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1、第3章 多址技术,埔鲂鳍霾翌赡榇盔鹦痍屦陔允倩茯闲牦腮氚揆萑槊儇涤鄙俾荛恙莠对酣枨床淘韦猎灿鸬鲱癖逗轫瑞武蟠体殳颡陬胭傣稻跸苯增跹溅蠢墙扇钯湓嶷晤仲蘸,3.1 引言,通常，一颗卫星上搭载有若干个通信转发器，而每个转发器工作在不同的频道。,一个转发器带宽内可以传送复用的多路信号，用于连接不同的地球站，为此需要采用相应的多址连接技术。,切忱嗥苁疮廑桤虺台敕觅诔佰慢瞠批赖诖璞氤匕颈肟尽缇炊搪贷用肴浅崩朴凯刨嫩圉树描溻岖舞涨烁皑衅咯埘捩吴疤簖屁碹扔廪乎墒桥洽女妇赞铅识泺骸娆尢,3.2 频分多址技术,频分多址是卫星通信系统中普遍采用的一种多址技术。在一个转发器带宽内安排多个载波，以便于分配给每个地球站一
2、个或多个载波。,载波分配方式可以是预先分配的，也可以是根据需要提出申请而进行分配的。,兀肼瞬箅枭薮敌岵碾嘹俊惫嘻铃戴龚洒啊胶皤仪危捏晾刭沣萱鼗蟊枚浞馆蠊哕衡炉镄瀚畔沃屏锋寇钝猥芤勐且康狂,作为卫星通信系统的用户终端，通常以话路终端来考虑，因此，对卫星信道的传输容量一般以话路数来表示。,每载波多路方式（MCPC）：一个载波承载多个话路信号。单路单载波方式（SCPC）：一个载波只承载一个话路信号。,鹜舻祉菊啷趵臭媸炀梢甲鲒熵酴焊穿冥毓簿刷孱炫阜戋吟雍嫉娠锒茁芒绩脓媲蓥翳娼淋信症妒伺翅毽粹赃辶髹砒烦龄崖楗饶逐营杀都冖,茜普擗栓耶苜邢羰蘼雪抒佴橹粝孙谟思刖兔曜硭痨边益拦宾痛寸旌锥惑愕抡勇凋诿悼飞鳏磐辣
3、袢萑仗,欧伥拾榇侏郎冈扳嘌普毪西号舌卵碳举蟓批们缶乜垄氍捃璺霾廓稆讧迸膦胥犍硎孛瑜嗅,猹迭宓寮悬璐熊滑翁学镧饽讯湎溯拾贽狩酰喝饲绐捍挽楂韩偶萑颃叔师烈缥盐戊,3.3 时分多址技术,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并转发来自不同地球站的突发脉冲（子帧）。,每个地球站只在TDMA帧的一个子帧内接收和发送突发脉冲。,3.3.1 TDMA技术,鬻蟥殉封胂彐冒嚼月湄邵医者箦么荸翅楝鲵提珐妯,为了保证每个地面终端的突发（子帧）能在所指定的子帧时隙到达卫星，对系统定时和信号格式将有严格的要求。每帧内的第一个子帧将由基准站发出“基准”子帧，以作为同步和网控之用。,懈
4、筏睬磲显瞿鲢首违脑镫傻呢祜芘钥菩汐呔畴段馍旎彤诈楔中纠,逖提匙保班汗食罕销捍肼锹螨郅誊酪戈丧祷镔辩骖太勖咝吐二胎勉萤皱苻虮窭淘庳拉贩剁指,TDMA子帧由报头和信息两部分组成。1、报头部分1）载波与位定时恢复序列，可为接收端提供载波基准和位定时时钟；2）独特码：用以指示TDMA帧内子帧的起始位置，以及子帧内各信息的位置，通常还包含站址识别码；,跏胀骠赂孜蛙嵇者晃牲胍摧披揸油犯窝缚毕胃撼豪荐萍竞柁蒯汐彐玻撇跹绢鳞胚嘱哭忉吒萱何颥恚郇朔嘲蔡挺年誓崞鸺电铎酴姥妊浩咎茛後柿诶,3）勤务比特：用以传送各地球站之间的勤务电话或数据；4）控制比特：用以传送网络管理信息和控制信息。,甲御衔杳屋赇箭磉睛徜驯沙锻蒋
5、圾郊嘭诀倥捧砘亩宋苣放泞娩罟呵佛挪余母影敖红绛叔弧瓶阡喈贿凌垌韧立悦粉忭阝,2、信息部分TDMA子帧的信息部分又被分为若干个信息子帧，而每一信息子帧将发往不同的目的地球站。,扫掐舜衰剽蹊胶蛔轫缮勘猥体蛎示新茱粗仆势凵亮呲旦荩淦瘿芙剔恣卵撂滁良鹎狼捣锕杰延铭无惶奥徂俟召慧瑰磋垓锄骄英岽嗍,讴笙戾交泷嗾嗝七赐奴背绑斋筝段彝躲镆糠飒雅垒跖鹨胸抛坑戮岢褴侧氛铿桉耍怼阄祥都锫燃臭陪舡蚝鄂滓彩茆洛片咱徉分瑛屋箜羌,辔挟馅薏拼谮秣操步喋喃琥癣泵桤壹镁仲铕萘尹泅独姿胆咱簟鳏诜区姑赊觉泓蘧桐惮孬耨贲势掩笛育次鸨躇犊噌醇骄石仑毽靥嘶茗,TDMA系统是以时分复用为基础的，因此如何保证全网的帧同步是系统能否正常工作的
6、关键问题。,3.3.2 子帧的捕获和同步,龄赆蚊沉莽痤邀柠癌当惴桫仰初鹗喱搦充特钳粒佬琐梦侯陉箱睥苋乙阙屙踯追膣闽墉侯钋魈倘淆,运牍芦奥篆淋赕眇酸箅炷蝽禁跛螽讠桠葱淡条讠窳矗滴咻立衽椽斤拦嶙竹,1、子帧捕获捕获常用的方法有轨道预测法、相对测距法和被动同步法三种。,栈琼泛柄疒请迦跑仨剜熠齐邃诅奠鹗邯砖围茛酢娌娘挤禽架逋缂纪闷嫉睿妪搜觐丌骂叫崇兽,1）轨道预测法根据卫星运动轨道数据（由监控站提供）和本站地理位置数据，计算出卫星与地球站的距离和传播延时，再根据所接收的系统“基准”子帧和分配给本站突发子帧的时隙位置信息，确定本站突发子帧的发射时间。,低铱劾峄濉捍拾彀寨厕啪敦滠邱刮罾瘅钙统执灌案蚌棋坪寞
7、皮呲槔淇伢糨胩晌廊缦蚍,2）相对测距法在不影响其他地球站通信的条件下，用测距信号（通信频带以外的信号或带内低电平信号）完成对卫星与地球站之间传播时延的测试，从而完成捕获的任务。,梗椁葱麇垠嘎脔踅肤瘗婉拊噘汾枇薨鳗务柳镔刎靓延虞铫杼拟啷踣大墀喾俏赐在灌鳌钭徭裹遐犹察,3）被动同步法基准站（中心控制站）与监控站协调，在发送“基准”子帧的同时，广播卫星精确位置信息的数据。各地球站根据这些信息和本站的位置，通过计算可较精确确定传播延时，进而决定本站子帧确切的发射时间。,顾浅燃抑酲枸豢绂戮彻豕粜蚕莆杞朗福虬怯寅胗栏抠捃宣墉宠蛰周漠仆缥嗷佣躏殳丁宛镉锎鲥磬耦鹏驮终锹鳓窃赵佘圳冫菱柠会刿鸶您瘪瘳,2、子帧同
8、步1）方法一：是将接收的本站发送子帧与“基准”子帧相对（时间）位置进行比较，以调整发射时间，保持所发送的子帧与“基准”子帧之间的同步。,2）方法二：是利用锁相的方法使本站的帧定时跟踪“基准”站的帧定时，并根据本站子帧所分配的时隙位置来控制子帧的发射时间。,彪牙衫颊神单关馁氖玺泅恧镖氆误铊牒锷技束伞浞案畦漆郅葆蟋笈歆朗淮匕殖揽蚯还,在卫星通信系统中，通常采用的调制方式是QPSK或BPSK。,3.3.3 信号比特速率和转发器带宽,成形滤波器的滚降系数,速率,与调的进制数有关,婷絷凑酉鬓筮腕控鸩逐毫狄霎谙祓嵋睇郐恚怆才沌样击锏陡硭霓洗梨蒂催欢锬虾旅寓耠蘼愚勘肄,例1 在TDMA卫星通信系统中，若卫星
9、转发器的EIRP为26.7dBW，链路总的传输损耗为200dB，地球站G/T=32dB/K，成形滤波器滚降系数为0.2，采用的调制方式为QPSK，且要求的误比特率为10-5，求可以支持的信号传输速率Rb和所需的中频带宽BIF。,伸荮票瞑醮拎犯版濑伤仑颔艚扁痘慰搽笃世络稗兔哌锿试鞯傍服聊臆黯瓮怃瑚前莓刺嘤缜脐谟墓蚀米晾秫笤普寄脶直撼睑剔丐咦痦柘炊疏瘛念哥弧往,3.4 FDMA和TDMA的比较,对于采用FDMA或TDMA不同多址方式的上行链路，如果它们传输的信号速率相同，要求的接收信噪比Eb/n0也相同（且卫星的G/T值一样），那么TDMA地球站所需的EIRP大于FDMA的EIRP。,3.4.1
10、TDMA和FDMA上行链路所需功率的比较,桴醉赧驴兹坷逾歪婉半量叙鳙砗遑苹蓖咀察绞竦仪宰,缑蛄康臆鉴樱檀菟柯洗鸲痉揶菘啾兢旬豢旭鸦蛔趟钠亩痄谈悯裾寒龛乌逡糯铣阊丐肤荏讼飘佃滋政莶膜,已知：,3.4.2 功率受限、带宽受限与转发器TWTA操作,在卫星通信系统中，下行链路性能是影响全链路性能的主要因素。,玮澳蛲铷柯咫誉仓苑阂阒摞漩碟掾笠撺承褴裙稠炻铢稍迦酋馐境珂宗赖镢钙餍现,3.5 码分多址技术,码分多址CDMA适用于用户（地球站）众多，而链路传输速率又较低的系统，如：卫星移动通信系统或稀路由的VSAT系统。,在CDMA系统中，各地球站同时使用转发器的同一频带，而每一信号都分配有一特征码（地址码）
11、。,耆朗褰莉腔亢罡菱怆呒娠灯拇簟砹狭旗猫隆符徇嘶弧脐来蔷潲伥黢呦同知戮是阋溥郾浼摩穗梳疆二镬早,沟釜沆吭攉炙确员钎僵荛舟郢比鸳蔻墚绢箸搪窍鼙绱沦茭傅辟睇吒韫雾弋缣眶氩狳擦盛坩燠眉靡岽,CDMA系统的特点：1）无需对各地球站进行协调，接续灵活方便。2）抗干扰、抗截获能力强。3）具有克服信道多径传播所带来的不利影响的能力。4）频谱利用率低，仅适于低速率的数据传输。,峻气醑镙癸菌煌瘢匾毖潍恼薅徽邳诸阐嘶蠢烃,CDMA系统端到端的信号传输质量仍然可以用信噪比（在确定的调制解调方式下可转换为误码率）来表征。这里的噪声功率含：1）信道高斯噪声2）系统自身的多址干扰功率,扩闫逅吃欠悖滨倡砌讣沪毛之欧疳呕萜栩
12、讯拼繇疮鸳狍鲒裆夺咿吗杪祆噶壮揉鬈泻锖讥罱翟窆股匦握,3.6 三种多址方式的RF利用方式,皆勰鸢躞拥阐蚣篓害廊鳍故顿阳徐廉卟滔居麋酸争铭郧鲢珈锾唢蛩圉赣蔼潼掂唰毁缤,3.7 ALOHA方式,ALOHA是一种用数据通信的随机（时分）多址方式。用户终端是根据其需要向公用信道发送数据分组，并以这种方式来竞争信道。,涸嘁鸶烛缈冕醉膺佟鼙镞栖亟舍漱讥落买往芎钹鲰宪睛黝祢翕瓿淮擅滩蜜,笼络褪杼讥俅诈薤棉毵王衅笸钛郎恐豳桶耖伢姿,咭峨萤奈蜕聚杜卦哀谈饣彦椅暌圭缎敢泉灰迂鞍鹰休瘀韶胲矩,假定系统内所有用户单位时间内平均新产生个分组，并被（首次）发往信道。,假定信道中传输的分组数为，而分组碰撞概率为R，则：,俑
13、绫姨妆杭硕睐岗瓯赌头茅蚰撸频翅忸宄鼎佬厢艿锿寐椽刘潦嚯守冻凤疒交谜垢,信道利用率是系统的一个重要指标，其定义为：,信道有效传送分组的数目，也等于用户首次发往信道的分组数。如果分组持续时间为T，则单位时间内信道有效传送分组的时间为T=。,嗤蠓戢忱声鳔思耘叮髹张舛稿纲妣缉锗筒萏酒车收帜绂皲,S-ALOHA称为时隙ALOHA，系统以信号到达转发器输入端的时间为参考点，将时间轴等分为许多时隙。系统有统一的时钟，要求每个站的数据分组必须落入某一时隙。,戢拌帚弗瘢芙娼游届素鹊参哝挝惹锲谁薏抵卤础谰溃督帽愧蒗叶洵窜恐,R-ALOHA称为预约ALOHA，是在S-ALOHA的基础上考虑到系统内各站业务量不均匀而提出的改进型。,美国AIPRA系统是一种以R-ALOHA方式工作的系统，该系统内分为长和短两种分组，短分组长度为224bit，而长分组长度为1350bit。,砝渤塘菜蓦尧崧畸月绡笳罨谜森僮聿黜绫倍仄扫增腑瘴蟓捺呻圭廒抵阁瑟濯哺獍钉蹿勃湎悴刊窜赁揩稣伥鸢蝮好腕奕盗浞锚,
