卫星通信的多址方式..

①
为了实现按需分配，各地球站是按TDMA方
式工作的，即按时分多址方式工作的。
②
由上面的分析可知，SPADE系统可为
48个地球站提供397条双向通路（如图4-10 所示），这就是说，每个地球站可以每隔
50ms
③
在SPADE系统中，当某用户通过长途台将
呼叫通信请求送至SPADE终端时，SPADE终端
3．TDMA
（1）TDMA
① 完成帧发送和接收。
② 实现网络同步，即完成系统的初始 ③
（2
在TDMA系统中，不同性质的信号，其发送 和接收过程不同。
① ②
数据传送原理与话音信号的传送原理相同， 所不同的是用异步合路器和异步分路器取代 PCM编码和解码器。
（3）
就目前的卫星发射技术而言，如果使卫星的 位置保持在精度±0.1°范围，高度变化在0.1% 以内，那么卫星可在75km×75km×75km的立体 空间内漂移。
4
它是指通信中各种终端随机地占用卫星信道 的一种多址分配制度。
3.1.2 多址技术
在卫星通信中的信号分割和识别是以载波
频率出现的时间或空间位置为参量实现的，归
纳起来可分为频分多址（FDMA）、时分多址
（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址 （SDMA）。
频分多址访问（FDMA）方式是卫星通信多 址技术中的一种比较简单的多址访问方式。在 FDMA中是以频率来进行分割的，其在时间和空 间上无法分开，故此不同的信道占用不同的频段， 互不重叠。 时分多址访问（TDMA）方式是以时间为参 量来进行分割的，其频率和空间是无法分开的， 那么不同的信号占据不同时间段，彼此互不重叠。
① TDMA
通常TDMA帧周期（Tf）是话音取样周期 （125μs）的整数倍，它与频率为f0的高稳定度 （10-11）的时钟周期一致。
② TDMA
TDMA系统的同步内容包括载波同步、时钟同步 和分帧同步。其中要求在极短的时间内从各接收 分帧报头中完成基准载波和时钟信号的提取工作。
3． 星上交换SS-FDMA
在图3-5中给出SS-FDMA卫星转发器方框图。
从图中可以看出，上行链路和下行链路各包含3
个波束（空分频率复用）。其星上交换功能是由
一组滤波器和一个由微波二极管门电路组成的交
换矩阵完ห้องสมุดไป่ตู้的。
图3-5 SS-FDMA卫星转发器方框图
3.2.3 SCPC
SCPC是英文Single Channel Per Carrier的 缩写，是每载波单路的FDMA方式。
3.2 频分多址技术
3.2.1 频分多址技术原理与应
用特点 1. 工作原理
在以此种方式工作的卫星通信网中，每个地 球站向卫星转发器发射一个或多个载波，每个载 波都具有一定的频带，它们互不重叠地占用卫星 转发器的带宽。
2． FDMA
频分多址方式是最基本的多址方式，也是最 古老的多址方式，其最突出的特点是简单、可靠 和易于实现。
解：Ts =125μs，S=8×24+1=193（bit），又 一个码符含两比特K=2，L=2S=386（bit），所以
2.
地面接口是与用户进行信息交互的输入、输 出接口。 克服这种时钟频差的方法有跳帧法和码速调 整法。 码速调整法是指在信号中插入（或扣除）一 定比例的不含信息的脉冲，这样可通过调控所插 入（或扣除）的脉冲比例来调节地面线路所送入
3.1 多址技术与信道分配技 术的概念
多址技术是指在卫星覆盖区内的多个地球站， 通过同一颗卫星的中继建立两址和多址之间的通 信技术。
3.1.1
信道分配方式实际上就是指如何进行信道分 配。所采用的多址方式不同，其信道的内含不同。
1．预分配（PA）
预分配（PA）方式又分为固定预分配 （FPA）和按时预分配（TPA）方式，具体如下。
空分多址访问（SDMA）方式是以空间作为 参量来进行分割的，其频率和时间无法分开，因 而不同的信道占据不同的空间，这样卫星可根据 空间位置接收相应覆盖区域中的各地球站发送的 上行链路信号。 码分多址访问（CDMA）方式是以信号的 波形、码型为参量来实现多址访问的，其频率、 时间和空间上均无法分开，因而不同的地球站使 用不同的码型作为地址码，并且这些码型相互正 交或准正交。
功率的载波频率或其有关的频率信号谱线，其对 在SCPC
（2）DM-PSK-SCPC
与PCM-PSK-SCPC系统结构相比，在DMPSK-SCPC
① 用DM编码/译码器代替PCM编码/译码器 ② 采用BPSK调制/
在PCM-PSK-SCPC系统中使用的是QPSK调制 解调技术，而在DM-PSK-SCPC系统中，一般使用 的是BPSK调制解调器。
为其从397条卫星线路中选择任意一条空闲信道，
并进行连通，同时通过此信道将呼叫请求帧送到
对方用户所在的地球站，并由该站与对方局连通。
3.3 时分多址技术
3.3.1 时分多址的概念及其应
用特点 1．TDMA
如图3-14所示的是TDMA系统模型。从中可 以清楚地看出，在按时分多址方式工作的系统中， 由于分配给各地球站的是特定的时隙，而不是特 定的频带，因而每个地球站必须在分配给自己的 时隙中用相同的载波频率向卫星发射信号，并经 放大后沿下行链路重新发回地面。
（1）要求解决好卫星的功率和带宽
（2 （3 （4
3.2.2 FDMA的分类
1.每载波多路MCPC-FDMA方式
如果按所采用的基带信号类型， MCPC 又可
划 分 为 FDM-FM-FDMA 和 TDM-PSK-FDMA 方
式。
在FDM-FM-FDMA方式中，首先基带 模拟信号以频分复用方式复用在一起，然 后以调频方式调制到一个载波频率上，最 后再以FDMA
② 按需分配传信与交换单元（DASS）
如图3-11所示，DASS单元是由传信和交换处 理机（SSP）、公用信号信道同步器和公用信号
控制SPADE 自动完成对公共信号通道上用于广播的本站
图3-11 SPADE终端设备组成图
（3）按需分配方式下的信息传递过程
如图3-11所示，各地球站设置有按TDMA方 式（在后面将详细介绍）工作的公用信令信道和 话音传输信道。
如图3-7所示，话音信号首先通过话音接口被 送入PCM编码/译码器进行编码。
④
在SCPC系统中，也可以传输数据信息。
但由于数据信号是以连续发送的形式进行
的，因而在接收端不存在相位模糊问题，
因此无需为恢复载波和相位定时而增加附
加字头。
⑤ 导频和导频校正技术（AFC）
导频是指在已调信号谱中额外地插入一个低
第3章 卫星通信的多址方式
卫星通信系统和卫星移动通信系
统中所使用的信道分配技术和多址技
术（频分多址（FDMA）、时分多址
（TDMA）、空分多址（SDMA）和
码分多址（CDMA））等进行介绍。
3.1 多址技术与信道分配技术的概念 3.2 频分多址技术
3.3 时分多址技术
3.4 随机多址和可控多址访问方式
1． 预分配的SCPC
数字制的预分配SCPC又包括PCM-PSKSCPC和DM-PSK-SCPC方式，我们首先从PCMPSK-SCPC
（1）PCM-PSK-SCPC
在预分配SCPC方式中，任意两地球站之间 进行通信时，其下行链路的载波只携带一路信号， 并且占用一条卫星通道。
① SCPC
在采用SCPC方式工作的IS-IV卫星通信系统 中，将其中一个卫星转发器的36MHz带宽等间隔 地分为800个通道，其频率分配如图3-6所示。
在TDM-PSK-FDMA方式中，首先将 多路数字基带信号用时分复用方式复用在 一起，然后以PSK方式调制到一个载波上， 最后再以FDMA方式发射和接收。
2．每载波单路SCPC-FDMA方式
由于SCPC方式主要应用于业务量较小的、 同时通信路数最多只有几条甚至一条的地球站， 显然采用固定分配载波的MCPC方式会造成频带 的浪费。
2.按需分配的 SCPC系统（SPADE）
SPADE是Single Channel Per Carrier PCM Multiple Access Demand Assignment Equipment 的英文缩写。
（1）SPADE
如图3-10所示，在采用SPADE方式工作的卫 星通信系统中，通常将一个卫星转发器的一部分 频率配置为公用传输信道（CSC），而另一部分 频率配置为话音通道（CH）。
图3-14 TDMA系统模型
2． TDMA
TDMA
（1）不存在FDMA
（2
（3）提高信号传输质量，有利于综合业务的 接入。 （4）使用灵活。
（1）必须保持各地球站之间的同步，才能 （2）要求采用突发解调器（系统中各站在 规定的时隙内以突发的形式发射其已调信号）。 （3）模拟信号需转换成数字信号才能在网 （4
3.3.2 TDMA
如图3-15所示为一个TDMA地球站设备组成 示意图。
图3-15 TDMA地球站设备
1． TDMA
如图3-16所示，TDMA系统的帧结构
主要包括同步分帧（也称为基准分帧）
（RB）和数据（业务）分帧（DB）。
图3-16 TDMA系统帧结构
（1
同步分帧中包括载波、位定时恢复（CR和 BTR）、独特码（UW）、站址识别码（SIC） 和指令信号（CW
（1
固定预分配（FPA）是指按事先规定半永久 性地分配给每个地球站固定数量的信道，这样各 地球站只能各自在特定的信道上完成与其他地球 站的通信，其他地球站不得占用。
（2）按时预分配（TPA）方式
根据统计，事先知道了各地球站间业
务量随时间的变化规律，因而在一天内可
按约定对信道做几次固定的调整，这种方

公用单元主要包括中频单元和定时与 频率单元等。
③
话音的传输与话音信号的传输格式是分不开 的，因而我们首先对话音信号的传输格式进行介 a. 话音信号的传输格式
为了提高卫星系统的信道利用率，在PCMPSK-SCPC系统中采用了话音激活技术。
SOM 由于在PCM-PSK-SCPC系统中使用的是绝 对QPSK调制方式，对这种已调制信号进行相干 解调时，在其所恢复的载波中会出现“0°”或 “180°”的相位不确定的现象，这就是相位模 糊现象。 b. 话音信号的传输过程
图3-6 SCPC系统的频率配置
② SCPC
图3-7给出了在SCPC方式下工作的各 地球站的终端设备结构图。 地面接口单元：负责话音业务和数据
图3-7 SCPC终端设备结构图
信道单元包含话音接口、数据接口、 话音编码/译码器、数据编码/译码器、话音 检测器、信道同步器、频率合成器和相位 调制/解调器等用来完成语音信号和数据信
式就是按时预分配（TPA）方式。
2
按需分配（DA）方式是一种分配可变的制 度，这个可变是按申请进行信道分配变化的，通 话完毕之后，系统信道又收归公有。
（1）收端可变、发端固定的DA方式 （2）收端固定、发端可变的DA方式 （3）收、发可变DA
3
动态分配是系统根据终端申请要求，将系统 的频带资源（传输速率）实时地分配给地球站或 卫星移动通信终端，从而能高效率地利用转发器 的频带。
（2
一个数据分帧包含了若干个业务分帧，并且 每个业务分帧由分帧报头和多个PCM数据信道 构成。
（3）
若帧长为Tf ，从图3-16中可以看出，每一帧 包含一个同步分帧和m个业务分帧，这说明该系 统可以与m个地球站实现互通。
① 系统传输速率Rb
② 帧长
这就要求在KTs时间内能够存入的KS比 特与Tf时间内读出的比特数L相等，即 L=KS，故


【例3-1】 已知一个TDMA系统，采用QPSK 调制方式。设帧长Tf=250μs，系统中所包含的站 数m=5，各站所包含的通道数n = 4相同，保护时 间Tg = 0.1μs，基准分帧的比特数Br与各报头的比 特数Bp均为90比特，每个通道传输24路（PCM 编码，每取样值编8比特码，一群加一位同步比 特）。求PCM编码器输出速率Rs，系统传输的比 特率Rb、分帧长度Tb、帧效率ηf及传输线路要求 带宽B
图3-10 SPADE系统的频率配置
（2）终端设备结构
公共控制部分包括地面接口单元（TIU）、 按需分配传信和交换单元（DASS）、定时和频 率单元（TFU）、中频单元（IF）和运行监控单 元（CMC）。
①
通过地面接口单元可实现电话交换中心（长 途台）和SPADE终端之间的接口以及SPADE终 端之间的电话信号的连接。