时分多址(TDMA)

更新时间:2023-05-03
          时分多址是把时间分割成周期性的帧,每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或时隙都 是互不重叠的),TDMA中的一个信道由一连串周期性的时隙构成。TDMA系统是基于时间 分割信道,每个移动用户分配一个地址,即在一个时间段(时帧)内每个移动用户分配有 一个时隙。

什么是时分多址 (TDMA)?

时分多址(TDMA)是一种用于数字蜂窝电话和移动无线电通信的数字调制技术。TDMA 是划分射频 (RF) 蜂窝信道上可用有限频谱的两种方法之一。另一种称为频分多址(FDMA)。
简单来说,TDMA通过将每个蜂窝信道划分为不同的时隙,使多个用户能够共享相同的频率。实际上,单个频率支持多个同步数据通道。因此,使用两个时隙TDMA,两个用户可以共享相同的频率。使用三个时隙TDMA,三个用户可以共享相同的频率,依此类推。

TDMA如何运作?

在TDMA中,用户快速连续传输,每个用户使用自己的时隙。这种穿梭过程是如此之快,每个用户都认为他们同时占用相同的RF信道。通过为每个用户分配离散的带宽量,TDMA增加了可以通过信道传输的数据量,同时支持同时对话。
在北美,使用称为北美TDMA的TDMA变体。几乎所有2G蜂窝系统都使用TDMA,包括:
  • 数字高级移动电话服务
  • 全球移动通信系统(GSM))
  • 个人数字蜂窝 (PDC)
  • 集成数字增强网络
TDMA还用于数字增强型无绳电信,该标准用于在欧洲,澳大利亚,南美和亚洲创建无绳电话系统
GSM网络

TDM和TDMA有什么区别?

TDMA与时分复用(TDM)不同,尽管这两个概念经常相互混淆。
TDM和TDMA的共同点是每个用户都有一个传输数据的时隙。但是,在TDMA中,一旦用户完成使用其时隙,它就会被释放,并且他们必须等待轮到他们再次传输。此外,用户每次访问蜂窝网络时可能会获得不同的时隙。此外,多路复用信号可能来自不同的来源或发射器。
在 TDM 中,特定时隙始终专用于用户,即使他们不使用它也是如此。此外,多路复用信号来自同一移动节点。

TDMA,FDMA和CDMA之间有什么区别?

与TDMA一样,FDMA也是一种通道化协议。但是,与TDMA不同,FDMA按频率而不是时间分隔蜂窝通道(带宽)。每个台站都被分配了一个特定的频段来发送数据。因此,如果用户想要两个频道,他们会得到两个单独的频段。
在FDMA中,具有不同频段的不同电台由未使用频段的小频段(保护频段)隔开,以防止站点之间的干扰。与TDMA不同,FDMA中不需要同步。然而,FDMA的缺点是它提供的功率效率较低。FDMA主要用于GSM和PDC系统。
FDMA和TDMA的另一种多路复用方案是码分多址(CDMA)。CDMA获取给定服务的整个分配频率范围,并同时为频谱范围内的所有用户复用信息。简而言之,CDMA使所有站点可以同时传输数据,而无需基于频率或时间的多路复用。
CDMA的最大优点是它提供高数据速率和高度的灵活性。此外,与TDMA不同,CDMA不需要同步。CDMA的缺点是不同的站共享带宽和时间,需要保护带和保护时间。

TDMA的优势是什么?

TDMA将RF划分为分配给多个用户的时隙。因此,可用通道带宽由每个用户使用,并按顺序分时。用户轮流高效及时地使用渠道。因此,与模拟系统相比,TDMA提高了频谱效率。
所有用户都被分配了不重叠的时间段,以轮流使用频道。这避免了码间干扰,这是一种不必要的现象,其中一个符号干扰后续符号以扭曲信号 - 降低通信可靠性。因此,相邻通道之间不需要未使用频率的保护带。TDMA还允许灵活的费率,其中多个时隙可以动态分配给用户。
此外,由于传输是非连续的 - 尽管每个用户看起来都是这样 - 发射器可以在不使用时关闭。与FDMA相比,这导致电池消耗低。
所有这些优点使TDMA非常适合先进的移动电话系统。
基于TDMA的GSM和CDMA技术和标准如何从1G演变为5G。

TDMA的缺点是什么?

在TDMA中,必须在相邻TDMA插槽之间增加保护间隔,以减少传输之间的干扰并防止传输重叠。这种较短的时间间隔需要额外的时间和能量,这可能是以有限能量运行的蜂窝网络的关键限制因素。
在基于 TDMA 的系统中,通常使用时隙之间 30-50 微秒的保护时间。
由于数据传输的突发模式,TDMA中也需要同步。
TDMA的另一个缺点是,与CDMA相比,它仅提供中等数据速率和中等系统灵活性。
            在频分双工(FDD)方式中,上行链路和下行链路的帧分别在不同的频率上。在时分 双工(TDD, Time Division Duplex)方式中,上下行帧都在相同的频率上。TDD的方式如图 2-16所示。各个移动台在上行帧内只能按指定的时隙向基站发送信号。为了保证在不同传 播时延情况下,各移动台到达基站处的信号不会重叠,通常上行时隙内必须有保护间隔,在 该间隔内不传送信号。基站按顺序安排在预定的时隙中向各移动台发送信息。
            不同通信系统的帧长度和帧结构是不 一样的。典型的帧长在儿毫秒到几十毫秒 之间。TDMA系统既可以采用频分双工 (FDD)方式,也可以釆用时分双工 (TDD)方式。在FDD方式中,上行链路 和下行链路的帧结构既可以相同,也可以 不同。在TDD方式中,通常将在某频率上 一帧中一半的时隙用于移动台发,另一半 的时隙用于移动台接收,收发工作在相同 频率上。
            在TDMA系统中不同信号的能量被分 配到不同的时隙里,利用定时选通来限制 邻近信道的干扰,从而只让在规定时隙中 有用的信号能量通过。实际上现在使用的 TDMA蜂窝系统都是FDMA和TDMA的组 合,如美国TIA建议的DAMPS数字蜂窝 系统就是先使用了 30kHz的频分信道,再 把它分成6个时隙进行TDMA传输。当前应用这种多址方式的主要蜂窝系统有北美的D-AMPS和欧洲的GSM,在我国这两种制式也 都有应用,但GSM占绝大多数。

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