卫星通信中的多址技术

• 从原理上来说，DS－CDMA是通过将携带信 息的窄带信号与高速地址码信号相乘而获得的 宽带扩频信号。收端需要用与发端同步的相同 地址码信号去控制输入变频器的载频相位即可 实现解扩。根据Shannon定理，在信号平均功 率受限的白噪声信道中，系统的极限信息传输 速率C（b/s）与信道带宽B（Hz）、信噪比 S/N之间应满足如下的约束关系： • ---C=Blb(1+S/N)
• 扩频多址（SSMA）系统的共同特点之一是扩 频，也就是说用于传输信息的信号带宽远大于 信息带宽；共同特点之二是在扩频的实现上， 不论通过什么途径扩频，但基本都是用一组优 选的扩频码进行控制，正因为此，扩频多址又 称为码分多址（CDMA）。或者说，CDMA是 在信号的扩展维——编码维上对无线信号空间 进行划分。顾名思义，码分多址就是给每个用 户分配一个唯一的扩频码（或称地址码），通 过该扩频码的不同来识别用户。
2.CDMA(DS-CDMA)技术
• CDMA（DS－CDMA）是第三代移动通信的核心技术之 一，而OFDM（正交频分复用）则被认为是***移动通信的 核心技术。OFDM源于多载波调制（MCM）技术，实际 是MCM的一种，但与其不同的是OFDM要求用于调制的 多路载波相互正交。正是由于子载波之间的正交性， OFDM允许各子信道的频谱相互交叠而不致相互干扰；这 一点也是与传统FDMA极为不同的地方。显然，OFDM的 频谱利用率较高，此外还具有抗衰落和抗码间干扰能力强 等特点[11]；特别地，OFDM被认为是适应于以多媒体业 务为中心的未来移动通信对无线环境中宽带、高速数据传 输需求的理想调制技术。实际上，OFDM已经被广泛应用 于DAB、DVB、ADSL、VDSL和IEEE 802.11a之中，此 外无线城域网标准IEEE 802.16和802.16a也都是基于 OFDM技术的。
CDMA（DS－CDMA）
• ---OFDM与多址技术的融合往往可以起到优 势互补的作用，是未来移动通信技术应用 的方向。具体的融合方案有多种，比较多 的是OFDM与DS－CDMA的融合，而这又 有三种[12]：MC－CDMA、MC－DS－ CDMA和MT－CDMA。此外还有FH－ OFDM（慢跳频与OFDM的融合）和TDMA －OFDM（TDMA与OFDM的融合）。
1.2 跳频码分多址（FH－CDMA）
• 跳频码分多址（FH－CDMA）在民用 通信中并不多见，但在军事抗干扰通 信中则是一种常见的通信方式。FH－ CDMA的基本原理是优选一组正交跳 频码（地址码/扩频码），为每个用户 分配一个唯一的跳频码，并用该跳频 码控制信号载频在一组分布较宽的跳 频集中进行跳变。事实上，我们可以 简单地将FH－CDMA看作是一种由跳 频码控制的多进制频移键控（MFSK）。
卫星通信中的多址技术 及其发展
1．多址技术的概念和问题的本质
• 多址技术一直都是无线通信的关键技术之一， 甚至是移动通信换代的一个重要标志。 • 多址技术所要解决问题的特点是：通信（子） 网中的登记用户数常常远大于同一时刻实际请 求服务的用户数。其实就是研究如何将有限的 通信资源在多个用户之间进行有效的切割与分 配，在保证多用户之间通信质量的同时尽可能 地降低系统的复杂度并获得较高系统容量的一 门技术。其中对通信资源的切割与分配也就是 对无线信号空间的划分，在不同的维上进行不 同的划分就对应着不同的多址技术。
1.1直接序列码分多址 （DS－CDMA）
• 这是用得比较多的一种扩频多址方式。众 所周知，DS－CDMA在现在的第二代移动 通信中已经得到了成功应用；而且它还是 第三代移动通信的核心技术，在IMT－2000 的众多标准中，大部分都采用了DS－ CDMA。此外，在军事通信和卫星通信中， DS－CDMA也都受到了青睐。
1.4 混合码分多址（HCDMA）
• 混合码分多址（HCDMA）是指码分多址之间或 是码分多址与其他多址方式之间混合使用的多址 方式，以达到克服单一多址方式使用的弱点，而 获得优势互补的效果。组合的具体方式多种多样 ，如在码分多址方式之间的常用组合形式有：跳 频与跳时相结合的FH/TH－CDMA、跳频与直接 序列相结合的FH/DS－CDMA、跳时与直接序列 相结合的TH/DS－CDMA；而码分多址与其他多 址方式的组合形式有：FDMA与DS－CDMA相结 合的FD/DS－CDMA、TDMA与DS－CDMA相结 合的TD/DS－CDMA以及TDMA与FH－CDMA相 结合的TD/FH－CDMA，等等。
分类
• 频分多址（FDMA）是应用最早的一种多址技术， AMPS、NAMPS、TACS、NTT和JTACS等第一 代移动通信系统所采用的多址技术就是FDMA，此 外在卫星通信中FDMA也得到了广泛的应用。 • 时分多址（TDMA）在第二代移动通信系统中得到 了广泛应用，如GSM、NADC和PACS等；此外在 不少新建的卫星通信系统中也有所采用。 • 空分多址（SDMA）是一种新发展的多址技术， 在由中国提出的第三代移动通信标准TD－ SCDMA中就应用了SDMA技术；此外在卫星通信 中也有人提出应用SDMA。
1.2 跳频码分多址（FH－CDMA）
• 当然从每一时隙来看我们也可以将其视为一种 FDMA；但与普通FDMA的最大不同是，FH－ CDMA的频率分配是由一组相互正交的具有伪随 机特性的跳频码来控制实现的，所以我们仍然将 其归属于码分多址，同时它又是一种扩频多址。 因为，虽然单独从每一跳变时隙的内部来看，FH －CDMA是一个窄带系统，但从一个较长时间的 整体效应来看，FH－CDMA就是一个宽带扩频系 统。从抗干扰的角度来区分FH－CDMA与上述的 DS－CDMA，FH－CDMA就是一种依靠跳频码控 制的快速“躲避式”抗干扰技术。
扩频多址（SSMA）
• 对于扩频码的选择要求比较苛刻，但实际中通常 是准正交性，即自相关性很强，而互相关性很弱； 出于系统容量的考虑，对于特定长度的地址码集 还要求其能够提供足够多的地址码 • 在统计特性上要求地址码类似白噪声以增强隐蔽 性，这在军事通信中尤为重要；为了提高处理增 益应选择周期足够长的地址码；而为了便于实现 则应选择产生与捕获容易和同步建立时间较短的 地址码。
• 常见的维有信号的时域、频域和空域，此外还有 信号的各种扩展维。 • 信号空间划分的目标是要使得各用户的无线信号 之间在所划分的维上达到正交，这样这些用户就 可以共享有限的通信资源而不会相互干扰。
• 多址技术的选择应用在不同的应用领域往 往有着不同的评价指标。 • 三种常见的信号空间划分方法，分别对应 于时分多址（TDMA）、频分多址 （FDMA）和空分多址（SDMA），其他 在各种扩展维上进行信号空间的划分方法 在原理上则是类似的。 • 下面对这些多址技术进行较为全面的阐述， 特别是无线 跳时码分多址（TH－CDMA）
• 跳时码分多址（TH－CDMA）同样主要是用在军 事抗干扰通信领域。与FH－CDMA不同的是，TH －CDMA用一组正交跳时码控制各个用户的通信 信号在一帧时间内的不同位置进行伪随机跳变； 所以，TH－CDMA可以看作是一种由伪随机码控 制的多进制脉位调制（MPPM）。显然TH－ CDMA是一种码分多址；同时由于信号在时域的 压缩意味着信号在频域的扩展，所以TH－CDMA 也是一种扩频多址。为了进一步提高抗干扰性能 ，TH－CDMA通常都是与其他扩频技术如跳频混 合使用。