頻分多址接入模型設計及MATLAB仿真計算

摘要：介紹了一種頻分多址模型，并對模型進(jìn)行了理論分析，采用編程模擬了其通信過(guò)程，對實(shí)驗結果進(jìn)行了分析，實(shí)驗表明該方法實(shí)用可行。
關(guān)鍵詞：頻分多址：MATLAB應用；調制解調

O 引言
MATLkB環(huán)境(中文名是矩陣實(shí)驗室)是由美國NEWMEXICO大學(xué)的CLEVE MOLER于1980年開(kāi)始開(kāi)發(fā)。它最初是用FORTRON語(yǔ)言編寫(xiě)的，現在的MATLAB程序是由THF MATH WORKS公司用C語(yǔ)言編寫(xiě)，1984年由MATH WORKS公司推出了第一個(gè)商業(yè)版本。經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展與競爭、完善，現已成為國際公認的最優(yōu)秀的科技應用軟件。MATLAB是以復數矩陣作為基本編程單元的一種高級程序設計語(yǔ)言，主要適用于矩陣運算及控制和信息處理領(lǐng)域的分析設計，它很容易由用戶(hù)自行擴展而且集科學(xué)與工程計算、圖形可視化、圖象處理、多媒體處理于一身，并提供了實(shí)用的Windows圖形界面設計方法，使用戶(hù)能設計出友好的圖形界面。
MATLAB包含了進(jìn)行控制系統分析與設計所必須的工具箱函數，控制系統工具箱的內容幾乎包含了經(jīng)典控制理論和現代控制理論的主要內容，其中包括的函數有：模型建立，模型變換，模型簡(jiǎn)化，模型實(shí)現，模型特性，方程求解，時(shí)域響應，頻域響應，根軌跡。
無(wú)線(xiàn)通信采用的是一種廣播方式而非點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸，即網(wǎng)內任一用戶(hù)發(fā)射的信號其他用戶(hù)均可接收。因此，如何判別信號的發(fā)送對象成為問(wèn)題的關(guān)鍵，解決該問(wèn)題的方法是采用基于信號的正交分割原理的多址接入方式。
眾所周知，無(wú)線(xiàn)電信號可以表達為時(shí)間、頻率和碼型的函數，因此三者可作為多址接入的判別依據，頻分多址就是一種根據傳輸信號載波頻率的不同劃分來(lái)建立多址接入的方法。該方法具有頻率資源重用、技術(shù)成熟、易于與模擬系統兼容且對信號功率沒(méi)有嚴格要求等優(yōu)點(diǎn)。典型應用包括無(wú)線(xiàn)廣播、TV等。

1 模型
現代頻分多址通信系統將有限的頻率帶域劃分為若干個(gè)等間距且互不重合的頻道，不同移動(dòng)臺通過(guò)申請可獲得不同的頻道，通信過(guò)程中相互之間互不干擾。該通信系統模型如圖1所示。

2 模型分析
現代通信系統傳輸的確定性信號可分為連續周期信號、連續非周期信號、離散周期信號和離散非周期信號。因信號的時(shí)域特征不太明顯，易對信號進(jìn)行分析，而信號的頻域特征清晰可見(jiàn)，為信號分析提供了有效途徑，因而可以在頻域上比較和分析信號傳輸前后的特征變化。
假設系統傳輸一連續非周期信號f(x)，其頻域表征為傅立葉變換．則該信號的傅立葉變換為

為了有效、可靠地進(jìn)行FDMA通信，需要將一高頻載波信號(cos(w0t))與原信號相乘，即信道傳輸的信號變?yōu)閏os(wot)f(t)，該信號的傅立葉變換為

比較式(1)、式(2)可見(jiàn)，原始信號與載頻相乘后，其頻譜被線(xiàn)性移到正負載頻點(diǎn)上。
基于上述分析，假設系統現在同時(shí)傳輸路n信號，則所傳輸的信號可表示為

式中：f1（t），f2（t），…，fn（t）表示信號，f1，f2，…，fn表示載頻，cos（2πf1t），cos（2πf2t），…，cos（2πfnt）表示高頻載波，S(t)表示復用信號。