為了更有效的利用頻率資源,GSM系統(tǒng)采用了頻分多址(FDMA)與時分多址技術(shù)(TDMA)兩種多址技術(shù)。它是一種能使眾多的客戶共用公共通信鏈路的一種技術(shù)。
1.多址技術(shù)介紹
目前應(yīng)用的多址技術(shù)主要有三種:
。1)頻分多址(FDMA)技術(shù):在傳統(tǒng)的無線電廣播中,均采用頻分多址(FDMA方式,每個廣播信道都有一個頻點,如果你要收聽某一廣播信道,則必須把你的收音機(jī)調(diào)諧到這一頻點上。模擬蜂窩移動系統(tǒng)也采用了此技術(shù),某一小區(qū)中的某一客戶呼叫占用了一個頻點,即一個信道,則其它用戶就不能再占用。
(2)時分多址(TDMA)技術(shù):時分多址(TDMA)在每個頻率上產(chǎn)生多個隙,在不同的時隙上進(jìn)行通信,歐洲的GSM、日本的PDC均采用了TDMA技術(shù)。
。3)碼分多址(CDMA)技術(shù):碼分多址(CDMA)技術(shù)是使用一組正交的偽隨機(jī)碼序列對有用信號進(jìn)行擴(kuò)頻處理的技術(shù),與前兩種技術(shù)相比,該技術(shù)對頻率的利用率最高,是未來數(shù)字移動通信系統(tǒng)的主流技術(shù)。
2.GSM中的TDMA技術(shù)
在GSM系統(tǒng)中,無線接口采用時分多址(TDMA)與頻分多址(FDMA)相結(jié)合的方式。用戶在不同頻道上通信,且每一頻道(TRX)上可分成8個時隙,每一時隙為一個信道,因此,一個TRX最多可供8個全速率(或16個半速率)移動客戶同時使用。
TDMA系統(tǒng)具有如下特性:
。1)每載頻多路信道。如前所述,TDMA系統(tǒng)形成頻率時間矩陣,在每一頻率上產(chǎn)生多個時隙,這個矩陣中的每一點都是一個信道,在基站控制分配下,可為任意一移動客戶提供電話或非話業(yè)務(wù)。
(2)利用突發(fā)脈沖序列傳輸。移動臺信號功率的發(fā)射是不連續(xù)的,只是在規(guī)定的時隙內(nèi)發(fā)射脈沖序列。
。3)傳輸速率高,自適應(yīng)均衡。每載頻含有時隙多,則頻率間隔寬,傳輸速率高,但數(shù)字傳輸帶來了時間色散,使時延擴(kuò)展加大,故必須采用自適應(yīng)均衡技術(shù)。
(4)傳輸開銷大。由于TDMA分成時隙傳輸,使得收信機(jī)在每一突發(fā)脈沖序列上都得重新獲得同步。為了把一個時隙和另一個時隙分開,保護(hù)時間也是必須的。因此,TDMA系統(tǒng)通常比FDMA系統(tǒng)需要更多的開銷。
。5)對于新技術(shù)是開放的。例如當(dāng)話音編碼算法的改進(jìn)而降低比特速率時,TDMA系統(tǒng)的信道很容易重新配置以接納新技術(shù)。
。6)共享設(shè)備的成本低。由于每個載頻為多個客戶提供服務(wù),所以TDMA系統(tǒng)共享設(shè)備的每客戶平均成本與FDMA系統(tǒng)相比是大大降低了。
。7)移動臺設(shè)計較復(fù)雜。它比FDMA系統(tǒng)移動臺完成更多的功能,需要復(fù)雜的數(shù)字信號處理。
3.時分多址 (TDMA) 幀結(jié)構(gòu)
1.TDMA幀定義
見圖1在GSM的TDMA中,幀被定義為每個載頻中所包含的8個連續(xù)的時隙(TS0-7),相當(dāng)于FDMA系統(tǒng)中的一個頻道。在每個時隙中,信號以突發(fā)脈沖系列的形式發(fā)送。
圖1 TDMA幀圖
2.幀結(jié)構(gòu)
圖2給出了TDMA幀的完整結(jié)構(gòu),它實質(zhì)上是在無線鏈路上重復(fù)的物理幀。
(1)TDMA幀-每個TDMA幀含8個時隙,整個幀時長約為4.615ms,每
個時隙含156.25個碼元,時隙時長為0.577ms。
。2)TDMA復(fù)幀(Multi frame)-多個TDMA幀構(gòu)成復(fù)幀,其結(jié)構(gòu)有兩種:
連續(xù)的26個TDMA幀構(gòu)成的復(fù)幀,稱為26復(fù)幀,周期為120ms,用于業(yè)務(wù)信道和隨路控制信道(TCH與SACCH/FACCH)。
連續(xù)的51個TDMA幀構(gòu)成的復(fù)幀,稱為51復(fù)幀,用于控制信道(CCH),周期為3060/13≈ 235.385ms。
圖2 GSM TDMA幀結(jié)構(gòu)圖
。3)TDMA超幀(Superframe)-多個連續(xù)的TDMA復(fù)幀構(gòu)成超幀,它是一個連續(xù)的51×26 TDMA幀,一個超幀的持續(xù)時間為6.12s。
。4)TDMA超高幀(Hyper frame)它包括2048個超幀,每個周期包括2715648個TDMA幀,其時間周期為3小時28分53秒760毫秒。TDMA幀號是以TDMA高幀(2715648個TDMA幀)為周期循環(huán)編號的。那為什么要用TDMA 幀號呢?這是因為GSM系統(tǒng)對客戶的保密是通過在發(fā)送信息前對信息進(jìn)行加密實現(xiàn)的。計算加密序列的算法是以TDMA幀號為一個輸入?yún)?shù),因此每一幀都必須有一個幀號。有了TDMA幀號,移動臺就可判斷控制信道TS0上傳送的是哪一類邏輯信道。
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