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1、TDMA在點對多點無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 電子信息工程專業(yè) 閆高峰 指導(dǎo)教師 隋曉紅 【摘 要】 本文所討論的點對多點無線通信系統(tǒng)是基于時分多址開發(fā)的，在大量收集這方面資料的基礎(chǔ)上，提出了點對多點無線通信技術(shù)實現(xiàn)的方法和功能框圖及原理實現(xiàn)方法，并設(shè)計了時分多址(TDMA)編碼部分和譯碼部分，解決了小容量的點對多點無線通信系統(tǒng)中上行基帶部分處理難題，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 【關(guān)鍵詞】 點對多點;時分多址;幀;時隙;突發(fā)包 【Abstract】This article which talk about the point to multiple poin

2、ts wireless system is based on TDMA. We have collected sufficient material about this, and proposed a realization method to be of multiple access for TDMA system. The proposed method is proved an efficient one. 【Key words】point to multiple points ;TDMA ;frame ;slot ;burst 將衛(wèi)星通信中使用的多址技術(shù)移植到地面上來是

3、近年來新研究的課題,鑒于我國的地理情況、經(jīng)濟實力和其它條件,對小容量的點對多點無線通信系統(tǒng)仍有較大的市場需求,當(dāng)前我國通信事業(yè)的主要任務(wù)是努力提高電信服務(wù)水平和普及率,使更多的人得到更好的服務(wù)。現(xiàn)代電信網(wǎng)由交換局、干線傳輸網(wǎng)和用戶接入網(wǎng)三大部分構(gòu)成。近年來,我國的通信以世人矚目的高速度迅速發(fā)展,電話普及率成倍增長,這主要得益于交換能力和干線傳輸能力的大幅度提高,而接入網(wǎng)的建設(shè)則相對落后,已經(jīng)成為進一步提高電話普及率的“瓶頸”。因此,在繼續(xù)提高交換和傳輸能力的同時,應(yīng)該重視和加強接入網(wǎng)的建設(shè),小容量的點對多點無線通信系統(tǒng)非常適合于接入網(wǎng)的應(yīng)用,適合于最后一公里的接入。無線接入比有線接入有無可比擬

4、的優(yōu)勢,在地廣人稀的鄉(xiāng)村地區(qū),容易遭受洪水等自然災(zāi)害的地區(qū),運營成本相對較低且開通維護非常方便。 時分多址(TDMA)技術(shù)就是按時隙來劃分地址,實現(xiàn)一點對多點通信功能,它要求時間要非常精確和同步,因此時延調(diào)整非常關(guān)鍵,而數(shù)據(jù)的壓縮和擴張是保證通話質(zhì)量的前提,本文在大量收集這方面資料的基礎(chǔ)上,提出了這方面技術(shù)實現(xiàn)的方法和功能框圖及原理實現(xiàn)方法,并設(shè)計了時分多址(TDMA.)的編碼及譯碼部分，解決了點對多點無線通信系統(tǒng)中上行基帶部分處理難題，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 TDMA：Time Division Multiple Access - 時分多址接入 時分制是把一個傳輸通道進行時間

5、分割以傳送若干話路的信息，把N個話路設(shè)備接到一條公共的通道上，按一定的次序輪流的給各個設(shè)備分配一段使用通道的時間。當(dāng)輪到某個設(shè)備時，這個設(shè)備與通道接通，執(zhí)行操作。與此同時，其它設(shè)備與通道的聯(lián)系均被切斷。待指定的使用時間間隔一到，則通過時分多路轉(zhuǎn)換開關(guān)把通道聯(lián)接到下一個要連接的設(shè)備上去。時分制通信也稱時間分割通信，它是數(shù)字電話多路通信的主要方法，因而PCM通信常稱為時分多路通信。 　　時分多址是把時間分割成周期性的幀(Frame)每一個幀再分割成若干個時隙向基站發(fā)送信號，在滿足定時和同步的條件下，基站可以分別在各時隙中接收到各移動終端的信號而不混擾。同時，基站發(fā)向多個移動終端的信號都按順序安排

6、在予定的時隙中傳輸，各移動終端只要在指定的時隙內(nèi)接收，就能在合路的信號中把發(fā)給它的信號區(qū)分并接收下來。 　　TDMA較之FDMA具有通信口號質(zhì)量高，保密較好，系統(tǒng)容量較大等優(yōu)點，但它必須有精確的定時和同步以保證移動終端和基站間正常通信，技術(shù)上比較復(fù)雜。 　　TDMA在美國通常也指第二代(2G) 移動電話標(biāo)準(zhǔn),具體說是象IS-136或者D-AMPS這些標(biāo)準(zhǔn)使用TDMA技術(shù)分時共享載波的帶寬。 　　TDMA把一個射頻分成多個時隙，再把這些時隙分給多組通話。這樣，一個射頻可以同時支持多個數(shù)據(jù)頻道，目前該技術(shù)已成為今天的D-AMPS和GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 本論文主要用到的技術(shù)有時分多址技術(shù)，按

7、需分配技術(shù)，同步技術(shù)以及延時調(diào)整技術(shù)。下面介紹一下關(guān)鍵的同步以及延時調(diào)整技術(shù)：在通信網(wǎng)內(nèi)要使數(shù)字信號能在各自交換點有效地進行轉(zhuǎn)接或交換，那么交換點的時鐘頻率和相位必須統(tǒng)一協(xié)調(diào)，即網(wǎng)同步。在同步網(wǎng)的設(shè)計過程中，要特別注意定時環(huán)路以及滑碼的問題。 由于數(shù)字通信是新發(fā)展的通信技術(shù)，網(wǎng)同步方法在世界各國都還在繼續(xù)研究，大致可分為三類：一類是全網(wǎng)同步系統(tǒng)。即在通信網(wǎng)中使各站的時鐘彼此同步，各站的時鐘頻率和相位都保持一致，建立這種網(wǎng)同步的方法有主從同步方式和相互同步方式兩種；另一類是準(zhǔn)同步系統(tǒng)也叫獨立時鐘法。即在各站均采用高穩(wěn)定性的時鐘，相互獨立，但可以允許共速率偏差在一定的范圍之內(nèi)，在轉(zhuǎn)接進高潮把各處

8、輸入的數(shù)碼率調(diào)整成本站的數(shù)碼率，再傳送過去。第三類是主從同步和準(zhǔn)同步相結(jié)合的混合方式。由主從同步和準(zhǔn)同步相結(jié)合的混合方式組成混合網(wǎng)，可減少串聯(lián)鏈路中時鐘的數(shù)量，縮短定時信號的傳送鏈路，使整個同步網(wǎng)性能改善，管理同步的分配也較為容易自動延時調(diào)整技術(shù)是實現(xiàn)時隙同步的手段。 延時調(diào)整分為三步：（1）發(fā)起：由中央站發(fā)出幀起始時間標(biāo)志，并確定一個各站信號返回到中央站的上行幀起始時間標(biāo)志。在各個外圍站、中繼站，都以收到的幀起始時間標(biāo)志作為各自識別中央站發(fā)來的信息和向中央站發(fā)回信息的時間標(biāo)志。滯后于的時間大于系統(tǒng)設(shè)定的距中心站最遠的用戶站返回的時間延遲。 （2）返回：由于各站和中央站之間的距離不相等，所

9、以由各站返回到中央站的信號相對于中央站發(fā)出標(biāo)志就有一個長短不等的時間上的延遲，這個延遲是往返距離造成的延遲和設(shè)備處理延遲之和。 （3）調(diào)整：在外圍站，都根據(jù)中央站發(fā)出的幀起始標(biāo)志，通過一個時延調(diào)整電路，人為增加一個時延，使本站返回到中心站的信號與中心站的接收幀起始時刻對齊，即可以將各站都調(diào)整到有相同距離的虛擬位置上。這樣，只要各站發(fā)出的信息占用不同的時隙，就可以保證各站的突發(fā)信息在到達中心站時互不重疊。 本論文是基于一個點對多點無線系統(tǒng)實例來分析TDMA的實現(xiàn)方法，系統(tǒng)配置如圖所示：包含一個中心站，十六個外圍站，上行采用時分多址，下行采用時分多路來實現(xiàn)TDMA基帶電路。外圍站向中央站傳送突

10、發(fā)信號(上行方向)采用時分多址(TDMA)方式。16個外圍站(對應(yīng)16個地址)按預(yù)定時隙向中央站發(fā)送突發(fā)信息，每個時隙占時250μs為一個分幀，16個時隙占時4ms為一幀。在每一個分幀即突發(fā)包中，除了發(fā)送有用信息外，還發(fā)送供檢測信息碼用的獨特字(uw)，以及供提取時鐘用的比特定時恢復(fù)碼(BTR)，此還有足夠長的突發(fā)包保護間隔 外圍站編碼部分，輸入信號經(jīng)延時調(diào)整最后由合路器合并為突發(fā)信號，經(jīng)長線驅(qū)動器驅(qū)動后送至調(diào)制單元。 中央站接收到突發(fā)信號后在時鐘作用下將突發(fā)碼流逐位移入12位移位寄存器。當(dāng)獨特字全部移入后，從寄存器輸出的“1”端輸出到電阻網(wǎng)絡(luò)，即獨特字為“1”時從Q端輸出，為“0”時

11、從Q非端輸出，電阻網(wǎng)絡(luò)加權(quán)后變成一個電平信號，然后此電平信號送到一個判決器上，判決輸出即為獨特字即示位脈沖，然后由中央站檢測各外圍站發(fā)來的突發(fā)信號到達時間與它應(yīng)該到達的標(biāo)準(zhǔn)時間相比較，產(chǎn)生出各外圍站的延時調(diào)整信號，將延時調(diào)整信號反饋回外圍站，實現(xiàn)外圍站突發(fā)時間的自動調(diào)整。，同時數(shù)據(jù)擴張器將突發(fā)碼流還原成PCM數(shù)據(jù)，送給PCM終端，完成譯碼。 點對多點無線通信系統(tǒng)本身是一個整體的通信系統(tǒng)，它還包括中頻調(diào)制解調(diào)器、微波收發(fā)信機、監(jiān)控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)及天饋線系統(tǒng)，如果再加上PCM終端設(shè)備，就可以自組成網(wǎng)，非常適合農(nóng)村、油田、公安、部隊等通信發(fā)展需要，具有廣闊的市場前景。 通過本文的工作，作

12、者對時分多址(TDMA)技術(shù)、點對多點無線通信技術(shù)的全貌有了比較深刻的理解和認識，為今后的進一步研究工作奠定了基礎(chǔ)。 基于時分多址(TDMA)技術(shù)的點對多點無線通信系統(tǒng)是當(dāng)前研究的熱點，應(yīng)用前景廣闊，市場巨大，在論文的研究中就能時刻感覺到時分多址技術(shù)的迅速發(fā)展，雖然我們對時分多址(TDMA)技術(shù)在點對多點無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了大量的研究，并提出了設(shè)計方案，但系統(tǒng)還有大量的工作需要完成。 ①系統(tǒng)應(yīng)往按需分配方向發(fā)展，提高信道使用效率，通過軟件來實現(xiàn)跳頻，實現(xiàn)抗干擾，實現(xiàn)部隊要求的機動性、抗干擾性、保密性，仍需要大量的研究工作。 ②單盤實現(xiàn)上應(yīng)采用大規(guī)模門陣列FPGA集成電路，減

13、小系統(tǒng)體積，有利于機動性和系統(tǒng)小型化，仍需要大量的研究工作。 參考文獻 [1] 張力軍，張宗橙．?dāng)?shù)字通信［M］．電子工業(yè)出版社，2004：662-665 [2] 張德純，王興亮．現(xiàn)代通信理論與技術(shù)導(dǎo)論［M］．西安電子科技大學(xué)出版社，2004：192-196 [3] 孫友偉．現(xiàn)代通信新技術(shù)新業(yè)務(wù)［M］．北京郵電大學(xué)出版社，2000：76-80 [4] 姚冬蘋，黃清，趙紅禮．?dāng)?shù)字微波通信［M］．清華大學(xué)出版社，2001：101-110 [5] 楊運華．VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)［M］．人民郵

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