零基础学习WCDMA(7):时分多址

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本文介绍最直观的多址方式:时分多址。

凭直觉,最简单的混合方法,就是把多个用户的信息依次放在一个通道上,再在接收端依次取出。这就需要把每个用户的信息在按固定的时间端切片,再将多个切片组合。这种多用户在时间域上共享系统的方式就是时分多址,Time Division Multi-Access,含义是系统以时间分割给不同的用户,在某一个时间间隔内由某一个用户独占该系统。从整个时间轴上来看,各个用户共享着这一系统。

时分多址有时和时分复用通用,但是时分复用的概念更为广泛,可以说时分多址是时分复用的多址接入方法。比如十字路口的红绿灯,就是以时分复用的方法在管理路口的交通资源,而没有任何多址接入的形式存在。

一个电话系统里,打电话的用户声音波形被采样后,与其它用户的采样按时间顺序混合在一起,再接收端按照顺序拆分成各路用户采样,最后从每个用户各自的采样点恢复出用户的原始波形。

信号在时间上被切片(即采样)后,还能组成原来的波形信息吗?答案是肯定的。奈奎斯特抽样定律指出,当采样频率超过信号最高频率2倍时,就能无失真的恢复出原信号。换句话说,一个信号的波形信息,只靠有限个采样点就能恢复。听起来有些矛盾,但是事实如此。

电话是用来通话的,几乎没有人用电话欣赏对方为他播放的音乐,所以,电话的采样频率只要设置在比人声最高频率的2倍稍高即可。事实上使用的是8kHz采样(对比CD唱碟的采样频率是44.1kHz,因为人耳能听到的音乐频率要高很多)。

采样值的保持时间越短,一个采样周期(一个用户连续两次采样之间的时间间隔,对于8kHz采样,这个周期是1/8000=125微秒)内能容纳的用户就越多,系统容量就越大,但是付出的代价就是提高了对系统两端同步准确度的要求,这就需要寻求一个平衡。我国使用的E1系统里,采样的保持时间是3.90625微秒,所以,一个采样周期内有32个用户的采样值,用术语说,有32个信道。

每一个采样值的幅度高低用bit表示,当信号幅度被量化为256级时,每一个采样值就可以用8bit的二进制数值表示。这8个比特扩展在一个信道时长(3.90625微秒)内,由此可以计算出E1系统的比特速率为2048kbps,这就是传说中的2M系统。


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