GSM時(shí)分多址技術(shù)（TDMA）

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(shí)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(gè)廣播信道都有一個(gè)頻點(diǎn)，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(diǎn)上。模擬蜂窩移動(dòng)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(gè)頻點(diǎn)，即一個(gè)信道，則其它用戶就不能再占用。
（2）時(shí)分多址（TDMA）技術(shù)：時(shí)分多址（TDMA）在每個(gè)頻率上產(chǎn)生多個(gè)隙，在不同的時(shí)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(duì)有用信號(hào)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(duì)頻率的利用率最高，是未來數(shù)字移動(dòng)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(shí)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(gè)時(shí)隙，每一時(shí)隙為一個(gè)信道，因此，一個(gè)TRX最多可供8個(gè)全速率（或16個(gè)半速率）移動(dòng)客戶同時(shí)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(shí)間矩陣，在每一頻率上產(chǎn)生多個(gè)時(shí)隙，這個(gè)矩陣中的每一點(diǎn)都是一個(gè)信道，在基站控制分配下，可為任意一移動(dòng)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(dòng)臺(tái)信號(hào)功率的發(fā)射是不連續(xù)的，只是在規(guī)定的時(shí)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(shí)隙多，則頻率間隔寬，傳輸速率高，但數(shù)字傳輸帶來了時(shí)間色散，使時(shí)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(shí)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(gè)時(shí)隙和另一個(gè)時(shí)隙分開，保護(hù)時(shí)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(duì)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(shí)，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(gè)載頻為多個(gè)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(dòng)臺(tái)設(shè)計(jì)較復(fù)雜。它比FDMA系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)完成更多的功能，需要復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理。

3．時(shí)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(gè)載頻中所包含的8個(gè)連續(xù)的時(shí)隙（TS0-7），相當(dāng)于FDMA系統(tǒng)中的一個(gè)頻道。在每個(gè)時(shí)隙中，信號(hào)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(shí)質(zhì)上是在無線鏈路上重復(fù)的物理幀。

（1）TDMA幀－每個(gè)TDMA幀含8個(gè)時(shí)隙，整個(gè)幀時(shí)長(zhǎng)約為4.615ms，每
個(gè)時(shí)隙含156.25個(gè)碼元，時(shí)隙時(shí)長(zhǎng)為0.577ms。

（2）TDMA復(fù)幀（Multi frame）－多個(gè)TDMA幀構(gòu)成復(fù)幀，其結(jié)構(gòu)有兩種：
連續(xù)的26個(gè)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(gè)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(gè)連續(xù)的TDMA復(fù)幀構(gòu)成超幀，它是一個(gè)連續(xù)的51×26 TDMA幀，一個(gè)超幀的持續(xù)時(shí)間為6.12s。

（4）TDMA超高幀（Hyper frame）它包括2048個(gè)超幀，每個(gè)周期包括2715648個(gè)TDMA幀，其時(shí)間周期為3小時(shí)28分53秒760毫秒。TDMA幀號(hào)是以TDMA高幀（2715648個(gè)TDMA幀）為周期循環(huán)編號(hào)的。那為什么要用TDMA 幀號(hào)呢？這是因?yàn)镚SM系統(tǒng)對(duì)客戶的保密是通過在發(fā)送信息前對(duì)信息進(jìn)行加密實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算加密序列的算法是以TDMA幀號(hào)為一個(gè)輸入?yún)��?shù)，因此每一幀都必須有一個(gè)幀號(hào)。有了TDMA幀號(hào)，移動(dòng)臺(tái)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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