[科普中国]-时分码分多址-

时分码分多址的原理

时分码分多址的含义，是指同时利用时分多址技术（TDMA）和码分多址技术（CDMA）的多址技术，用TD-CDMA来表示时分码分多址技术。

时分多址技术时分多址技术（TDMA）就是在不同的时间安排不同数据的多址方式，TDMA是以时间作为信号分割的参量来区分信道，它将载波在时间上分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙，每个时隙就作为一个通信信道分配给一个用户。

帧与帧之间或时隙之间在时间上都是互不重叠的，系统根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号。在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动台的信号而互不干扰。同时，基站发向各个移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台只要在指定的时隙内接收，就能从时分多路复用（TDM）的信号接收到发给它的信号。

TDMA结构较复杂，其最简单的情况就是单路载波被划分成许多不同的时隙，每个时隙传输一路突发信号。用户部分是TDMA的关键，每个用户在呼叫开始时被分配给一个时隙，用户与基站之间进行同步通信，并对时隙进行计数。当自己的时隙到来时，手机就启动接收和解调功能，对基站发来的突发信号进行接收。同样，当用户要发送信息时，首先是将信息进行缓存，等待自己的时隙到来，在时隙开始后，再将信息以加倍的速率发送出去，然后又开始积累下一次突发式传输。

码分多址技术码分多址技术（CDMA）以码型结构作为信号分割的参量，它为每个用户分配了各自特定的地址码，利用公共信道来传输信息，接收端通过地址码的不同来识别不同的用户。

在无线通信中，对信息内容进行编码的不是语言，而是不同的地址码。CDMA系统的地址码相互正交，主要用于区别不同的地址，地址码在频率、时间和空间上都有可能重叠，对某用户发送的信号，系统的接收端需用完全一致的本地地址码对接收的信号进行相关检测。只有与其相匹配的接收机通过相关检测才可能正确接收，其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。

在CDMA移动通信系统中，用户之间的信息传输也是由基站进行转发和控制的，不同的移动用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的，而是用各自不同的编码序列来区分的。为了实现双工通信，CDMA系统可以采用频分双工和时分双工工作方式。

时分码分多址的结构时分码分多址技术（TD-CDMA）是由时分多址（TDMA）的帧结构和码分多址（CDMA）的编码序列构成的。

TDMA帧结构TDMA帧是TDMA系统接收、处理和传输信息的基本单元，它由若干时隙组成。不同的用户周期性地占有一系列特定的时隙来传送自己的信息。但在每一个TDMA帧中，一个用户只占有一个特定时隙。不同通信系统的帧长度和帧结构是不一样的，典型的帧长在几毫秒到几十毫秒之间。

一个TDMA帧是由头比特、信息数据和保护比特组成的。头比特包含了基站和用户来确认彼此的地址信息和同步信息，信息段包含了各用户时隙，而保护比特则用来保证帧与帧之间的同步。在TDMA系统中，每帧中时隙结构的设计通常要考虑3个主要问题：一是控制和信令信息的传输；二是多径衰落信道的影响；三是系统的同步。

TDMA系统正常工作的前提是同步和定时。通信双方只允许在规定的时隙内发送和接收信号，因此TDMA系统必须保证严格的帧同步、位同步、时隙同步和载波同步。TDMA系统常采用的同步方式有位同步和帧同步两种。位同步时接收机正确解调的基础，用于传输位同步信息的方法一般有两种：一种是用专门的信道传输；另一种是插入业务信道中传输，如在每一个时隙的前面发送一段“0”、“1”交替的信号作为位同步信息。帧同步和位同步常常采用相同的方法，即在每帧和每时隙前面分别设置一个同步码作为同步信息。同步码的选择是在帧长度确定后，根据信道条件和对同步的要求而确定的。对帧同步和位同步的要求是建立时间短、同步保持时间长、失步概率小等。

CDMA编码序列根据扩频实现方法的不同，码分多址可以分为直接序列码分多址（DS-CDMA）、跳频码分多址（FH-CDMA）、跳时扩频码分多址（TH-CDMA），也可以将上述基本方法进行组合从而形成各种混合码分多址技术（HCDMA）。

直接序列码分多址（DS-CDMA）是目前用得较多的一种扩频多址方式，它在第二代移动通信中已获得成功的应用，并且也是第三代移动通信的核心技术。DS-CDMA是通过将携带信息的窄带信号与高速的地址码信号相乘而获得的宽带扩频信号。

在跳频码分多址系统中，每个用户根据各自的伪随机（PN）序列，动态地改变已调信号的中心频率。在信息传输过程中，发送设备不断更换频率。接收设备必须使用同样的调频规律才能正确解扩。FH-CDMA类似于FDMA，但FH-CDMA所用的频道是动态变化的。FH-CDMA通信过程中要求频率序列正交，在一个PN序列周期内，所有使用频率在任意时刻必不相同。

跳时码分多址用一组正交跳时码控制各个用户的通信信号在一帧时间内的不同位置进行伪随机跳变，跳时码分多址TH-CDMA可以看成是一种由伪随机码控制的多进制脉冲位置调制（MPPM）。为了进一步提高抗干扰新能，TH-CDMA通常都是与其他扩频技术混合使用的。1

时分码分多址的特点时分码分多址（TD-CDMA）既有时分多址技术（TDMA）的特点，也具备了码分多址技术（CDMA）的特点。

时分码分多址技术的特点如下：

（1）TDMA系统分给每个用户一个互不重叠的时隙，各用户仅在分配的时隙工作。

（2）TDMA系统N个时分信道共用一个载波频道，占据相同带宽，只需一部收发信机，所以基站复杂性较小。

（3）TDMA用不同的时隙来发送和接收信号，因此不需要双工器。

（4）频率共享。

（5）系统容量大。

（6）抗多径衰落。2