移動通信課程多址技術(shù)教學(xué)案例設(shè)計

【摘要】本文針對移動通信“多址技術(shù)”教學(xué)過程中存在的問題，結(jié)合實際教學(xué)工作，設(shè)計淺顯易懂的教學(xué)案例，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，期望取得良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】移動通信 ?多址技術(shù) ?案例設(shè)計

【中圖分類號】TN929.5-4;G712 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）02-0238-02

1.引言

移動通信技術(shù)課程是通信工程專業(yè)的一門專業(yè)課，具有起點高、多交叉、覆蓋廣、更新快且實踐性強(qiáng)等特點。許多知識點內(nèi)容抽象，難以理解，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。本文結(jié)合教學(xué)實踐經(jīng)驗，針對移動通信課程中“多址技術(shù)”知識點，設(shè)計教學(xué)案例，將抽象枯燥的理論化解為生動易懂的實例，便于學(xué)生理解。

2.案例設(shè)計

通信的基礎(chǔ)是通過信道傳輸符號。大量的手機(jī)要通過信道傳輸符號，就好比大量的車輛跑一條道路一樣。避免擁塞、碰撞的技術(shù)就是多址技術(shù)。通信系統(tǒng)常見的多址技術(shù)有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）。

直觀簡單的方法是FDMA。把頻段劃分為一些子頻段，每個用戶只能在子頻段上傳輸符號。這就好比把一條大路分隔成幾個車道，每輛車只能沿一條車道行駛。這種方式的主要弊端是子頻段之間必須留有隔離帶。因為隔離帶內(nèi)的信號，會對子頻段內(nèi)的信號形成干擾，所以隔離帶不能用來傳輸符號，這就造成了資源的浪費。第一代移動通信（1G）采樣的就是這種體制。

第二代移動通信（2G）采用了TDMA。將時間分為4.62毫秒的幀，每幀再分為8個時隙。A手機(jī)以正常速率發(fā)送符號，手機(jī)先將這個正常速率的符號存儲起來，當(dāng)分配給A手機(jī)的時隙到來時，手機(jī)以8倍的速率在“1”時隙內(nèi)“突發(fā)”完所有已經(jīng)存儲的符號，在后面2、3、4、5、6、7、0時隙到來時，A手機(jī)只是存儲而不發(fā)送符號，等到下一幀的“1”時隙到來時，它再以8倍的碼速“突發(fā)”，然后再存儲，再“突發(fā)”，……。與A手機(jī)通信的B手機(jī)必須同步地跟蹤A手機(jī)的突發(fā)時隙，也以8倍的速率在每一個時隙內(nèi)接收完全部符號，存儲在手機(jī)里，然后以正常速率播放，然后再接收存儲、播放，……。對于A手機(jī)和B手機(jī)的用戶來說，他們感覺上都是以正常語速通信，根本不知道A手機(jī)經(jīng)過了“緩存——突發(fā)”，B手機(jī)也經(jīng)過了“緩存——稀釋”的過程。其他手機(jī)占用另外的時隙進(jìn)行同樣的通信，以達(dá)到互不干擾的目的。

第三代移動通信則采用CDMA。CDMA體制既不劃分子頻段，也不劃分時隙，將所有頻率和時間讓用戶共享，也就是說，所有用戶既可以使用相同的頻率，也可以同時發(fā)送符號。這樣豈不是大亂了嗎？CDMA又是如何避免擁塞和碰撞，仍然保持交通流暢的呢？Walsh函數(shù)起到了關(guān)鍵作用。

第一，Walsh序列的符號只有“1”和“-1”兩種，與數(shù)字通信采用的二進(jìn)制相契合。第二，Walsh序列兩兩互乘都等于零，其三，Walsh序列自乘都等于1。以上就是Walsh序列的正交性。

假設(shè)有A、B、C和D 共4個用戶，他們同時、同頻率發(fā)送的符號序列分別是SA、SB、SC和SD，那么，在不進(jìn)行任何隔離的信道里面?zhèn)鬏?，傳輸?shù)木褪腔殳B的符號序列，沒有人能夠識別它們。如果利用Walsh序列，情況就不同了。在用戶在發(fā)送碼序列之前，先乘以Walsh序列，然后再送去信道里面?zhèn)鬏?，最后利用Walsh序列的正交性，就可以將碼序列分揀出來。

這有點像一個古老的游戲：我給你一張寫滿字母的紙，別人不知道紙上寫的是啥內(nèi)容。但是，我已經(jīng)事先給你一張同樣大小的紙，這張紙上沒有字母，只是一系列小孔，用布有小孔的紙與寫滿字母的紙重合，通過小孔就可以讀到真實內(nèi)容。這布有小孔的紙就像Walsh序列，它屏蔽了不需要的內(nèi)容，分揀出了需要的內(nèi)容。

通過上述案例設(shè)計并結(jié)合講解，學(xué)生普遍反應(yīng)良好，枯燥抽象的“多址技術(shù)”變得淺顯易懂了。

3.總結(jié)

本文結(jié)合《移動通信》課程中“多址技術(shù)”知識點的特點，分析了教學(xué)當(dāng)中出現(xiàn)的問題，設(shè)計了生動有趣的案例，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。但移動通信技術(shù)發(fā)展迅速，新技術(shù)不斷出現(xiàn)，教學(xué)改革也需要不斷探討，案例設(shè)計也要不斷更新優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王凱民，戴博.新時代的數(shù)字移動通信教學(xué)研究[J].科教文匯， 2018（7）：86-87.

作者簡介：

潘子宇（1984-），男，江蘇姜堰人，南京工程學(xué)院信息與通信工程學(xué)院教師，高級實驗師。主要從事移動通信、Matlab/Simulink通信仿真設(shè)計等方面的教學(xué)工作。