3.4 TDMA空中接口技术

爱卫生

为移动用户提供移动通信服务是非常复杂的工作，移动通信系统与固定通信系统相比， 至少需要增加如下处理机制：

移动用户如何与系统网络联系、通信系统如何找到移动用户、通信系统如何为移动用户提供服务、通信系统如何保证用户在移动过程中的连续性。

由于移动通信系统是建立在无线电基础之上，而且采用TDMA方式进行通信，因此TDMA空中接口技术是移动通信系统的主要技术，也是网络优化的理论基础和理解重点。

3.4.1 多址方式

多址技术就是要使众多的客户共用公共通信信道所采用的一种技术。为使信号多路化而实现多址的方法基本上有三种，它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即人们通常所称的频分多址（FDMA，Frequency Division Multiple Access）、时分多址（TDMA、Time Division Multiple Access）和码分多址（CDMA、Code Division Multiple Access）三种接入方式。

在传统的无线电广播中，均采用频分多址FDMA方式，每个广播信道都有一个频点，如果你收听某一广播信道，则必须把你的收音机调谐到这一频点上。模拟蜂窝移动通倍系统也釆用了此技术，某一小区中的某一客户呼叫占用了一个频点，即一个信道〈实际上是占用两个，因为是双向连接，即双工通信、则其他呼叫就不能再占用。

FDMA是以不同的频率信道实现通信的，TDMA是以不同的时隙实现通信的，CDMA是以不同的代码序列实现通信的。

1. 频分多址（FDMA）

频分，有时也称之为信道化，就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道（发射和接收载频对），每个信道可以传输一路话音或控制信息。在系统的控制下，任何一个用户都可以接入这些信道中的任何一个。

模拟蜂窝系统是FDMA结构的一个典型例子，数字蜂窝系统中也同样可以采用FDMA，只是不会釆用纯频分的方式，比如GSM系统就采用了FDMA。FDMA的示意如图3-12所示。

2. 时分多址（TDMA）

TDMA是在一个宽带的无线载波上，按时间（或称为时隙）划分为若干时分信道，用户占用一个时隙，只在这一指定的时隙内收发信号，故称为时分多址，如图3-13所示。此多址方式在数字蜂窝系统中使用，GSM系统也采用了此种方式。

TDMA是一种较复杂的结构，最简单的情况是在单路载频上将时间划分成许多不同的时隙，每个时隙传输一路猝发式信息。TDMA中关键部分为用户部分，给每一个用户分配一个时隙（在呼叫开始时分配、用户与基站之间进行同步通信，并对时隙进行计数。当自己的时隙到来时，手机就启动接收和解调电路，对基站发来的猝发式信息进行解码。同样，当用户要发送信息时，首先将信息进行缓存，等待自己时隙的到来。在时隙开始后，再将信息以加倍的速率发射出去，然后又开始积累下一次猝发式传输。

TDMA的一个变形是在一个单频信道上进行发射和接收，称之为时分双工（TDD），其最简单的结构就是利用两个时隙，一个发一个收。当手机发射时基站接收，基站发射时手机接收，交替进行。TDD具有TDMA结构的许多优点：猝发式传输、不需要天线的收发共用装置等等。它的主要优点是可以在单一载频上实现发射和接收，而不需要上行和下行两个载频，不需要频率切换，因而可以降低成本。TDD的主耍缺点是满足不了大规模系统的容量要求。

TDMA系统具有如下特性：

1）每载频多路。如前所述，TDMA系统形成频率时间矩阵，在每一频率上产生多个时隙，这个矩阵中的每一点都是一个信道，在基站控制分配下，可为任意一移动用户提供电话或非话业务。

2）突发脉冲序列传输。MS信号功率的发射是不连续的，只是在规定的时隙内发射脉沖序列。

3）传输速率高，自适应均衡。每载频含有的时隙多，则频率间隔宽，传输速率高，但数字传输带来了时间色散，使时延扩展量加大，则务必采用自适应均衡技术。

4）传输开销大。由于TDMA分成时隙传输，使得收信机在每一突发脉冲序列上都得重新获得同步。为了把一个时隙和另一个时隙分幵，保护时间也是必须的。因此，TDMA系统通常比FDMA系统需要更多的开销。

5）对于新技术是开放的。例如当话音编码算法的改进而降低比特速率时，TDMA的信道很容易重新配置以接纳新技术。

6）共享设备的成本低。由于每一载频可为许多用户提供业务，所以TDMA系统共享设备的每客户平均成本与FDMA系统相比是大大降低了。

7）MS较复杂。它比FDMA系统MS完成更多的功能，需要进行复杂的数字信号处理。

3. 码分多址（CDMA）

CDMA是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式。它不像FDMA、TDMA那样把用户的信息从频率或时间上进行分割，它可在一个信道上同时传输多个用户的信息，也就是说，允许用户之间的相互干扰。其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码，编码后的信息混合后不会丢失原来的信息。有多少个互为正交的码序列，就可以有多少个用户同时在一个载波上通信。每个发射机都有自己唯一的代码（伪随机码、同时接收机也知道要接收的代码，用这个代码作为信号的滤波器，使接收机能从所有其他信号的背景中恢复出原来的信息码，这个过程称为解码。