La tecnología CDMA (Code División Multiple Access) genérica aparece como la base tecnológica por excelencia de la próxima generación de comunicaciones móviles 3G, habiendo entrado ya en la presente 2G; de hecho, la tendencia global en la industria es la adopción de las tecnologías CDMA. CDMA que proporciona mejores prestaciones que las tecnologías celulares convencionales tanto en calidad de las comunicaciones como en privacidad, capacidad del sistema y flexibilidad y, por supuesto en ancho de banda.

CDMA es una tecnología genérica que puede describirse, a groso modo, como un sistema de comunicaciones por radio celular digital que permite que un elevado número de comunicaciones de voz o datos simultáneas compartan el mismo medio de comunicación, es decir, utilizan simultáneamente un pool común de canales de radio, de forma que cada usuario puede tener acceso a cualquier canal; el canal es un trozo del espectro de radio que se asigna temporalmente a un tema específico, como, por ejemplo, una llamada telefónica.

En base a esto se observa que CDMA es una técnica de acceso múltiple. En CDMA, cada comunicación se codifica digitalmente utilizando una clave de encriptación que solamente conocen los terminales involucrados en el proceso de comunicación y únicamente durante la duración de la comunicación. La codificación digital y la utilización de la técnica de espectro esparcido, otra característica inherente a CDMA se pueden considerar como los puntos de identificación de la tecnología CDMA.

El escenario de enfoques/normas en CDMA.

Dentro de esta tecnología genérica CDMA existe una variedad de diferentes enfoques generados por empresas y/o asociaciones que constituyen el abanico de opciones para implementar sistemas ya operativos; estos enfoques están estrechamente asociados al tema de las normas, es decir, de la harmonización, ya que los diferentes enfoques compiten para constituir normas. Existen dos enfoques/normas fundamentales dentro de la tecnología genérica CDMA, los dos de banda ancha y que constituyen las dos opciones en cuanto a elección : W-CDMA (Wideband-CDMA)y cdma2000, que proviene, esta última de cdmaOne (IS-95 CDMA, el CDMA de la segunda generación). W-CDMA aparece con importantes expectativas no solo en Estados Unidos sino también en Europa donde UMTS constituye la versión europea de la norma W-CDMA. Desde un punto de vista de trayectoria evolutiva W-CDMA aparece más fuertemente asociado a Japón y Europa, mientras que Estados Unidos aparece asociado a cdma2000, fundamentalmente porque CDMA en su forma cdmaOne es una tecnología 2G bien establecida en Estados Unidos; sin embargo, las tendencias en estados Unidos apuntan a un posible desplazamiento hacia W-CDMA. La ITU (International Telecommunication Union) ha aprobado a cantidad considerable de especificaciones para velocidades de datos y requisitos hacia 3G lo que aumenta la posibilidades de movimiento.

Cdma2000 utiliza la misma tecnología subyacente y espectro de radio que cdmaOne, con lo cual el proceso de migración de cdmaOne a cdma2000 aparece suficientemente viable. En este proceso de migración, aparecen como primera etapa intermedia cdma2000 1x que se inscribe en el ámbito de las tecnologías de transición hacia 3G, o sea, las tecnologías conocidas como 2.5G, donde también se encuentra GPRS cuyo origen es GSM. Cdma2000 1x, apoyado por los fabricante coreanos Samsung, Hyundai y LG Electronics, está funcionando ya en Corea del Sur. A cdma2000 1x le sigue, en el proceso evolutivo hacia 3G, la versión cdma2000 1xEV (1x EVolution) donde, a su vez, aparecen dos etapas: la primera dedicada solamente a datos (1xEV-DO) que probablemente esté en funcionamiento a mediados del año 2002 y la siguiente que cubre ya datos y voz (1xEV-DV).

Qualcomm, el fabricante de chips y software para móviles e infraestructuras inalámbricas y creador de cdmaOne es, obviamente, uno de los promotores de cdma2000, pero la incertidumbre en torno a quién será el ganador, cdma2000 o W-CDMA, hace que las diferentes compañías estén trabajando para poder funcionar con los dos sistemas. Así, la propia Qualcomm está presente en los dos enfoques, cdma2000 y W-CDMA (W-CDMA le permitirá entrar en el mercado europeo) y por otra parte, firmas como Motorola o Lucent están trabajando en equipos para sistemas cdma2000, así como una parte importante de los fabricantes asociados con UMTS.

El estado de la situación y el ambiente general parece indicar que W-CDMA cubrirá la mayor parte del mundo: UMTS aparece como un factor crucial en este movimiento. Sin embargo, factores como el hecho de que la tecnología cdma2000 pueda estar disponible antes que W-CDMA o los tiempos involucrados en el despliegue de la redes pueden ayudar a inclinar la balanza en un sentido u otro. En cualquier caso, el escenario aparece aún confuso en términos de cómo se van a configurar las cuotas de mercado entre los dos contendientes: la forma y rapidez en que produzca el despliegue de las redes está fuertemente asociado a esta configuración de cuotas de mercado. También la compatibilidad entre sistemas y la cartera de servicios, dos temas perceptibles por el usuario, van a ser cruciales para el desarrollo del mercado y, por supuesto, el tema de los precios. Subyacente a todo esto aparecen los temas puramente tecnológicos: cdma2000 presenta mejores características en compatibilidad y facilidad para la migración (bastante más económica que W-CDMA) además de que utiliza el espectro con más eficacia ya que se pueden conseguir siete portadoras en 10MHz frente a las dos de W-CDMA y, por otra parte, cdma2000 utiliza el mismo espectro frente a W-CDMA que necesita nuevo espectro. Qualcomm no ha producido recortes masivos en su plantilla como ha ocurrido en el resto de la industria de telecomunicaciones y de la industria inalámbrica en particular y, por otra parte, el precio de sus acciones permanece dentro de un estabilidad razonable.

W-CDMA.

Este enfoque CDMA funciona como un canal CDMA cuatro veces más ancho que los canales que se están utilizando actualmente en estados Unidos en 2G. El japonés NTT DoCoMo es uno de los impulsores de W-CDMA: está previsto que desarrolle un sistema W-CDMA que enlace Tokio, Osaka y Nagoya, al mismo tiempo que ha formado recientemente una alianza con la empresa de software alemana SAP. Por otra parte, la inglesa Vodafone también está involucrada en W-CDMA a través de UMTS.

Se han realizado diferentes versiones de W-CDMA: la más reciente viene dada por las actuaciones en torno a los resultados de un proyecto piloto realizado en Japón y en los resultados del sistema europeo UMTS todo ello gestionado y supervisado por 3GPP (Third Generation Partnership Project); de ahí ha surgido el enfoque/norma 3GPP W-CDMA. Este enfoque emplea W-CDMA en ambos modos FDD (Frequency División Duplex) y TDD (Time División Duplex). Las especificaciones W-CDMA utilizan el término UE (User Equipment) para referirse a los teléfonos móviles, ordenadores portátiles y cualquier otro equipo para accder a un sistema W-CDMA. A diferencia de lo que ocurre en las estaciones móviles CDMA de segunda generación, en W-CDMA el user equipment (UE) puede transmitir más de un código de canal para que las latas velocidades involucradas puedan ser una realidad; en base a esto, el UE se puede contemplar como una especie de estación transceiver base.

En el pasado mes de abril, el 3GPP ha finalizado revisión de la primera versión de W-CDMA; de esta manera se pretende que los fabricantes puedan desarrollar equipos que cumplan las especificaciones 3GPP en base a que la norma es completa y estable. Todos los protocolos 3GPP incluyen requisitos de compatibilidad para desarrollos futuros en W-CDMA para que pueda inter-operar con las redes GSM y para coexistir con los terminales GSM/W-CDMA en los países donde está implantado GSM. 3GPP sigue trabajando en la siguiente versión (Release 4) que ya ha pasado la fase de definición y se encuentra en la fase de establecimiento de protocolos; esta versión incluye características multimedia y mejoras en la gestión de los paquetes de datos. Para finales de este año se espera que la siguiente versión (Release 5) inicie la fase de definición; esta versión se orienta al tema de las redes IP.

CDMA: tecnología.

La distribución celular y la reutilización de frecuencias son dos conceptos estrechamente relacionados con la tecnología CDMA; el objetivo es realizar una subdivisión en un número importante de células para cubrir grandes áreas de servicio. En los sistemas basados en la subdivisión celular (típicamente células hexagonales) y en el principio de reutilización de frecuencias, el nivel de prestaciones depende de modo crítico, del control de la interferencia mutua debida a la reutilización de frecuencias. En lo que concierne al concepto de reutilización, aunque hay cientos de canales disponibles, si cada frecuencia fuera asignada a una sola célula, la capacidad total del sistema sería igual al número total de canales en base al concepto de probabilidad de Erlang, lo cual originaría que el sistema pudiera albergar solamente a unos pocos miles de abonados. Mediante la reutilización de canales en un gran número de células, el sistema puede crecer sin límites geográficos. Desde un punto de vista de distribución celular, la tecnología CDMA se puede contemplar como una superación de la tradicional subdivisión celular hexagonal.

CDMA se fundamenta en la técnica de espectro esparcido/disperso (Spread Spectrum), una técnica que se ha estado utilizando habitualmente en el sector de defensa como medio para eliminar interferencias (anti-jamming) o para encriptación. De hecho, CDMA fue propuesto como esquema teórico, a modo de spinn-off del ámbito militar, a finales de la década de los 40 pero su aplicación práctica en el sector comercial tuvo lugar unos 40 años más tarde. Esta técnica se basa en esparcir el espectro de frecuencias de una señal en un ancho de banda mayor que el mínimo necesario para la transmisión a lo largo de toda la transmisión, es decir, las frecuencias que componen la señal viajan esparcidas a lo largo de todo el enlace con lo cual se consigue camuflar la señal. Al llegar al receptor la señal se recompone, es decir, las frecuencias se “juntan otra vez” para obtener la señal inicial que ha partido del emisor. De esta forma, se pueden obtener una serie de enlaces que utilizan la misma banda de frecuencia simultáneamente sin que se produzcan interferencias. La técnica de Spread Spectrum presenta dos modalidades: frequency hopping (FH) o salto de frecuencia y Direct Sequence (DS) o secuencia directa. El salto de frecuencia se puede describir en términos de que la señal se esparce transmitiendo una ráfaga corta en una frecuencia para, a continuación, saltar a otra frecuencia emitiendo otra ráfaga corta y así sucesivamente. Direct Sequence se puede describir en términos de que utiliza una secuencia de códigos de alta velocidad conjuntamente con la información básica que se quiere transmitir: esta secuencia se utiliza directamente para modular la portadora de radiofrecuencia (de ahí el nombre de Direct Sequence). En este esquema de secuencia directa cada símbolo (grupo de bits) se l multiplica por un código de esparcimiento/spreading llamado secuencia de chip de forma que la banda de frecuencias de la señal se aumenta. La razón entre el número de chips por bit, que se conoce como la relación de spreading, constituye un factor de gran importancia para evaluar la resistencia de la señal ante interferencias. CDMA utiliza el esquema de secuencia directa.

Las ventajas de CDMA.

Las ventajas y los movimientos empresariales en torno a CDMA aparecen suficientemente claras como para afirmar que la tendencia global es hacia la tecnología genérica CDMA. Esta tecnología presenta las siguientes ventajas fundamentales: (1) mejora del tráfico telefónico; (2) mejora de la calidad de la transmisión de voz y eliminación de los efectos audibles del fading (atenuación) multitrayecto; (3) reducción del número de lugares necesarios para soportar cualquier nivel de tráfico telefónico; (4) simplificación de la selección de lugares; (5) disminución de las necesidades en despliegue y costes de funcionamiento debido a que se necesitan muy pocas ubicaciones de células; (6) disminución de la potencia media transmitida; (7) reducción de la interferencia con otros sistemas electrónicos.