【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)要求掌握多址技術(shù)的思想，原理和實(shí)現(xiàn)方法，用軟件Matlab/Simulink搭建時(shí)分多址系。統(tǒng)仿真模型，對(duì)不同的噪聲環(huán)境，帶寬大小進(jìn)行分析；1—3周：查找資料，完成開題報(bào)告；4—6周：對(duì)現(xiàn)有資料做出整理，對(duì)MATLAB軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)了解；11—12周：調(diào)試系統(tǒng)并分析其結(jié)果；13—14周：撰寫論文，進(jìn)行畢業(yè)答辯。TDMA時(shí)分多址協(xié)議，是通信多址協(xié)議之一。時(shí)分多址是把時(shí)間分。割成周期性的幀每一個(gè)幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙向基站發(fā)送信號(hào)，在滿足定時(shí)和同步的條件下．基站可以分。別在各時(shí)隙中接收到各移動(dòng)終端的信號(hào)而不混擾。本設(shè)計(jì)通過對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化、編碼，再經(jīng)過多路信號(hào)。的時(shí)分復(fù)用進(jìn)行傳輸，在接收端對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行分路、譯碼、濾波恢復(fù)出原始信號(hào)。通過對(duì)系統(tǒng)接收信號(hào)與發(fā)送信。號(hào)的比較分析，得到不同時(shí)隙大小對(duì)系統(tǒng)性能的影響。

　　

【正文】 0HZ，即每秒抽樣 8000次，所以兩個(gè)抽樣值之間的時(shí)間間隔是 1/8000，等于 125181。s，這也就決定了幀長是 125181。s。由于編碼需要時(shí)間，所以每個(gè)樣值應(yīng)達(dá)到一定的寬度，這個(gè)時(shí)間寬度就是時(shí)隙，即每個(gè)話路在一幀中所占的時(shí)間，等于 （ 125/32） 181。s，每個(gè)時(shí)隙的樣值編 8位碼，因此，每位碼占用的時(shí)間是 （ ） . PCM30/32基群幀結(jié)構(gòu)如圖： 圖 PCM 30/32 基群幀結(jié)構(gòu) 體系 層次 比特率 Mb/s 路數(shù)（每路 64kb/s） E體系 E1 30 E2 120 E3 480 E4 1920 E5 7680 圖 準(zhǔn)同步數(shù)字體系 E1 基本層： 30 路 PCM 數(shù)字電話信號(hào)，每路 PCM 信號(hào)的比特率為 64Kb/s,由于需要加入群同步碼元和信令碼元等額外開銷，所以實(shí)際占用 32路 PCM信號(hào)的比特率，故其輸出總比特率為 ,此輸出成為一次群信號(hào)。 E2層： 4個(gè)一次群信號(hào)進(jìn)行二次復(fù)用，得到二次群信號(hào)，其比特率為 E3層 :四個(gè)二次群復(fù)用，得到比特率為 。 E4層：比特率為 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 52 頁 圖 基群到多次群的復(fù)用原理 （ 2)TS0 偶幀 TS0用于傳幀同步碼，其中第 2— 8位碼固定發(fā) 0011011，這 7位碼組就是幀同步碼。收端就是通過檢測幀同步碼組來實(shí)現(xiàn)同步的。第 1位碼留作國際通用，不用時(shí)為 1。 奇幀 TS0用于傳監(jiān)視碼、對(duì)告碼等。其中第 2位碼固定發(fā) 1，稱為監(jiān)視碼，它用于輔助同步過程的實(shí)現(xiàn)。第 3位碼為 A1。用于傳對(duì)告碼，正常同步時(shí)為 0，不正常時(shí)即失步時(shí)發(fā) 1。其它幾位碼、第 1位、第 4— 8位碼可用于低速率數(shù)據(jù)通信，不用時(shí)為 1。 對(duì)告碼的作用是：通話正常進(jìn)行，必須兩個(gè)方向都通暢，如果一個(gè)方向有故障，就必須能通過對(duì)告碼來告訴對(duì)方，顯然，同步、監(jiān)視、對(duì)告碼的周期都是 250181。s。 (3)TS16 要建立一個(gè)通話過程，信令信息的正確傳送是必須的。在以前的模擬傳輸及模擬交換中，信令主要是直流或直流脈沖信號(hào)，如摘機(jī)、掛機(jī)信號(hào)、撥號(hào)脈沖等。也就是說，信令是以模擬信號(hào)的形式傳送的。而在 PCM通信中，信令信息是借助數(shù)字通道來傳送的，它可和話音信息一樣占用相同的時(shí)隙進(jìn)行傳送，如第 1路話音信息和信令都占用 TS1傳送， 24路 PCM通信的信令就是采用這種方式 ；話音信息也可以和信令分開傳送，在 32路 PCM通信中， 30路信令都是在 TS16中傳送的。從抽樣定理中知道，對(duì)于話音信息，抽樣頻率為 8000 HZ。即話音樣值是每隔 125181。s抽取一次的。而理論和實(shí)踐表明：對(duì)每一路信令，抽樣頻率取 500 HZ，即 2ms抽樣一次。在數(shù)字通信中，每一路信令都先轉(zhuǎn)換為 4位數(shù)字信號(hào)，放在 TS16的 4個(gè)比特中，這樣， TS16的 8位可發(fā)放下兩路數(shù)字信令， 30路的信令共需 15個(gè) TS16。再將這 15個(gè)幀前面加上一幀作為標(biāo)志，就構(gòu)成了一個(gè)復(fù)幀，這個(gè)復(fù)幀稱為信令復(fù)幀。它所含的 16幀稱為子幀，用 F0— F15來表示，具體安排如下： F0中， TS16的第 1— 4位碼傳復(fù)幀同步組“ 0000”，其作用是保證信令正確傳送，即保證收發(fā)信令同步；第 6位碼為 A2，傳復(fù)幀對(duì)告碼，第 6位碼 =0，表示復(fù)幀同步，第 6位碼 =1，表示復(fù)幀不同步。第 第 第 8位碼備用，不用時(shí)暫時(shí)定為 1。 TS16的第 1— 4位碼傳第 1路信令，第 5— 8位碼傳 16路信令。 F2中， TS16的第 1— 4位碼傳第 2路信令，第 5— 8位碼傳第 17路信令?? F15中， TS的第 1— 4位碼傳第 15路信令，第 5— 8位碼傳第 30路信令。 一個(gè)信令復(fù)幀正好把 30路信令傳一遍，其周期為 2 ms，即信令抽樣頻率為 500 HZ。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 52 頁 3 時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì) 系統(tǒng)仿真總圖 時(shí)分多路系統(tǒng)仿真模型圖框架如下圖所示： 圖 仿真系統(tǒng)總圖 信號(hào)源部分的仿真 本次設(shè)計(jì)中對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行 PCM 編碼，譯碼及還原，以時(shí)間上離散的脈沖串作為載波，用模擬的基帶信號(hào)去控制脈沖串的某些參數(shù)，使其按照模擬基帶信號(hào)的變化規(guī)律變化，抽樣的脈寬越大，信號(hào)的帶寬越小，越有利于信號(hào)的傳輸，但是脈寬的增大會(huì)降低線路的時(shí)分復(fù)用度，影響線路的使用效率，所以脈寬的大小選擇要同時(shí)考慮帶寬和線路復(fù)用度這兩個(gè)互相矛盾的因素。本文主要以鋸齒波的脈寬為條件，在 01 時(shí)隙內(nèi)，設(shè)定脈沖寬度為 ，以便在每一個(gè)時(shí)隙中恢復(fù)原始信號(hào)。 根據(jù) 輸入信號(hào) 的 頻 率 f1,f2,f3??由最大 的 頻率 1000HZ 確定 采樣頻 率， 假定抽樣脈沖寬度很窄，近似為沖激脈沖，為了不失真的傳輸這些脈沖，要求信道有無限的帶寬 。但實(shí)際并不需要，因?yàn)樾盘?hào)經(jīng)過信道以后，我們需要的是脈沖的高度而不是形狀。 本次仿真實(shí)現(xiàn)不同速率 信號(hào)的 時(shí)分多路復(fù)用 系統(tǒng)。 共八路輸入信號(hào)，其中 第一路信號(hào) 為幀同步碼信號(hào) ，其余各路為用戶信息信號(hào)。 設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率均為 8000HZ，即每比特 125μs （ 標(biāo)準(zhǔn)位） ， 8 個(gè)比特作為一個(gè)周期序列，即 1個(gè) 標(biāo)準(zhǔn) 幀幀長為 1ms。各路輸入信號(hào)的參數(shù)設(shè)置見附錄 A所示。 每路 輸入信號(hào) 的 每個(gè)延時(shí)單元 頻率與該路信號(hào)原頻率 相同 。使第 18路 輸入信號(hào) 分別延時(shí) 18個(gè)單元，利于時(shí)鐘抽樣。 圖 原始信號(hào)波形 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 52 頁 模擬信號(hào)數(shù)字化部分的仿真 脈沖編碼調(diào)制時(shí)一種用一組二進(jìn)制數(shù)字代碼來代替連續(xù)信號(hào)的抽樣值，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。 抽 樣 量 化 編 碼 信 道低 通 濾 波 譯 碼輸 入信 號(hào)干 擾 圖 PCM 系統(tǒng)原理框圖 首先，在發(fā)送端進(jìn)行波形編碼，主要包括抽樣、量化、和編碼三個(gè)過程，把模擬信號(hào)變?yōu)槎M(jìn)制碼組，編碼后的 PCM 碼組的數(shù)字傳輸方式，可以是直接的基帶傳輸，也可以是對(duì)微波、光波、等載波調(diào)制后的調(diào)制傳輸，在接收端，二進(jìn)制碼組經(jīng)過譯碼后還原為量化后的樣值脈沖序列，然后經(jīng)過低通濾波器濾除高 頻分量，得到重建信號(hào)。 PCM 編碼模塊的內(nèi)部子系統(tǒng) 圖 仿真中的 PCM CODE內(nèi)部結(jié)構(gòu) 對(duì) Pulse Generator（矩形脈沖）、 Sine Wave（正弦波）、 Repeating Sequence（鋸齒波） 8 路輸入信號(hào)，經(jīng)過發(fā)端的時(shí)間分配器（ subsystem）對(duì)各路信號(hào)進(jìn)行輪流采樣。 內(nèi)部構(gòu)成：一級(jí)定時(shí)時(shí)鐘（頻率 1/8000），延時(shí)模塊，判決器，特征信號(hào)產(chǎn)生器，信號(hào)轉(zhuǎn)換器。 利用 RELAY 的 ONOFF 功能，是輸入信號(hào)的信號(hào)電平發(fā)生變化，當(dāng) 其值為 ON 時(shí)，值為 1，當(dāng)其為OFF 時(shí)，其值為 。 定時(shí)時(shí)鐘 的 每個(gè)延時(shí)單元 頻率均為 1/(2*8000)，可使時(shí)鐘延遲一個(gè)上升沿進(jìn)行采樣。（之所以是1/(2*8000)而不是 1/8000，是由于占空比的原因）。 級(jí)聯(lián)延時(shí)單元，使每路信號(hào)的 的時(shí)鐘起始時(shí)間 產(chǎn)生相應(yīng)延時(shí)，便于經(jīng)過處理后的各路信號(hào)合拼到同一信號(hào)。（即使各路 輸入信號(hào) 經(jīng)過 壓縮字長信息到一位，再依次延時(shí)一至八位，以便并串轉(zhuǎn)換器依次抽取各路壓縮特征信號(hào)，合并到復(fù)用幀的第一至八位 ）。 各模塊參數(shù)設(shè)置如附錄 A中： (1) Saturation施加輸入信號(hào)的上下限范圍，相當(dāng)于限制信號(hào)的幅度，指定輸入信號(hào)的上下限。 (2) Abs取模，把雙極性信號(hào)轉(zhuǎn)換為單極性信號(hào)。 (3)A律壓縮機(jī)：為了提高輸出信號(hào)的信噪比，將取模后的信號(hào)進(jìn)行 A律壓縮。 (4) 增益 :擴(kuò)大輸入信號(hào)。 (5) Quantizer:利用預(yù)先規(guī)定的信號(hào)電平，將壓縮后的信號(hào)進(jìn)行量化。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 52 頁 (6)整數(shù)位轉(zhuǎn)換器：將量化后的信號(hào)電頻轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼組后輸出。 經(jīng)過編碼后的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為幀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過堆棧，將經(jīng)過 PCM編碼的信號(hào)變換成整型數(shù)據(jù)。 各路輸入信號(hào)經(jīng)過編碼后的波形 圖 各路輸入信號(hào)經(jīng)過編碼后的波形 TDMA 復(fù)用的仿真 (1)TDMA復(fù)用顯示 Subsystem功能分析 內(nèi)部構(gòu)成如下圖。其中 二級(jí)時(shí)鐘 頻率 1/（ 1000*8），作為 Multiport Switch的抽樣頻率，共 8路分解信號(hào)合成一個(gè) 特征信號(hào) ，因 復(fù)用幀幀長為原信號(hào)的字長 ，故 二級(jí)時(shí)鐘 頻率設(shè)置為 1/（ 1000*8）。Subsystem以 8比特為周期（一個(gè)字周期，也是一幀周期），每一比特作為單位，依次將該路信號(hào) 分解成 8路 ，其中， 原信號(hào)每個(gè)上升沿時(shí)刻 分解出的信號(hào)在 該時(shí)刻起置 1。分解出的 8路信號(hào)送往 Multiport Switch進(jìn)行抽樣。 Multiport Switch經(jīng)過抽樣合并形成一路信號(hào)輸出。這樣便形成了 特征信號(hào) ，使復(fù)用幀中相應(yīng)的第 N位包含第 N路原信號(hào)的字信息。 此 Subsystem模塊用于實(shí)現(xiàn)“按字復(fù)接”，使每比特長度由標(biāo)準(zhǔn)位 125μs 變成新的位長 125/8μs = 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 52 頁 圖 TDMA復(fù)用顯示 Subsystem的內(nèi)部構(gòu)成 其中的方波信號(hào)為幀同步信號(hào)，作為二級(jí)時(shí)鐘，作為抽樣頻率；零階保持器的作用是，實(shí)現(xiàn)時(shí)隙分配中的同步，采樣時(shí)間為 ；單位延時(shí)器的作用 是，使第一路信號(hào)不做任何處理，其它七路信號(hào)分別做相對(duì)于第一路信號(hào)的單位延遲，利用這種輸入信號(hào)在時(shí)間軸上相對(duì)位置的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)八路信號(hào)的分離，即時(shí)隙分配。 八路輸入信號(hào)經(jīng)過合并后的波形如下所示， 這一路的時(shí)鐘、 Hit信號(hào)（ Hit values = 2）、輸出信號(hào)的對(duì)比如下。 圖 八路輸入信號(hào)經(jīng)過合并后的波形 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 52 頁 圖 輸出信號(hào)的對(duì)比 其中， integer delay 參數(shù)如下圖所示。 Integer delay的參數(shù) number of delays對(duì)八路輸入信號(hào)分別為： 8，代表一個(gè)周期抽樣階級(jí)從 0抽到 7級(jí)， Initial count = ，代表起始抽樣階級(jí)為 1， Hit values 依次為 [07]，目的是使 時(shí)鐘信號(hào) 的第 18 個(gè) 上升沿 分別依次對(duì) 輸入信號(hào) 的 8 個(gè)比特進(jìn)行抽樣。 Hit values = 2，代表 當(dāng)且僅當(dāng) 該周期抽樣階級(jí)信號(hào) 為第 2級(jí)時(shí)（如第一個(gè)上升沿到達(dá)至第二個(gè)上升沿到達(dá)的期間） 輸出 1。 使用幅度為 3周期為 “高速開關(guān)”的旋轉(zhuǎn)。 Pulse Generator方波信號(hào)形 成器具體設(shè)置如附錄 A 所示。 使用零階保持器來實(shí)現(xiàn)時(shí)隙分配過程中的同步。其采樣時(shí)間設(shè)置為 。 ZeroOrder Hold零階保持器具體設(shè)置如附錄 A 所示 單位延遲器，采樣周期為缺省值， Subsystem/Subsystem1中有八路輸入，第一路不做任何處理，對(duì)其他三路分別進(jìn)行相對(duì)于前一路的單位延遲，即第二路延遲一個(gè)單位，第三路延遲二個(gè)單位，第四路延遲三個(gè)單位 ?? 利用這種輸入信號(hào)在時(shí)間軸上相對(duì)位置的變化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)八路信號(hào)的分離，即時(shí)隙分配。 Integer Delay整數(shù)延遲單元參數(shù)具體設(shè)置如附錄 A 所示。 其中 Enable參數(shù)設(shè)置如附錄 A所示， Enable的作用就是使在系統(tǒng)控制信號(hào)的控制之下（本系統(tǒng)中為方波信號(hào)），子系統(tǒng)可以自行啟動(dòng)，不必再另行調(diào)用。 系統(tǒng)的合成器 Merge參數(shù)設(shè)置如附錄 A 所示 ,其作用是將經(jīng)過編碼后的八路輸入信號(hào)合并為一路信號(hào)并送往接收端。 TDMA 解復(fù)用 時(shí)分復(fù)用的解調(diào)過程稱為時(shí)分解復(fù)用 ，其仿真如圖 所示，它是時(shí)分復(fù)用的逆過程 。時(shí)分解復(fù)用通信，是把各路信號(hào)在同一信道上占有不同時(shí)間間隙進(jìn)行通信分離出原來的模擬信號(hào)。由抽樣定理可知，將時(shí)間上離散的信號(hào)變成時(shí)間上連續(xù)的信號(hào) ，其在信道上占用時(shí)間的有限性，為多路信號(hào)沿同一信道傳輸提供了條件