移动通信课程多址技术教学案例设计

【摘要】本文针对移动通信“多址技术”教学过程中存在的問题，结合实际教学工作，设计浅显易懂的教学案例，提高学生学习的主动性，期望取得良好的教学效果。

【关键词】移动通信  多址技术  案例设计

【中图分类号】TN929.5-4;G712  【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）02-0238-02

1.引言

移动通信技术课程是通信工程专业的一门专业课，具有起点高、多交叉、覆盖广、更新快且实践性强等特点。许多知识点内容抽象，难以理解，导致学生学习积极性不高。本文结合教学实践经验，针对移动通信课程中“多址技术”知识点，设计教学案例，将抽象枯燥的理论化解为生动易懂的实例，便于学生理解。

2.案例设计

通信的基础是通过信道传输符号。大量的手机要通过信道传输符号，就好比大量的车辆跑一条道路一样。避免拥塞、碰撞的技术就是多址技术。通信系统常见的多址技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。

直观简单的方法是FDMA。把频段划分为一些子频段，每个用户只能在子频段上传输符号。这就好比把一条大路分隔成几个车道，每辆车只能沿一条车道行驶。这种方式的主要弊端是子频段之间必须留有隔离带。因为隔离带内的信号，会对子频段内的信号形成干扰，所以隔离带不能用来传输符号，这就造成了资源的浪费。第一代移动通信（1G）采样的就是这种体制。

第二代移动通信（2G）采用了TDMA。将时间分为4.62毫秒的帧，每帧再分为8个时隙。A手机以正常速率发送符号，手机先将这个正常速率的符号存储起来，当分配给A手机的时隙到来时，手机以8倍的速率在“1”时隙内“突发”完所有已经存储的符号，在后面2、3、4、5、6、7、0时隙到来时，A手机只是存储而不发送符号，等到下一帧的“1”时隙到来时，它再以8倍的码速“突发”，然后再存储，再“突发”，……。与A手机通信的B手机必须同步地跟踪A手机的突发时隙，也以8倍的速率在每一个时隙内接收完全部符号，存储在手机里，然后以正常速率播放，然后再接收存储、播放，……。对于A手机和B手机的用户来说，他们感觉上都是以正常语速通信，根本不知道A手机经过了“缓存——突发”，B手机也经过了“缓存——稀释”的过程。其他手机占用另外的时隙进行同样的通信，以达到互不干扰的目的。

第三代移动通信则采用CDMA。CDMA体制既不划分子频段，也不划分时隙，将所有频率和时间让用户共享，也就是说，所有用户既可以使用相同的频率，也可以同时发送符号。这样岂不是大乱了吗？CDMA又是如何避免拥塞和碰撞，仍然保持交通流畅的呢？Walsh函数起到了关键作用。

第一，Walsh序列的符号只有“1”和“-1”两种，与数字通信采用的二进制相契合。第二，Walsh序列两两互乘都等于零，其三，Walsh序列自乘都等于1。以上就是Walsh序列的正交性。

假设有A、B、C和D 共4个用户，他们同时、同频率发送的符号序列分别是SA、SB、SC和SD，那么，在不进行任何隔离的信道里面传输，传输的就是混叠的符号序列，没有人能够识别它们。如果利用Walsh序列，情况就不同了。在用户在发送码序列之前，先乘以Walsh序列，然后再送去信道里面传输，最后利用Walsh序列的正交性，就可以将码序列分拣出来。

这有点像一个古老的游戏：我给你一张写满字母的纸，别人不知道纸上写的是啥内容。但是，我已经事先给你一张同样大小的纸，这张纸上没有字母，只是一系列小孔，用布有小孔的纸与写满字母的纸重合，通过小孔就可以读到真实内容。这布有小孔的纸就像Walsh序列，它屏蔽了不需要的内容，分拣出了需要的内容。

通过上述案例设计并结合讲解，学生普遍反应良好，枯燥抽象的“多址技术”变得浅显易懂了。

3.总结

本文结合《移动通信》课程中“多址技术”知识点的特点，分析了教学当中出现的问题，设计了生动有趣的案例，达到了较好的教学效果。但移动通信技术发展迅速，新技术不断出现，教学改革也需要不断探讨，案例设计也要不断更新优化。

参考文献：

[1]黄清.案例教学在移动通信课程中的应用与思考[J].电气电子教学学报， 2009， 31（s1）：18-20.

[2]付秀花，张连俊.移动通信教学内容体系改革和教学方法探索[J]. 科技信息， 2012（27）：18.

[3]王凯民，戴博.新时代的数字移动通信教学研究[J].科教文汇， 2018（7）：86-87.

作者简介：

潘子宇（1984-），男，江苏姜堰人，南京工程学院信息与通信工程学院教师，高级实验师。主要从事移动通信、Matlab/Simulink通信仿真设计等方面的教学工作。