基于Matlab/Simulink的TDMA技術(shù)的仿真研究

韓 錚

（赤峰學(xué)院 物理與電子信息工程系，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

基于Matlab/Simulink的TDMA技術(shù)的仿真研究

韓 錚

（赤峰學(xué)院 物理與電子信息工程系，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

電通信中，在相同的時間、空間和頻域內(nèi)，不同的信號可以與各自的對象進(jìn)行信息交換，依靠的是多址技術(shù).時分多址（TDMA）是一種利用時隙分離，在相同的頻域內(nèi)傳輸多路信號的多址技術(shù).本文利用Matlab/Simulink對TDMA技術(shù)進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果證明了仿真模型的正確性.對通信原理中多址技術(shù)的學(xué)習(xí)有一定的指導(dǎo)作用，同時可以為通信建模仿真提供一定的參考.

TDMA；Simulink；通信仿真

1 引言

時分多址，簡稱TDMA（Time Division Multiple Access）.是通信技術(shù)中基本多址技術(shù)之一，TDMA應(yīng)用在北美數(shù)字式先進(jìn)移動電話系統(tǒng)（D-AMPS），全球移動通信系統(tǒng)（GSM）和個人數(shù)字蜂窩系統(tǒng)（PDC）中，衛(wèi)星通信和光纖通信中也有應(yīng)用.

時分多址是將通信信道在時間上劃分為若干個間隔相等的時隙，利用時分多路轉(zhuǎn)換開關(guān)使每個時隙中傳輸一路信號，時隙周期性的出現(xiàn)（通常稱為幀）.在滿足定時和同步的條件下，基站可以分別在不同的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預(yù)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.可見，時分多址技術(shù)的主要技術(shù)要求就是準(zhǔn)確同步，即在指定的時隙內(nèi)完成接收和發(fā)射任務(wù).

2 TDMA仿真模型

TDMA通信系統(tǒng)的Matlab/Simulink仿真模型，如圖1所示.

圖1 TDMA通信系統(tǒng)仿真模型

利用三個信號發(fā)生器分別產(chǎn)生正弦波、方波和三角波來代表不同的信源，將三路信號送入TDMA Subsystem 1模塊內(nèi)進(jìn)行時分多路鍵控，在各自允許時隙內(nèi)接通，其它的時隙內(nèi)斷開.三路時分轉(zhuǎn)換后的信號在合路器中相加為一個連續(xù)時間信號，經(jīng)信道傳輸后在TDMA Subsystem 2中利用不同的時隙將其分離開.最后，在TDMA Subsystem 3中取樣保持為信宿接收的信號.

TDMA Subsystem 1模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 TDMASubsystem 1模塊結(jié)構(gòu)

此部分為分時發(fā)送部分，它完成一個分時多路轉(zhuǎn)換的功能.利用三個依次相差1/3周期的頻率為100 Hz的脈沖信號控制三個可控開關(guān).即：在10 ms的時間間隔內(nèi)產(chǎn)生3個時隙，每個時隙用來傳輸一路信號.可控開關(guān)利用過零檢測，門限值設(shè)為0，采樣周期設(shè)為0.1 ms.

TDMA Subsystem 2模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示.

圖3 TDMA Subsystem 2模塊結(jié)構(gòu)

TDMA Subsystem 2模塊的結(jié)構(gòu)同TDMA Subsystem 1完全相同，保持時間上的準(zhǔn)確同步，其完成功能是將不同時隙的信號進(jìn)行分離.

圖4 TDMA Subsystem 3模塊結(jié)構(gòu)

然而，接收到的信號只是時間上離散幅值連續(xù)的模擬信號，其高頻分量較多，TDMA Subsystem 3模塊利用取樣保持的方法將其部分高頻分量去除，實(shí)際中也可用濾波電路.

TDMA Subsystem 3模塊結(jié)構(gòu)如圖4所示.

3 TDMA模型仿真結(jié)果

3.1 輸入信號

圖5 輸入信號波形圖

輸入三路信號分別為方弦、正弦波和鋸齒波.幅度分別為1.5 V、2 V和1.5 V，頻率為5 Hz.為了清楚地觀察波形，在三信號上分別疊加了常數(shù)值1.5、0和-3，以下圖形未加說明時，均已疊加此常數(shù)值.

3.2 分時取值后的三路信號波形

輸入信號經(jīng)過子系統(tǒng)TDMA Subsystem 1后，分別在相應(yīng)的時隙中得到了采樣.將0.01 s分為三個等間距時隙，第一個時隙用于傳送方波信號，第二個時隙傳輸正弦波信號，第三個時隙傳輸鋸齒波信號.

圖6 分時采樣后的波形圖

3.3 分時取值后的合成信號

此合成信號為TDMA系統(tǒng)的發(fā)送波形，它是分時信號在時間軸上的疊加，三種信號分別占用著不同的時隙.

圖7 傳輸信號波形圖

3.4 不同時隙分離的信號

圖8 分離后的波形圖

此信號為模塊TDMA Subsystem 2的輸出信號，該模塊結(jié)構(gòu)與TDMA Subsystem 1相同，將時間上疊加在一起的三個分時信號利用各自的時隙分離開來.當(dāng)分時采樣的時序與接收端的時序嚴(yán)格同步時.

3.5 取樣保持后的信號波形

接收到的信號（圖8）經(jīng)過采樣保持電路可以恢復(fù)出發(fā)送端的信號.圖9中波形可知，雖然很接近發(fā)送端信號波形但有一定差別，但這種差別我們在使用中通常不會察覺.根據(jù)抽樣理論我們可以知道，此種方法采樣后的信號包含了所有原信號的頻譜分量只是幅度增益有小的畸變，當(dāng)時隙小到一定值時，這種畸變完全可以忽略.

圖9 采樣保持后的波形圖

4 結(jié)論

本文在闡述了TDMA基本原理的基礎(chǔ)上，利用Matlab/Simulink建立了TDMA系統(tǒng)的仿真模型，仿真結(jié)果充分證明了仿真模型的正確性，對TDMA的學(xué)習(xí)和通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)仿真有指導(dǎo)作用.仿真過程中要求TDMA系統(tǒng)的發(fā)送與接收端要求時序上嚴(yán)格的同步性，否則將導(dǎo)致系統(tǒng)錯誤.另外，仿真選用的輸入信號頻率較小，而時隙較大，但這并不影響仿真結(jié)果的一般性.

〔1〕李建新.現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真—MATLAB通信工具箱[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.

〔2〕徐明遠(yuǎn)，邵玉斌.MATLAB仿真在通信電子工程中的應(yīng)用 [M].西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

〔3〕樊昌信，等.通信原理（第五版）[M].國防工業(yè)出版社，2002.

TP 393

A

1673-260X（2010）12-0047-03