Code Division Multiple Access


Code Division Multiple Access

Code division multiple access (abrégé en CDMA, la commission générale de terminologie et de néologie propose le terme accès multiple par répartition en code, abrégé en AMRC), est un système de codage des transmissions, utilisant la technique d'étalement de spectre. Il permet à plusieurs liaisons numériques d'utiliser simultanément la même fréquence porteuse.

Il est appliqué dans les réseaux de téléphonie mobile dans le segment d'accès radio, par plus de 275 opérateurs dans le monde surtout en Asie et en Amérique du nord et au Cameroun. Il est aussi utilisé dans les télécommunications spatiales, militaires essentiellement, et dans les systèmes de navigation par satellites comme le GPS, Glonass ou Galileo.

Dans le domaine des services mobiles, la norme CDMA2000 utilise CDMA. Celle-ci permet aux opérateurs de proposer à leurs abonnés notamment des services d'accès à Internet à haut débit via la norme Evolution-Data Optimized (EV-DO). À la fin de 2007, avec 3,1 milliards d'abonnés à l'échelle mondiale (contre seulement 431 millions d'abonnés utilisant une norme à base de CDMA), la norme GSM est dominante sur le marché des services de base 2G/2.5G. En revanche la technologie CDMA 2000 continue d'être la technologie de services mobiles 3G la plus déployée avec une part de marché d'environ 70 % (contre 29 % pour l'UMTS/W-CDMA/HSDPA)[réf. nécessaire].

Sommaire

Utilisation commerciale

CDMA-2000 (Code Division Multiple Access) est une évolution du système CDMAOne utilisé aux États-Unis d'Amérique. Il permet des débits allant théoriquement jusqu'à 2 Mbit/s.

Le standard CDMA-2000 est fondé sur l'interface radio CDMA développé à l'origine par l'armée Américaine.
CDMA-2000 est développé par le 3GPP2 (3rd Generation Partnership Project #2) qui regroupe la TIA en Amérique, L'ARIB, le CWTS et TTA en Asie Pacifique et le forum international TTC.

L'ETSI Européen ainsi que le T1P1 américain n'en font pas partie et se concentrent uniquement sur l'UMTS.

Le CDMA-2000 est un standard américain TIA sous la référence IS-2000.

Selon le CDMA development Group, à la fin 2007, 275 opérateurs dans plus de 100 pays ont déployé (ou sont en train de déployer) des services de téléphonie mobile utilisant la technique CDMA dans les bandes de fréquences de 450, 700, 800, 1 700, 1 900 et 2 100 MHz[1]. Les premiers services commerciaux CDMA sont apparus en 1996 et les premiers services CDMA 3G ont rapidement suivi (dès le début des années 2000). La migration de la 2G/2.5G à la 3G en CDMA ne présente pas de barrière économique aussi importante que pour le GSM (par exemple il n'a pas été nécessaire d'investir dans de nouvelles stations de base). Ayant réussi à rentrer dans la fenêtre de marché, la norme CDMA2000 est à la fin de 2007 dominante sur le marché des services mobiles 3G au niveau mondial (environ 70 % de part de marché selon le rapport Infonetics Research[2]). Il y a environ 418 millions d'abonnés CDMA2000, dont plus de 90 millions d'utilisateurs EV-DO.

Nombre d'abonnés cdmaOne et CDMA2000 au 31 décembre 2007 :

  • Total mondial : 431 100 000
  • Région Asie - Pacifique : 210 800 000. Les grands opérateurs déployant la technologie CDMA2000/EV-DO comprennent notamment Au by KDDI, SK Telecom, Reliance Infocomm, China Unicom
  • Région Amérique du Nord : 137 500 000. Le nombre total d'abonnés aux services data mobiles[3] est évalué à 2 millions, dont 3 % (64 000) avec la technologie W-CDMA/HSDPA et 97 % (2 millions) avec la technologie CDMA2000/EV-DO. Les grands opérateurs déployant la technologie CDMA2000/EV-DO comprennent notamment Verizon, Sprint, Bell Canada, Telus, …
  • Région Caraïbe & Amérique Latine : 69 200 000
  • Région Europe, Moyen Orient & Afrique : 13 600 000

Chiffre d'affaires des opérateurs en 2007 avec les services CDMA2000/EV-DO au niveau mondial : 2,5 milliards de dollars

  • 47 % dans la région Asie-Pacifique
  • 44 % en Amérique du Nord

Alors que le CDMA et CDMA-2000 étaient des systèmes de répartition en mode circuits, l'introduction du mode paquet et l'élargissement du spectre ont débouché sur le Wideband-CDMA (W-CDMA), couche physique du standard UMTS.

Origines

C'est une actrice hollywoodienne, Hedy Lamarr, aidée de George Antheil, qui est à l'origine de ce système, en déposant un brevet en 1941. Ils proposaient cette technique pour que le guidage radio de torpilles ne puisse être intercepté par l'ennemi. Cependant, l'armée américaine a attendu que le brevet expire pour l'exploiter[4].

Qualcomm a été le premier à développer cette technologie. En 1993, elle est adoptée par la Telecommunication Industry Association. Plus tard elle est améliorée et affinée par Ericsson.

Autres techniques de multiplexages

Pour la téléphonie mobile, deux autres techniques sont envisageables pour faire passer plusieurs canaux de communication sur la même fréquence porteuse : le multiplexage temporel (TDMA, pour Time Division Multiple Access, la commission générale de terminologie et de néologie propose le terme « Accès multiple à répartition dans le temps », abrégé en « AMRT »), le multiplexage de fréquence (FDMA, pour Frequency Division Multiple Access, la commission générale de terminologie et de néologie propose le terme Accès multiple par répartition en fréquence, abrégé en « AMRF »).

La norme GSM ne recourt pas au CDMA, mais aux deux autres techniques.

CDMA et étalement de spectre

Développé dans les années 1980 pour les communications par satellite, le CDMA consiste à « étaler le spectre » au moyen d'un code alloué à chaque communication. Le récepteur utilise ce même code pour démoduler le signal qu'il reçoit et extraire l'information utile. Le code lui-même ne transporte aucune information. L'opération nécessite d'importantes capacités de calcul, donc des composants plus coûteux pour les terminaux grand public. En revanche, les opérateurs ont recours au CDMA pour les liaisons par satellite de leur réseau fixe.

Il existe deux manières d'étaler le spectre :

  • Séquence directe : chaque bit d'information est remplacé par une série de bits, que nous appellerons code; cette série est extraite d'une séquence pseudo-aléatoire. Imaginons un débit R de 10 kbit/s nécessitant une bande passante de 10 kHz. En remplaçant chaque bit par son code (disons 10 bits par code), on multiplie le débit transmis par 10, ce qui donne 100 kbit/s. Le fait de transmettre 10 fois plus vite élargit donc le spectre transmis dans un rapport 10. Concrètement, on augmente le débit des transmissions, mais le débit d'information utile est inchangé après décodage.
  • Évasion ou Saut de fréquence : on utilise N fréquences pour une communication. Le choix des fréquences se fait selon un modèle prédéfini à l'avance (afin de permettre au récepteur de récupérer la communication). On dit que le FH est lent si l'on change de fréquence après l'envoi d'au moins un symbole, ou rapide si l'on change de fréquences durant l'envoi d'un symbole.

Notes et références

  1. Source : revue « Mobile Leader », édition de printemps 2008 [1][PDF]
  2. Infonetics Research, « Mobility: Broadband, Phones, Subscribers, and Services; Biannual Worldwide Market Share and Forecasts ». 7,2 millions d'abonnés aux services data mobiles à la fin 2007. 71 % (5,1 millions) sont sur CDMA2000/EV-DO et 29 % (2,1 millions) sont sur W-CDMA/HSDPA ; Prévision : 143,6 millions d'abonnés en 2011 (forte accélération) ; La technologie WCDMA/HSDPA deviendra dominante en termes de nombre d'abonnés large bande mobiles vers fin 2010, avec une croissance annuelle de 292 %, comparée à une croissance de 192 % pour la technologie CDMA/EV-DO
  3. Source : infonetics research, mars 2008
  4. IEEE - Hedy Lamarr, 1914 - 2000

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