三种卫星系统多址方式论文

三种卫星通信系统中运用的多址技术引言

卫星移动通信系统特点的最大特点是利用卫星通信的多址传输方式,为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动、灵活的移动通信服务,是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸,在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具独特的优越性。卫星移动通信系统,按所用轨道分,可分为静止轨道(GEO)和中轨道(MEO)、低轨道(LEO)卫星移动通信系统。GEO系统技术成熟、成本相对较低,目前可提供业务的GEO系统有INMARSAT系统、北美卫星移动系统MSAT、澳大利亚卫星移动通信系统Mobilesat系统;LEO系统具有传输时延短、路径损耗小、易实现全球覆盖及避开了静止轨道的拥挤等优点,目前典型的系统有Iridium、Globalstar、Teldest等系统;MEO则兼有GEO、LEO 两种系统的优缺点,典型的系统有Odyssey、AMSC、INMARSMT-P系统等。另外,还有区域性的卫星移动系统,如亚洲的AMPT、日本的N-STAR、巴西的ECO-8系统等。

1.多址技术

在卫星通信中，卫星起到了类似基站的作用。通常，一颗卫星可以同时与多个地球站（用户终端）通信，因此从卫星到地球站（用户终端）是多路的，而用户终端到卫星则是单路的。通过卫星转发器的中继，多个用户信号在射频信道上进行复用，建立各自的信道，以实现点到多点的多边通信，这就是多址技术。多址技术是在通信信号复用的基础上，处理由不同地球站信号发往共用卫星时，通信容量的分配和建立各用户之间通信链路的技术。

2.多址联接的种类

目前，卫星通信中常用的多址联接人式是：频分多址(FDMA，Frequency Division Multiple Access)、时分多址(TDMA，Timc Division Multiple Access)、空分多址也称卫星交换—时分多址(SDMA or SS-TDMA，Spsce Division Multiple Access))、码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access))和ALOHA（Additive Links on-line Hawaii Area）方式。而一些混合多址技术，即上述四种多址技术结合起来的研究，始终是发展中的新技术问题，其研究成果有的已应用，如频分多址—时分多址(FDMA-TDMA)。

(1) 频分多址技术（FDMA）

频分多址是最基本、最“古老”的一种多址方式，其突出的优点是简单、可靠、便于实现。因此，在卫星通信发展的初期，几乎都采用这种多址方式，至今也仍然是一种主要的多址方式。，

使用FDMA方式无须对各载波间实施同步控制，因而与TDMA方式相比设备结构比较简单。尽管FDMA简单，易于实现，但系统小存在的一些关被问题必须妥善解决就形成了FDMA若干特点。

首先，要求系统进行严格的功率控制。这个问题，在功率受限时尤为突出。因为系统中某一地球站发射的功率大于额定值，就会侵占卫星上发给其他地球站的功率；反之，发射功率过小，又会影响通信质量。

其次，要设置适当的保护频带。这是因为，当相邻频道的频谱成分落入本频道内时，就会引起“邻道十扰”。为了避免因载波漂移致使各载波频谱重叠，在各载波占用的频带之间，要留有一定的间隙作为保炉频带。保护频带过宽，则频带利用率降低；保护频带过窄，则要对卫星和地球站的频率资源和滤波器等提出苛刻的要求。

第三，FDMA的最突出问题是出于转发器工作在多载波状态而引起的交调问题，所以要尽量减少交调的影响。

对于频分多址卫星通信系统，转发器的带宽由多个地球站共用。常用转发器带宽为27MHz、36MHz、54MHz和72MHz。

根据地球站业务要求的不同，FDMA可以分为SCPC/FDMA和MAPC/FDMA两种类型。SCPC是单路单载波，每个载波只传一路语言或数据。由于一个转发器包含多个载波，则一个转发器通道可以承载数百路语言或数据信道。一个地球站可以同时支持一个或多个SCPC载波。根据需要，每个通信方向可分配多个载波。MCPC 是多路单载波，即每个载波可以传送多路语言或数据。对于SCPC方案，信道可以是预分配的，也可以是动态分配的。

(2) 时分多址技术（TDMA）

TDMA方式有以下特点。

1、这种通信方式属于“间歇”通信形式，而不同于一般的连续通信。各站的基带信号低速连续输入并存储存缓冲器里，而在分配的时隙，以高速突发形式的脉冲串调制裁波后发向卫星。接收到的分帧，在解调后也先存入缓冲器，然后由高速突发变成低速连续输出。因此，为了保证用户信息传输的连续件，对输入的数据率需要按以下关系作“变速”处理：

式中：R

B 是数据突发速率，R

i

是输入的数据速率，τ

f

是时帧，τ

i

是分帧

长度

2、TDMA是一种无交调多址联接方式，这种方式在任何时刻，只有一个载波信号通过转发器，并分时占用转发器的全部带宽。转发器行波管(TWTA)可以工作在饱和状态，因而能充分利用卫星功率的转发器带宽，无交调，不会出现强信号对弱信号的抑制现象，组网通信个大、小站可以兼容。

3、TDMA通信是一种数字通信，它具有数字通信的许多优点，比如：便于保密；易于实现按需分配使用新道；对各种业务适应性强且灵活，信息传输能力比FDMA方式大——如果采用“话音内插(DSI)”技术．传输能力大致还可以增加一倍。还应指出，数字卫星通信采用TDMA方式后，可以使用小口径天线的低成本地球站来提供高速数据业务。这对目前任在发展的国内卫星系统和采用卫星系统的大量用户要求传送数据及实现数据交换业务是非常有利的。这种类型的典型例子就是讨算机通信。目前研究表明，用地面的分组数据交换网实现计算机通信是有效的，但网络控制比较复杂，如果利用卫星的广播性能，就可简化这种系统的网络控制。

在采用时分多址技术的系统中，卫星转发器将在一个TDMA帧内的不同子帧时隙接收井转发来自不同地球站(它们都采用相同的载波)的突发脉冲(子帧)。也就是说，每个地球站只在TDMA帧的一个子帧内接收和发送突发脉冲。为了保证