TDMA在點對多點無線通信系統(tǒng)中的應用電子信息工程專業(yè) 閆高峰指導教師 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上，提出了點對多點無線通信技術實現(xiàn)的方法和功能框圖及原理實現(xiàn)方法，并設計了時分多址(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 points 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移植到地面上來是近年來新研究的課題,鑒于我國的地理情況、經濟實力和其它條件,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,當前我國通信事業(yè)的主要任務是努力提高電信服務水平和普及率,使更多的人得到更好的服務。

現(xiàn)代電信網由交換局、干線傳輸網和用戶接入網三大部分構成近年來,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,而接入網的建設則相對落后,已經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,應該重視和加強接入網的建設,小容量的點對多點無線通信系統(tǒng)非常適合于接入網的應用,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,因此時延調整非常關鍵,而數(shù)據的壓縮和擴張是保證通話質量的前提,本文在大量收集這方面資料的基礎上,提出了這方面技術實現(xiàn)的方法和功能框圖及原理實現(xiàn)方法,并設計了時分多址(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分割以傳送若干話路的信息，把N個話路設備接到一條公共的通道上，按一定的次序輪流的給各個設備分配一段使用通道的時間。

當輪到某個設備時，這個設備與通道接通，執(zhí)行操作與此同時，其它設備與通道的聯(lián)系均被切斷待指定的使用時間間隔一到，則通過時分多路轉換開關把通道聯(lián)接到下一個要連接的設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在予定的時隙中傳輸，各移動終端只要在指定的時隙內接收，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，技術上比較復雜　　TDMA在美國通常也指第二代(2G) 移動電話標準,具體說是象IS-136或者D-AMPS這些標準使用TDMA技術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)據頻道，目前該技術已成為今天的D-AMPS和GSM系統(tǒng)的基礎。

本論文主要用到的技術有時分多址技術，按需分配技術，同步技術以及延時調整技術下面介紹一下關鍵的同步以及延時調整技術：在通信網內要使數(shù)字信號能在各自交換點有效地進行轉接或交換，那么交換點的時鐘頻率和相位必須統(tǒng)一協(xié)調，即網同步在同步網的設計過程中，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，網同步方法在世界各國都還在繼續(xù)研究，大致可分為三類：一類是全網同步系統(tǒng)即在通信網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，在轉接進高潮把各處輸入的數(shù)碼率調整成本站的數(shù)碼率，再傳送過去第三類是主從同步和準同步相結合的混合方式由主從同步和準同步相結合的混合方式組成混合網，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，使整個同步網性能改善，管理同步的分配也較為容易自動延時調整技術是實現(xiàn)時隙同步的手段延時調整分為三步：（1）發(fā)起：由中央站發(fā)出幀起始時間標志，并確定一個各站信號返回到中央站的上行幀起始時間標志在各個外圍站、中繼站，都以收到的幀起始時間標志作為各自識別中央站發(fā)來的信息和向中央站發(fā)回信息的時間標志。

滯后于的時間大于系統(tǒng)設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，所以由各站返回到中央站的信號相對于中央站發(fā)出標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備處理延遲之和3）調整：在外圍站，都根據中央站發(fā)出的幀起始標志，通過一個時延調整電路，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發(fā)信號(上行方向)采用時分多址(TDMA)方式16個外圍站(對應16個地址)按預定時隙向中央站發(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，輸入信號經延時調整最后由合路器合并為突發(fā)信號，經長線驅動器驅動后送至調制單元。

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位移位寄存器當獨特字全部移入后，從寄存器輸出的“1”端輸出到電阻網絡，即獨特字為“1”時從Q端輸出，為“0”時從Q非端輸出，電阻網絡加權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該到達的標準時間相比較，產生出各外圍站的延時調整信號，將延時調整信號反饋回外圍站，實現(xiàn)外圍站突發(fā)時間的自動調整同時數(shù)據擴張器將突發(fā)碼流還原成PCM數(shù)據，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)，它還包括中頻調制解調器、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終端設備，就可以自組成網，非常適合農村、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，作者對時分多址(TDMA)技術、點對多點無線通信技術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 基于時分多址(TDMA)技術的點對多點無線通信系統(tǒng)是當前研究的熱點，應用前景廣闊，市場巨大，在論文的研究中就能時刻感覺到時分多址技術的迅速發(fā)展，雖然我們對時分多址(TDMA)技術在點對多點無線通信系統(tǒng)中的應用進行了大量的研究，并提出了設計方案，但系統(tǒng)還有大量的工作需要完成。

①系統(tǒng)應往按需分配方向發(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)上應采用大規(guī)模門陣列FPGA集成電路，減小系統(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．數(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)代通信理論與技術導論［M］．西安電子科技大學出版社，2004：192-196[3] 孫友偉．現(xiàn)代通信新技術新業(yè)務［M］．北京郵電大學出版社，2000：76-80[4] 姚冬蘋，黃清，趙紅禮．數(shù)字微波通信［M］．清華大學出版社，2001：101-110[5] 楊運華．VSAT衛(wèi)星通信網［M］．人民郵電出版社，2000：220-230[6] 朱近康．擴展頻譜及應用［M］．中國科學技術大學出版社，2000：205-210[7] 樊昌信．通信原理［M］．國防工業(yè)出版社，1980：349-386[8] 王士林．現(xiàn)代數(shù)字調制技術［M］．人民郵電出版社，2000：201-203[9] 高傳善，錢松榮，毛迪林．數(shù)據通信與計算機網絡［M］．高等教育出版社，2001：96-101[10] 閻石．數(shù)字電子技術基礎［M］．高等教育出版社，2002：97-100[11] 王學龍．WCDMA移動通信技術［M］．清華大學出版社，2000：35-39[12] 段鋼．現(xiàn)代網絡技術［M］．機械工業(yè)出版社，1999：79-82[13] 鄔賀銓．寬帶網－接入化技術的發(fā)展趨勢［J］．電信科學．2000：35-36[14] 秦亞莉，韓彬霞編著．現(xiàn)代通信網概論［M］．人民郵電出版社，2002：200-203[15] 戴劍峰．無線信道接入技術中沖突解決算法的研究［J］．中國數(shù)據通信．2005：76-81[16] 斯普里凱爾, 白延隆，李到本．數(shù)字衛(wèi)星通信［M］．人民郵電出版社，1998：106-113[17] 鄭繼禹，萬心平，張厥盛．鎖相環(huán)路原理與應用［M］．人民郵電出版社，2003：88-90[18] 萬心平，張厥盛．集成鎖相環(huán)路原理特性與應用［M］．人民郵電出版社，2003：120-122[19] 王云飛，高奉全，尹民光．數(shù)字微波通信［M］．人民郵電出版社，2000：23-40[20]Stiffle JJ.Theory of Synchronous Communications［M］.Prentice-Hall,Inc,1971：190-194[21] Shanmugan K S.Digital and Analog Communication Systems［M］.John Willy.Sons,1979：232-236[22] Buchner JB.Termary line Codes［M］. PTR. Vol.34.No.2.June,1976：212-217[23] 紀越峰．現(xiàn)代通信技術［M］．北京郵電大學出版社，2004：370-402[24] 汪潤生，周師熊．數(shù)據通信工程［M］．人民郵電出版社，2000：56-60[25] 劉剛強．時延抖動對RTP語音流影響的分析［D］．電信網技術．2005：63-65[26] 衛(wèi)樂平．寬帶接入技術的發(fā)展展望［J］．電信工程技術與標準化．2000：54-57[27] Anderson J B, Aulin T, Sundberg C-E．Digtial Phase Modulation［D］．Plenum Press．1986：32-34[28] 常永宏．第三代移動通信系統(tǒng)與技術［M］．人民郵電出版社，2001：130-132。