原创 GSM时分多址技术（TDMA）

 2008-3-20 17:50  2875 4 4 分类: 通信

为了更有效的利用频率资源，GSM系统采用了频分多址（FDMA）与时分多址技术（TDMA）两种多址技术。它是一种能使众多的客户共用公共通信链路的一种技术。

1．多址技术介绍
目前应用的多址技术主要有三种：
（1）频分多址（FDMA）技术：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，如果你要收听某一广播信道，则必须把你的收音机调谐到这一频点上。模拟蜂窝移动系统也采用了此技术，某一小区中的某一客户呼叫占用了一个频点，即一个信道，则其它用户就不能再占用。
（2）时分多址（TDMA）技术：时分多址（TDMA）在每个频率上产生多个隙，在不同的时隙上进行通信，欧洲的GSM、日本的PDC均采用了TDMA技术。
（3）码分多址（CDMA）技术：码分多址（CDMA）技术是使用一组正交的伪随机码序列对有用信号进行扩频处理的技术，与前两种技术相比，该技术对频率的利用率最高，是未来数字移动通信系统的主流技术。

2．GSM中的TDMA技术
在GSM系统中，无线接口采用时分多址（TDMA）与频分多址（FDMA）相结合的方式。用户在不同频道上通信，且每一频道（TRX）上可分成8个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一个TRX最多可供8个全速率（或16个半速率）移动客户同时使用。

TDMA系统具有如下特性：
（1）每载频多路信道。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，可为任意一移动客户提供电话或非话业务。

（2）利用突发脉冲序列传输。移动台信号功率的发射是不连续的，只是在规定的时隙内发射脉冲序列。

（3）传输速率高，自适应均衡。每载频含有时隙多，则频率间隔宽，传输速率高，但数字传输带来了时间色散，使时延扩展加大，故必须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开，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系统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。由于每个载频为多个客户提供服务，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）移动台设计较复杂。它比FDMA系统移动台完成更多的功能，需要复杂的数字信号处理。

3．时分多址 (TDMA) 帧结构
1．TDMA帧定义
见图1在GSM的TDMA中，帧被定义为每个载频中所包含的8个连续的时隙（TS0-7），相当于FDMA系统中的一个频道。在每个时隙中，信号以突发脉冲系列的形式发送。

图1 TDMA帧图

2．帧结构
图2给出了TDMA帧的完整结构，它实质上是在无线链路上重复的物理帧。

（1）TDMA帧－每个TDMA帧含8个时隙，整个帧时长约为4.615ms，每
个时隙含156.25个码元，时隙时长为0.577ms。

（2）TDMA复帧（Multi frame）－多个TDMA帧构成复帧，其结构有两种：
连续的26个TDMA帧构成的复帧，称为26复帧，周期为120ms，用于业务信道和随路控制信道（TCH与SACCH/FACCH）。
连续的51个TDMA帧构成的复帧，称为51复帧，用于控制信道（CCH），周期为3060/13≈ 235.385ms。

图2 GSM TDMA帧结构图

（3）TDMA超帧（Superframe）－多个连续的TDMA复帧构成超帧，它是一个连续的51×26 TDMA帧，一个超帧的持续时间为6.12s。

（4）TDMA超高帧（Hyper frame）它包括2048个超帧，每个周期包括2715648个TDMA帧，其时间周期为3小时28分53秒760毫秒。TDMA帧号是以TDMA高帧（2715648个TDMA帧）为周期循环编号的。那为什么要用TDMA 帧号呢？这是因为GSM系统对客户的保密是通过在发送信息前对信息进行加密实现的。计算加密序列的算法是以TDMA帧号为一个输入参数，因此每一帧都必须有一个帧号。有了TDMA帧号，移动台就可判断控制信道TS0上传送的是哪一类逻辑信道。

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