कोड डिवीजन मल्टीपल एक्सेस (CDMA) प्रौद्योगिकी ने दशकों तक मोबाइल संचार की प्रक्षेपवक्र को आकार दिया है, जो 3G नेटवर्क के एक नींव के स्तंभ में एक आला सैन्य-व्युत्पन्न स्प्रे-स्पेक्ट्रम अवधारणा से विकसित हुआ है और अब 5G इन्फ्रास्ट्रक्चर के विरासत तत्व में शामिल है। पांचवीं पीढ़ी के सिस्टम के साथ अपने एकीकरण के लिए शुरुआती विकास से CDMA की यात्रा को समझना क्षमता बढ़ाने, सुरक्षा में सुधार लाने और कभी-तेज डेटा सेवाओं को सक्षम करने के लिए निरंतर इंजीनियरिंग प्रयासों को प्रकट करता है। यह लेख CDMA के विकास के पूर्ण चाप का पता लगाता है, इसकी तकनीकी अंडरपिनिंग की जांच करता है, और बताता है कि यह कैसे इसके सिद्धांत आज के उन्नत वायरलेस नेटवर्क में बने रहे हैं।

सीडीएमए का प्रारंभिक विकास

CDMA की जड़ें स्प्रेड स्पेक्ट्रम प्रौद्योगिकी में झूठी हैं, जो मूल रूप से जैमिंग और अवरोधन का विरोध करने के लिए द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान सैन्य संचार के लिए विकसित की गई थी। 1980 के दशक में, क्वालकॉम और अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं ने सिविलियन सेलुलर नेटवर्क के लिए इन तकनीकों को अनुकूलित करना शुरू किया। प्रमुख सफलता यह एहसास था कि प्रत्येक उपयोगकर्ता को एक अद्वितीय छद्म-रैंडम कोड सौंपकर, एकाधिक उपयोगकर्ता एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप किए बिना एक ही आवृत्ति बैंड पर एक साथ संचारित हो सकते थे - पहले की आवृत्ति-डिवीजन (FDMA) और टाइम-डिवीजन (TDMA) योजनाओं से एक स्टार प्रस्थान।

स्प्रेड-स्पेक्ट्रम फंडामेंटल

CDMA प्रत्यक्ष अनुक्रम फैल स्पेक्ट्रम (DSSS) को रोजगार देता है, जहां प्रत्येक उपयोगकर्ता के डेटा संकेत को ट्रांसमिशन से पहले एक उच्च दर वाले प्रसार कोड द्वारा गुणा किया जाता है। यह सिग्नल को एक विस्तृत बैंडविड्थ में फैलता है, जिससे यह संकीर्ण हस्तक्षेप के लिए प्रतिरोधी हो जाता है और अंतर्निहित सुरक्षा प्रदान करता है। रिसीवर पर, उसी कोड का उपयोग संकेत को हटाने के लिए किया जाता है, मूल डेटा को पुनर्प्राप्त करता है जबकि अन्य उपयोगकर्ताओं के कोड शोर के रूप में दिखाई देते हैं। यह प्रक्रिया कई उपयोगकर्ताओं को समान आवृत्ति चैनल को साझा करने की अनुमति देती है, नाटकीय रूप से बढ़ती वर्णक्रमीय दक्षता।

तकनीकी नवाचार

प्रारंभिक सीडीएमए सिस्टम में महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ा: पावर कंट्रोल ( निकट-फर समस्या), कोड सिंक्रनाइज़ेशन और हार्डवेयर जटिलता। क्वालकॉम के इंजीनियरों ने तेजी से, बंद लूप पावर कंट्रोल को लागू करके निकट-फर समस्या को हल किया जो प्रति सेकंड ट्रांसमीटर शक्ति को सैकड़ों गुना समायोजित करता है। उन्होंने कुशल कोड जनरेशन और अधिग्रहण एल्गोरिदम भी विकसित किया। इन नवाचारों ने वाणिज्यिक सीडीएमए को व्यवहार्य बनाया, जिससे पहले सीडीएमए-आधारित सेलुलर मानक - आईएस-95 (जिसे सीडीएमए वन के रूप में भी जाना जाता है) - जिसे 1993 में अंतिम रूप दिया गया था।

दत्तक और विस्तार: CDMA2000 की वृद्धि

1990 के दशक और 2000 के दशक के अंत में, सीडीएमए प्रौद्योगिकी को संयुक्त राज्य अमेरिका में वेरिज़ोन और स्प्रिंट जैसे प्रमुख वाहकों द्वारा अपनाया गया था, साथ ही दक्षिण कोरिया, जापान और अन्य बाजारों में ऑपरेटरों के रूप में भी। IS-95 नेटवर्क ने पुराने एनालॉग और TDMA सिस्टम की तुलना में बेहतर आवाज गुणवत्ता और क्षमता प्रदान की, जो एक प्रतियोगी बढ़त हासिल कर रहा है।

IS-95 से CDMA2000 1x और EV-DO तक

विकास मानकों के CDMA2000 परिवार के साथ जारी रहा, जिसमें आवाज और कम गति डेटा के लिए CDMA2000 1x (1xRTT) शामिल था, और बाद में CDMA2000 1xEV-DO (Evolution-Data Optimized) उच्च गति डेटा सेवाओं के लिए। CDMA2000 1x ने 153 kbps डेटा दरों की पेशकश की, जबकि EV-DO Rev. एक ने 3.1 एमबीपीएस डाउनस्ट्रीम के माध्यम से धकेल दिया। इन नेटवर्कों ने मोबाइल इंटरनेट अनुभवों की पहली पीढ़ी को सक्षम किया: ईमेल, सरल वेब ब्राउज़िंग और चित्र संदेश। प्रौद्योगिकी ने स्प्रेड-स्पेक्ट्रम सिद्धांत पर आधारित मजबूत और प्रमाणीकरण प्रोटोकॉल के माध्यम से सुरक्षा में सुधार किया।

CDMA2000 बनाम WCDMA

CDMA2000 (उत्तर अमेरिकी / एशियाई CDMA पथ) और WCDMA (Wideband CDMA) के बीच अंतर करना महत्वपूर्ण है, जिसका उपयोग UMTS में किया जाता है)। जबकि दोनों CDMA-आधारित हैं, WCDMA एक व्यापक 5 मेगाहर्ट्ज चैनल का उपयोग करता है और इसे जीएसएम परिवार द्वारा 3G विकास पथ के रूप में अपनाया गया था। WCDMA प्रमुख वैश्विक 3G मानक बन गया, जबकि CDMA2000 अमेरिका और एशिया के कुछ हिस्सों में मजबूत रहा। यह विभाजित प्रतिस्पर्धी परिदृश्य के आकार का है और बाद में प्रभावित हुआ कि कैसे वाहक 4G LTE और 5G तक चले गए।

4G और LTE के लिए संक्रमण

3G CDMA नेटवर्क से 4G LTE तक की चाल ने एयर इंटरफेस प्रौद्योगिकी में एक मूलभूत बदलाव का प्रतिनिधित्व किया। LTE ने डाउनलिंक के लिए वर्तनीय आवृत्ति-डिवीजन एकाधिक पहुँच (OFDMA) का उपयोग किया और CDMA के बजाय अपलिंक के लिए एकल वाहक FDMA (SC-FDMA)। यह परिवर्तन उच्च चोटी डेटा दरों की आवश्यकता से प्रेरित था, व्यापक बैंडविड्थ में बेहतर वर्णक्रमीय दक्षता और अधिक लचीला शेड्यूलिंग। हालांकि, CDMA के प्रभाव ने रात भर गायब नहीं किया।

बैकवर्ड संगतता और दोहरी मोड डिवाइस

संक्रमण के दौरान, वाहक जो CDMA2000 (जैसे, Verizon, स्प्रिंट) में भारी निवेश किया था, ने आवाज और विरासत डेटा के लिए मौजूदा CDMA नेटवर्क के साथ LTE को तैनात किया। उपकरण दोहरी मोड रेडियो के साथ डिजाइन किए गए थे, जिससे LTE के बीच आवाज के लिए डेटा और CDMA2000 1x के लिए निर्बाध हैंडओवर ( CSFB - सर्किट स्विच्ड फॉलबैक) के रूप में जाना जाने वाला एक तकनीक। इस दृष्टिकोण ने VoLTE (LTE पर आवाज) की आवश्यकता को विलंबित किया और नेटवर्क उन्नयन के लिए समय खरीदा।

3GPP मानकों में CDMA फाउंडेशन

इसके अलावा, CDMA के अंतर्निहित सिद्धांतों - कोड आधारित मल्टीप्लेक्सिंग, सॉफ्ट हैंडऑफ़ और पावर कंट्रोल - ने LTE के नियंत्रण चैनलों और कुछ भौतिक परत प्रक्रियाओं के डिजाइन को प्रभावित किया। उदाहरण के लिए, LTE के PRACH (Physical Random Access Channel) कंटेंटियन-आधारित एक्सेस को संभालने के लिए स्प्रेड स्पेक्ट्रम का एक रूप का उपयोग करता है। CDMA से OFDMA तक का विकास एक स्वच्छ ब्रेक नहीं था लेकिन एक क्रमिक अभिसरण था, जिसमें कई इंजीनियरों और एल्गोरिदम आगे ले जाते हैं।

5G प्रौद्योगिकी के साथ एकीकरण

5G न्यू रेडियो (NR) एक अन्य पीढ़ी के लीप को चिह्नित करता है, फिर भी यह CDMA-प्रेरित तकनीकों पर निरंतर निर्भरता को भी दर्शाता है। जबकि 5G एयर इंटरफेस मुख्य रूप से OFDM और विशाल MIMO पर आधारित है, विभिन्न परिदृश्यों में मजबूत, सुरक्षित और कुशल संचार की आवश्यकता CDMA-जैसे तत्वों को शामिल करने के लिए प्रेरित किया है।

स्पेक्ट्रम साझा करना और सीडीएमए की विरासत

एक ऐसा क्षेत्र जहां सीडीएमए सिद्धांत स्पष्ट हैं, गतिशील स्पेक्ट्रम साझा करने (DSS) के 5G के उपयोग में है। DSS 4G LTE और 5G NR को समान आवृत्ति बैंड पर सह-अस्तित्व करने की अनुमति देता है, जिससे संसाधनों को गतिशील रूप से आवंटित किया जा सकता है। यह वास्तव में सीडीएमए की एक ही आवृत्ति पर कई उपयोगकर्ताओं को ओवरले करने की क्षमता के समान है - हालांकि विभिन्न शेड्यूलिंग तंत्रों के माध्यम से लागू किया गया है। इसके अतिरिक्त, 5G नियंत्रण चैनलों के लिए परिष्कृत कोड-डोमेन मल्टीप्लेक्सिंग का उपयोग करता है, जैसे कि अपलिंक नियंत्रण सूचना (UCI) और संदर्भ संकेत, जो सीधे CDMA के कोड-डिविज़न दृष्टिकोण से उधार लेते हैं।

बैकवर्ड संगतता और नेटवर्क प्रवास

कई 5G तैनाती, विशेष रूप से उत्तरी अमेरिका में, गैर-स्टैंडलोन (NSA) मोड के साथ शुरू होती है, जो मौजूदा 4G LTE (और कुछ मामलों में, 3G CDMA) कोर नेटवर्क पर नियंत्रण संकेतन के लिए निर्भर करती है। Verizon जैसे वाहक ने हाल ही में तक विरासत की आवाज और IoT उपकरणों के लिए CDMA2000 नेटवर्क को बनाए रखा है। CDMA नेटवर्क (जैसे, Verizon के 3G CDMA बंदडाउन को 2022) में एक युग के अंत में चिह्नित किया लेकिन यह भी प्रदर्शित किया कि कैसे विरासत बुनियादी ढांचे ने 5G के लिए एक चिकनी संक्रमण का समर्थन किया है। CDMA और 5G के बीच अंतर-operability, हालांकि सीमित है कि लाखों उपकरणों को बहु-वर्षीय कार्य के दौरान जारी रखा गया है।

5G उपयोग के मामले CDMA सिद्धांतों से लाभ उठाते हैं

5G में विशाल मशीन-प्रकार संचार (mMTC) जो कम डेटा दरों और बिजली की कमी के साथ IoT उपकरणों को लक्षित करता है, कोड-डोमेन एकाधिक एक्सेस तकनीकों (जैसे, SCMA - Sparse Code मल्टीपल एक्सेस) का लाभ उठा सकता है। जबकि शुद्ध CDMA नहीं है, SCMA गैर-orthogonal एकाधिक पहुँच की अनुमति देने के लिए कोडबुक का उपयोग करता है, CDMA के कोड-डिवीज़न दर्शन के प्रत्यक्ष वंशज। इसी तरह, अल्ट्रा-reliable कम विलंबता संचार (URLLC) के लिए 5G NR में अनुदान-मुक्त अपलिंक ट्रांसमिशन कई उपकरणों को केंद्रीयकृत अनुसूचित सीडी-एसेंट के बिना एक साथ संचारित करने में सक्षम करने का एक ही लक्ष्य रखता है।

भविष्य की संभावना और सीडीएमए के निरंतर प्रभाव

चूंकि 5G 6G की ओर विकसित होता है, इंजीनियरिंग समुदाय सीडीएमए अवधारणाओं को संशोधित करना जारी रखता है। भविष्य के नेटवर्क गैर-orthogonal एकाधिक पहुँच (NOMA) और उन्नत हस्तक्षेप रद्दीकरण के साथ OFDM को जोड़ सकते हैं, जिनमें से सभी फैलने वाले स्पेक्ट्रम अंतर्दृष्टि पर निर्माण करते हैं जो CDMA को जन्म देते हैं। इसके अलावा, सुरक्षित, कम संभावना-की-इंटरसेप्ट संचार की आवश्यकता - स्प्रेड स्पेक्ट्रम का एक मूल चालक - महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे, रक्षा और गोपनीयता-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए प्रासंगिक रहता है।

उपग्रह और गैर-टेरेस्ट्रियल नेटवर्क में CDMA

उपग्रह संचार प्रणालियों, जिनमें 5G गैर-terrestrial नेटवर्क (NTN) में एकीकृत किया गया है, अक्सर CDMA को लंबे समय तक प्रचार देरी और उच्च डोप्लर शिफ्ट के साथ सामना करने के लिए रोजगार देते हैं। क्वालकॉम के CDMA-आधारित उपग्रह फोन नेटवर्क (जैसे, ग्लोबलस्टार) जैसे टेक्नोलॉजीज ने अंतरिक्ष आधारित लिंक में स्प्रेड स्पेक्ट्रम की व्यवहार्यता को साबित किया है। 5G के रूप में प्रत्यक्ष-से-हैंडसेट उपग्रह सेवाओं का विस्तार होता है, CDMA-Derived तकनीकों को पुनरुत्थान देख सकता है।

भविष्य के मानकों के लिए पाठ

सीडीएमए की कहानी महत्वपूर्ण सबक सिखाती है: भौतिक परत नवाचार में निवेश का मूल्य, पीढ़ीगत संक्रमण के दौरान पिछड़े संगतता की आवश्यकता और त्रैमासिक और गैर-orthogonal एकाधिक पहुँच जैसे मूलभूत सिद्धांतों की स्थायी उपयोगिता। 6G डिजाइन करने वाले इंजीनियर पहले से ही सीडीएमए के पावर कंट्रोल एल्गोरिदम और कोड असाइनमेंट रणनीतियों का अध्ययन कर रहे हैं ताकि ऊर्जा दक्षता और नेटवर्क क्षमता में सुधार हो सके। सीडीएमए की विरासत केवल ऐतिहासिक नहीं है - यह कटिंग एज को सूचित करना जारी रखता है।

सारांश में, सीडीएमए के विकास को शुरुआती विकास से 3G प्रभुत्व के माध्यम से 5G के साथ एकीकरण के लिए वायरलेस प्रौद्योगिकी की iterative प्रकृति को दर्शाता है। प्रत्येक पीढ़ी को अपने पूर्ववर्ती के सर्वश्रेष्ठ विचारों को विरासत में मिलती है और अनुकूलित करती है। सीडीएमए के स्प्रेड स्पेक्ट्रम सिद्धांत, एक बार क्रांतिकारी, अब आधुनिक मोबाइल नेटवर्क के अमीर कपड़े में एक धागा बनाते हैं। भविष्य में उन तकनीकों को अनधिकृत रूप से मिश्रण करेगा जो उपयोगकर्ताओं की उम्मीद के लिए निर्बाध, सर्वव्यापी कनेक्टिविटी प्रदान करने के लिए नए सफलताओं के साथ हैं।