefones fixos, sendo utilizado um único canal para a transmissão bidirecional de dados áudio. Esta transmissão bidirecional pode também ser considerada como um tipo de tecnologia de multiplexagem.

Termos como "FDD-LTE" e "TD-LTE" (TDD-LTE é normalmente abreviado para TD-LTE) aparecem frequentemente nas especificações técnicas de produtos como os smartphones. FDD significa "frequency-division duplex" (duplex por divisão de frequência) e TDD significa "time-division duplex" (duplex por divisão de tempo). ^*9 ambos se referem à transmissão bidirecional.
A evolução a longo prazo (LTE), por outro lado, é a norma de telecomunicações do sistema de comunicações móveis de quarta geração (4G), que inclui também o acesso múltiplo (OFDMA no caso da 4G). Por conseguinte, "FDD-LTE" indica tanto a transmissão bidirecional como o esquema de acesso múltiplo utilizado.
É um pouco complicado, mas a transmissão bidirecional não é equivalente à multiplexagem, pelo que é habitual, quando se escreve sobre acesso múltiplo, que utiliza tanto a transmissão bidirecional como a multiplexagem, mencionar as duas separadamente.

*FDD significa "frequency-division duplex" (duplex por divisão de frequências), em que são atribuídas frequências diferentes para o descarregamento (receção de dados pelo dispositivo) e para o carregamento (envio de dados pelo dispositivo), de modo a implementar uma transmissão bidirecional (Figura 8-1).
Por outro lado, TDD significa "time-division duplex" (duplex por divisão do tempo), em que a mesma banda de frequência é utilizada tanto para descarregar como para carregar, os dados de áudio são divididos ao longo do eixo do tempo e o envio e a receção de dados de voz alternam em intervalos muito curtos (da ordem dos milissegundos no caso das chamadas de voz) para implementar a transmissão bidirecional (Figura 8-2). Assim, em rigor, o TDD não permite o envio e a receção simultâneos, embora isso não provoque efeitos sonoros não naturais no caso das chamadas de voz.
A transmissão bidirecional é explicada com mais pormenor em Conhecimentos básicos de comunicação sem fios: Mecanismo sem fios (2).

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