基于Matlab/Simulink的TDMA技术的仿真研究

韩 铮

（赤峰学院 物理与电子信息工程系，内蒙古 赤峰 024000）

基于Matlab/Simulink的TDMA技术的仿真研究

韩 铮

（赤峰学院 物理与电子信息工程系，内蒙古 赤峰 024000）

电通信中，在相同的时间、空间和频域内，不同的信号可以与各自的对象进行信息交换，依靠的是多址技术.时分多址（TDMA）是一种利用时隙分离，在相同的频域内传输多路信号的多址技术.本文利用Matlab/Simulink对TDMA技术进行了仿真研究，仿真结果证明了仿真模型的正确性.对通信原理中多址技术的学习有一定的指导作用，同时可以为通信建模仿真提供一定的参考.

TDMA；Simulink；通信仿真

1 引言

时分多址，简称TDMA（Time Division Multiple Access）.是通信技术中基本多址技术之一，TDMA应用在北美数字式先进移动电话系统（D-AMPS），全球移动通信系统（GSM）和个人数字蜂窝系统（PDC）中，卫星通信和光纤通信中也有应用.

时分多址是将通信信道在时间上划分为若干个间隔相等的时隙，利用时分多路转换开关使每个时隙中传输一路信号，时隙周期性的出现（通常称为帧）.在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在不同的时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰.同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来.可见，时分多址技术的主要技术要求就是准确同步，即在指定的时隙内完成接收和发射任务.

2 TDMA仿真模型

TDMA通信系统的Matlab/Simulink仿真模型，如图1所示.

图1 TDMA通信系统仿真模型

利用三个信号发生器分别产生正弦波、方波和三角波来代表不同的信源，将三路信号送入TDMA Subsystem 1模块内进行时分多路键控，在各自允许时隙内接通，其它的时隙内断开.三路时分转换后的信号在合路器中相加为一个连续时间信号，经信道传输后在TDMA Subsystem 2中利用不同的时隙将其分离开.最后，在TDMA Subsystem 3中取样保持为信宿接收的信号.

TDMA Subsystem 1模块结构如图2所示.

图2 TDMASubsystem 1模块结构

此部分为分时发送部分，它完成一个分时多路转换的功能.利用三个依次相差1/3周期的频率为100 Hz的脉冲信号控制三个可控开关.即：在10 ms的时间间隔内产生3个时隙，每个时隙用来传输一路信号.可控开关利用过零检测，门限值设为0，采样周期设为0.1 ms.

TDMA Subsystem 2模块结构如图3所示.

图3 TDMA Subsystem 2模块结构

TDMA Subsystem 2模块的结构同TDMA Subsystem 1完全相同，保持时间上的准确同步，其完成功能是将不同时隙的信号进行分离.

图4 TDMA Subsystem 3模块结构

然而，接收到的信号只是时间上离散幅值连续的模拟信号，其高频分量较多，TDMA Subsystem 3模块利用取样保持的方法将其部分高频分量去除，实际中也可用滤波电路.

TDMA Subsystem 3模块结构如图4所示.

3 TDMA模型仿真结果

3.1 输入信号

图5 输入信号波形图

输入三路信号分别为方弦、正弦波和锯齿波.幅度分别为1.5 V、2 V和1.5 V，频率为5 Hz.为了清楚地观察波形，在三信号上分别叠加了常数值1.5、0和-3，以下图形未加说明时，均已叠加此常数值.

3.2 分时取值后的三路信号波形

输入信号经过子系统TDMA Subsystem 1后，分别在相应的时隙中得到了采样.将0.01 s分为三个等间距时隙，第一个时隙用于传送方波信号，第二个时隙传输正弦波信号，第三个时隙传输锯齿波信号.

图6 分时采样后的波形图

3.3 分时取值后的合成信号

此合成信号为TDMA系统的发送波形，它是分时信号在时间轴上的叠加，三种信号分别占用着不同的时隙.

图7 传输信号波形图

3.4 不同时隙分离的信号

图8 分离后的波形图

此信号为模块TDMA Subsystem 2的输出信号，该模块结构与TDMA Subsystem 1相同，将时间上叠加在一起的三个分时信号利用各自的时隙分离开来.当分时采样的时序与接收端的时序严格同步时.

3.5 取样保持后的信号波形

接收到的信号（图8）经过采样保持电路可以恢复出发送端的信号.图9中波形可知，虽然很接近发送端信号波形但有一定差别，但这种差别我们在使用中通常不会察觉.根据抽样理论我们可以知道，此种方法采样后的信号包含了所有原信号的频谱分量只是幅度增益有小的畸变，当时隙小到一定值时，这种畸变完全可以忽略.

图9 采样保持后的波形图

4 结论

本文在阐述了TDMA基本原理的基础上，利用Matlab/Simulink建立了TDMA系统的仿真模型，仿真结果充分证明了仿真模型的正确性，对TDMA的学习和通信系统的基础仿真有指导作用.仿真过程中要求TDMA系统的发送与接收端要求时序上严格的同步性，否则将导致系统错误.另外，仿真选用的输入信号频率较小，而时隙较大，但这并不影响仿真结果的一般性.

〔1〕李建新.现代通信系统分析与仿真—MATLAB通信工具箱[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000.

〔2〕徐明远，邵玉斌.MATLAB仿真在通信电子工程中的应用 [M].西安电子科技大学出版社，2005.

〔3〕樊昌信，等.通信原理（第五版）[M].国防工业出版社，2002.

TP 393

A

1673-260X（2010）12-0047-03