电力线通信技术第七章.ppt

7.1.3 MAC层结构 1．MAC层技术要求 （2）PLC MAC层的要求 多路访问和MAC层协议资源共享策略是MAC层核心，如下图所示。正如上面所讨论的，多路访问就是将构建一个将传输资源分割成接入片段，它依赖于物理层的实际传输系统及其特点。在我们考虑的PLC系统中，多路访问必须要适用于我们所使用的PLC网络（如扩频或OFDM）。另一方面，MAC的任务是采用相同共享网络资源的多个用户的接入组织，这就要靠由多接入方案指定的接入片段的管理来保证。因此，MAC层协议必须适合于所采用的多路访问方案。 7.1.3 MAC层结构 1．MAC层技术要求 （2）PLC MAC层的要求 7.1.3 MAC层结构 2．多路访问方案 在实际应用中，在两个使用相同传输媒质的不同信号之间不可能达到这么精确正交。但是，如果不同信号之间的影响足够小的话，在通信系统中还是可以接受的。目前在各种通信系统中一般采用如下所列的三种多路访问方案： 时分多址——TDMA，Time Division Multiple Access； 频分多址——FDMA，Frequency Division Multiple Access； 码分多址——CDMA，Code Division Multiple Access。 这三个基本的多路访问方案在应用中也可以有各种各样的组合。 7.1.3 MAC层结构 2．多路访问方案 （1）TDMA 在TDMA方案中，时间轴被分为所谓的“时隙”，这代表了由多路访问方案所提供的传输资源的接入部分（如下图所示）。每一个时隙确保一个预先确定的数据单元的传输，这个数据单元可以是语音样本、数据包等各种不同的信息。一般来说一个时隙只供一个用户使用。和TDMA一致，在时隙内传输的数据单元使用全部传输媒质的可获得的频谱来传输。 如果没有时隙的分割，在时域的资源分割是无法非常理想地实现的，因此要在两个时隙之间采用所谓的“保护间隔”，来确保两个相邻的时隙间的数据不会相互干扰。在一个TDMA系统中，时隙可以是固定的也可以是变化的持续时间。相应地，传输的数据数据单元的长度可以是固定的大小，也可以是变化的。在TDMA系统中，时隙一般用帧来组织。 7.1.3 MAC层结构 2．多路访问方案 （1）TDMA 7.1.3 MAC层结构 2．多路访问方案 （2）OFDM/TDMA OFDM/TDMA中，在一段时间内将全部的带宽资源（所有子载波）分配给一个特定的用户，即在单个TDMA帧内，所有子载波在几个时隙内为某个用户独占。这种OFDM/TDMA的时间带宽资源分配方式可以看做将全部资源（时间、带宽）在时间轴上进行分割，如下图所示。在以时间和频率为坐标轴的二维平面中，图中的各个时隙表示分配给不同用户的时间资源。每个用户在各自所占用的OFDM符号内拥有全部带宽资源（全部子载波），这是一种以时间区分用户的多址接入方式。 7.1.3 MAC层结构 2．多路访问方案 （2）OFDM/TDMA 7.1.3 MAC层结构 2．多路访问方案 （3）FDMA DMA将可使用的总的频谱资源划分为不同的部分分配给不同的用户接入。 FDMA提供了很多传输信道，代表着网络资源的接入方式，如下图所示。信道的数据率和分配给信道的频带宽度有关。和TDMA系统一样，将频率动态地分配给特定的传输信道，FDMA系统也可以实现固定的或变化的数据率。为了确保各个子信道之间的正交关系，在FDMA频带之间要保留一个保护间隔。 7.1.3 MAC层结构 2．多路访问方案 （3）FDMA 7.1.3 MAC层结构 2．多路访问方案 （4）OFDMA OFDMA将传输带宽划分成正交的子载波集，通过将不同的子载波集分配给不同的用户，可用带宽资源可以灵活地在不同的终端之间共享，从而避免了不同用户间的多址干扰（MAI）。如下图所示，CH代表不同的子载波集，它们在频率上是正交的。OFDMA方案可以看做将资源（时间、带宽）在频率上进行分割，从而实现多用户接入，是一种以频率来区分用户的多址接入方式。 7.1.3 MAC层结构 2．多路访问方案 （4）OFDMA OFDMA方案将所有载波的确定子集分配给每个用户。这种分配表现为一种纯粹的数字化子载波管理，这种子载波分配不是固定的，可以采取自适应方式。对于有效的多址接入方案，当其进行时间和带宽资源分配时应满足高度适应性。具体表现在：一方面，应选择频率选择性信道的特性，这一点在电力线通信系统中要特别的注意；另一方面，要满足用户对不同的或可变的数据速率的需求。OFDMA系统中，这种适应性可由恰当选择与每个用户相关的子载波而得到满足。 7.1.3 MAC层结构 2．多路访问方案 （4）OFDMA 7.1.3 MAC层结构 2．多路