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，并對模型進行了理論分析，采用編程模擬了其通信過程，對實驗結果進行了分析，實驗表明該方法實用可行。
關鍵詞：頻分多址：MATLAB應用；調制解調

O 引言
MATLkB環(huán)境(中文名是矩陣實驗室)是由美國NEWMEXICO大學的CLEVE MOLER于1980年開始開發(fā)。它最初是用FORTRON語言編寫的，現(xiàn)在的MATLAB程序是由THF MATH WORKS公司用C語言編寫，1984年由MATH WORKS公司推出了第一個商業(yè)版本。經過近二十年的發(fā)展與競爭、完善，現(xiàn)已成為國際公認的最優(yōu)秀的科技應用軟件。MATLAB是以復數(shù)矩陣作為基本編程單元的一種高級程序設計語言，主要適用于矩陣運算及控制和信息處理領域的分析設計，它很容易由用戶自行擴展而且集科學與工程計算、圖形可視化、圖象處理、多媒體處理于一身，并提供了實用的Windows圖形界面設計方法，使用戶能設計出友好的圖形界面。
MATLAB包含了進行控制系統(tǒng)分析與設計所必須的工具箱函數(shù)，控制系統(tǒng)工具箱的內容幾乎包含了經典控制理論和現(xiàn)代控制理論的主要內容，其中包括的函數(shù)有：模型建立，模型變換，模型簡化，模型實現(xiàn)，模型特性，方程求解，時域響應，頻域響應，根軌跡。
無線通信采用的是一種廣播方式而非點對點的傳輸，即網(wǎng)內任一用戶發(fā)射的信號其他用戶均可接收。因此，如何判別信號的發(fā)送對象成為問題的關鍵，解決該問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，無線電信號可以表達為時間、頻率和碼型的函數(shù)，因此三者可作為多址接入的判別依據(jù)，頻分多址就是一種根據(jù)傳輸信號載波頻率的不同劃分來建立多址接入的方法。該方法具有頻率資源重用、技術成熟、易于與模擬系統(tǒng)兼容且對信號功率沒有嚴格要求等優(yōu)點。典型應用包括無線廣播、TV等。

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

2 模型分析
現(xiàn)代通信系統(tǒng)傳輸?shù)拇_定性信號可分為連續(xù)周期信號、連續(xù)非周期信號、離散周期信號和離散非周期信號。因信號的時域特征不太明顯，易對信號進行分析，而信號的頻域特征清晰可見，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(tǒng)傳輸一連續(xù)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?shù)男盘栕優(yōu)閏os(wot)f(t)，該信號的傅立葉變換為

比較式(1)、式(2)可見，原始信號與載頻相乘后，其頻譜被線性移到正負載頻點上。
基于上述分析，假設系統(tǒng)現(xiàn)在同時傳輸路n信號，則所傳輸?shù)男盘柨杀硎緸?/p>

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。