频／时分复用(多址)技术仿真-实验指导书

通信系统原理实验

——频／时分复用（多址）技术仿真

一、实验目的

通过本实验，学生应达到以下要求：

1.了解Matlab/Simulink仿真工具，会用Simulink进行FDMA-TDMA——频／时分复用（多址）

技术的建模与仿真；

2.加深对FDMA-TDMA——频／时分复用（多址）技术原理的理解；

3.利用Matlab/Simulink仿真工具进行FDMA-TDMA——频／时分复用（多址）技术的仿真，会

分析其时域、频域特性。

二、实验仪器及设备

Matlab/Simulink软件仿真工具

三、实验原理

1. Simulink简介

Simulink是MATLAB中的一个建立系统方框图和基于方框图级的系统仿真环境，是一个对动态系统进行建模、仿真并对仿真结果进行分析的软件包。使用Simulink可以更加方便地对系统进行可视化建模，并进行基于时间流的系统级仿真，使得仿真系统建模与工程中的方框图统一起来。并且仿真结果可以近乎“实时”地通过可视化模块，如示波器模块、频谱仪模块以及数据输入输出模块等显示出来，使得系统仿真工作大为方便。

Simulink使得用户可以用鼠标操作将一系列可视化模块连接起来，从而建立直观的功能上更为复杂的系统模型，避免了编写MA TLAB仿真程序，简化了仿真建模过程，更加适用于大型系统的建模和仿真，如对IS-95 CDMA通信系统全系统的建模仿真工作。

2. 利用Simulink进行通信系统仿真的必要性

实际的数字通信系统需要完成从信源到信宿的全部功能，这通常是比较复杂的。对这个系统做出的任何改动（如改变系统的结构、改变某个参数的设置等）都可能影响到整个系统的性能和稳定性。

在设计新系统或者对原有的通信系统做出修改或者进行相关的研究时，通常要进行建模和仿真，通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中。通过仿真，可以提高研究开发工作的效率，发现系统中潜在的问题，优化系统整体性能。与一般的仿真过程类似，在对通信系统实施仿真之前，首先需要研究通信系统的特性，通过归纳和抽象建立通信系统的仿真模型。

3. FDMA-TDMA——频／时分复用（多址）技术

（1）Medium(传输介质/媒介)与Resource（资源）

（2）复用（Multiplexing）与多址（Multiple Access）

（3）FDD（Frequency Division Duplexing）与TDD（Time Division Duplexing）

频分多址通信设备的主要技术要求是：频率准确、稳定，信号占用的频带宽度在信道范围以内。图

是FDMA频分多址通信系统的仿真模型。

FDMA频分多址通信系统的仿真模型

图中：在发射部分，三个Signal Generator（信号发生器），产生幅度为1、频率为4rad/s的正弦信号和方波信号，以及频率为3rad/s的锯齿波信号，分别进入载频设定为40Hz、60Hz、80Hz的Passband DSB AM（双边带幅度调制）模块，然后各自进入与调制模块载频相应的Analog Filter Design（模拟滤波器设计）模块。三路信号在Sum（加法器）中合成后馈入高斯噪声传输环境。在接收部分，三路并联的带通滤波器分别工作在上述三个载频上。带通滤波器后面连着载频与带通滤波器中心频率相同的Passband DSB ADM（双边带幅度调制的解调）模块。解调输出的信号在MUX（合路器）中与各自的原始信号汇合，然后输入示波器。

TDM(A)原理及Simulink仿真

时分多址是将通信信道在时间坐标上划分成若干等间隔的时隙（ts, time slot）。时隙编号，并且周期重复出现。每对通信设备将工作在某个分配（或指定）的时隙上，即不同的通信用户是靠不同的时隙划分实现通信的，称为时分多址。现在的数字蜂窝无线通信系统GSM，就采用了时分多址技术。

时分多址通信设备的主要技术要求是：准确同步，在指定的时隙内完成接收和发射的任务。发射是以猝发的形式进行的，因此发射、接收时的数据率是在时间轴上压缩过的。图2是时分多址通信系统的仿真模型。

图2 TDMA时分多址通信系统的仿真模型

图2所示是时分多址通信系统的仿真模型：三个信号发生器分别产生正弦波、三角波、方波信号，分别进入Subsystem（时分多址）模块（Subsystem（时分多址）模块的结构参看图3）。Subsystem（时分多址）模块中，Pulse Generator（脉冲发生器）产生占空比为1/3，频率为10Hz的周期方波。方波分成三路：本身是一路；延迟1个和2个方波宽度的信号是另外两路，参看图4。三路时间错开0.1/3的方波，被用作三个触发门控电路的门控信号，相当于把三路信号分配到宽度为0.1/3的相邻的时隙中。图5所示是Scope（示波器）显示的三路分别填在三个时隙中的信号经过Merge（合并）以后的波形。信号在一个信道里传输并分配到不同时隙（不同地址）的过程，可以在图中清楚地展现。

图3 Subsystem（时分多址）模块的结构

图4 三个触发门控电路的门控信号

图5 Scope（示波器）显示的三路分别填在三个时隙中的信号经过Merge（合并）以后的波形