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1、第22章卫星通信的多址连接卫星通信的多址连接 学习目标学习目标n了解多址联接的概念了解多址联接的概念 n理解卫星通信系统中实现频分多址的基本原理理解卫星通信系统中实现频分多址的基本原理 n理解卫星通信系统中实现时分多址的基本原理理解卫星通信系统中实现时分多址的基本原理 n了解了解卫星通信系统中卫星通信系统中码分多址码分多址的基本原理的基本原理 n了解了解卫星通信系统中空卫星通信系统中空分多址分多址的基本原理的基本原理 1第22章卫星通信的多址连接卫星通信的多址连接 多址联接是指在卫星的覆盖区内，各地球站通过同一个多址联接是指在卫星的覆盖区内，各地球站通过同一个卫星，同时分别建立相互之间的通信线
2、路而实现的各地球站卫星，同时分别建立相互之间的通信线路而实现的各地球站之间通信的一种方式。卫星通信能同时实现多方向多个地球之间通信的一种方式。卫星通信能同时实现多方向多个地球站之间的相互联系，这种特性称为多址连接。对于多址连接站之间的相互联系，这种特性称为多址连接。对于多址连接方式来说，最关键的是每个地球站都能迅速准确从卫星转发方式来说，最关键的是每个地球站都能迅速准确从卫星转发下来的总信号中分出发给自己的信号。实现多址连接的技术下来的总信号中分出发给自己的信号。实现多址连接的技术基础是信号分割，也就是在发端对信号进行适当的设计，使基础是信号分割，也就是在发端对信号进行适当的设计，使系统中各地
3、球站所发射的信号各有差别；而各地球站具有信系统中各地球站所发射的信号各有差别；而各地球站具有信号识别能力，能从卫星转发的总信号中只收本站所需的信号。号识别能力，能从卫星转发的总信号中只收本站所需的信号。常用的多址连接方式有频分多址常用的多址连接方式有频分多址、时分多址时分多址、码分多址和空码分多址和空分多址分多址。 222.1 频分多址（频分多址（FDMAFDMA） 卫星通信系统使用的频分多址是将通信卫卫星通信系统使用的频分多址是将通信卫星使用的频带分割成若干互不重叠的部分，再星使用的频带分割成若干互不重叠的部分，再将它们分别分配给各个地球站。各个地球站按将它们分别分配给各个地球站。各个地球站
4、按所分配的频带发送信号，接收端的地球站根据所分配的频带发送信号，接收端的地球站根据频带识别发信站，并从接收到的信号中提取发频带识别发信站，并从接收到的信号中提取发给本站的信号。给本站的信号。 322.1 频分多址频分多址（FDMAFDMA）422.2 时分多址时分多址(TDMA) 时分多址是把卫星转发器的工作时间周期时分多址是把卫星转发器的工作时间周期性的分割成互不重叠的时间间隔即时隙性的分割成互不重叠的时间间隔即时隙Tk分分配给各地球站使用。各地球站可以使用相同的配给各地球站使用。各地球站可以使用相同的载波频率在所分配的时隙内发送信号。接收端载波频率在所分配的时隙内发送信号。接收端地球站根据
5、接收信号的时隙位置提取发给本站地球站根据接收信号的时隙位置提取发给本站的信号。在这种方式中由于分配给每个地球站的信号。在这种方式中由于分配给每个地球站的不再是一个特定的载波，而是一个指定的时的不再是一个特定的载波，而是一个指定的时隙，这样能有效地利用卫星频带而又不使各站隙，这样能有效地利用卫星频带而又不使各站信号相互干扰。信号相互干扰。522.2 时分多址时分多址(TDMA)622.3 22.3 码分多址码分多址( (CDMA)CDMA) 在码分多址卫星通信系统中，各个地球站在码分多址卫星通信系统中，各个地球站所发射的载频信号的频率相同，并且各个地球所发射的载频信号的频率相同，并且各个地球站可
6、同时发射信号。但是不同的地球站有不同站可同时发射信号。但是不同的地球站有不同的地址码，该系统靠不同的地址码来区分不同的地址码，该系统靠不同的地址码来区分不同的地球站。各个站的载波信号由该站基带信号的地球站。各个站的载波信号由该站基带信号和地址码调制；接收站只有使用发射站的地址和地址码调制；接收站只有使用发射站的地址码才能解调出发射站的信号，其它接收站解调码才能解调出发射站的信号，其它接收站解调时由于采用的地址码不同，因而不能解调出该时由于采用的地址码不同，因而不能解调出该发射站的信号。发射站的信号。 722.3 22.3 码分多址码分多址( (CDMA)CDMA) 在码分多址卫星通信系统中，各
7、个地球站在码分多址卫星通信系统中，各个地球站所发射的载频信号的频率相同，并且各个地球所发射的载频信号的频率相同，并且各个地球站可同时发射信号。但是不同的地球站有不同站可同时发射信号。但是不同的地球站有不同的地址码，该系统靠不同的地址码来区分不同的地址码，该系统靠不同的地址码来区分不同的地球站。各个站的载波信号由该站基带信号的地球站。各个站的载波信号由该站基带信号和地址码调制；接收站只有使用发射站的地址和地址码调制；接收站只有使用发射站的地址码才能解调出发射站的信号，其它接收站解调码才能解调出发射站的信号，其它接收站解调时由于采用的地址码不同，因而不能解调出该时由于采用的地址码不同，因而不能解调
8、出该发射站的信号。发射站的信号。 822.3 22.3 码分多址码分多址( (CDMA)CDMA)优点优点n抗干扰性能强抗干扰性能强n有一定的保密能力有一定的保密能力n改变地址比较灵活改变地址比较灵活缺点缺点n要占用很宽的频带，频带利用率一般较低要占用很宽的频带，频带利用率一般较低n接收时，对地址码的捕获与同步需有一定时间接收时，对地址码的捕获与同步需有一定时间类型类型n直接序列扩频码分多址（直接序列扩频码分多址（DS/ CDMA）n跳频码分多址（跳频码分多址（FH/CDMA）922.4 22.4 空分多址空分多址( (SDMA)SDMA) 空分多址方式是指在卫星上安装多个天线，空分多址方式是
9、指在卫星上安装多个天线，这些天线的波束属于点波束，点波束天线它的这些天线的波束属于点波束，点波束天线它的覆盖面积小覆盖面积小, ,这些点波束天线波束覆盖区分别指这些点波束天线波束覆盖区分别指向地球表面上的不同区域。不同区域的地球站向地球表面上的不同区域。不同区域的地球站所发射的电波在空间不会互相重叠，利用天线所发射的电波在空间不会互相重叠，利用天线的波束在空间指向的差异来区分不同地球站的波束在空间指向的差异来区分不同地球站。 1022.4 空分多址空分多址( (SDMA)SDMA) 卫星上装有转换开关设备，这个转换开关卫星上装有转换开关设备，这个转换开关设备是一个空中交换机设备是一个空中交换机
10、 ，由这个交换机中的微，由这个交换机中的微波开关矩阵网络可根据控制信号的指示把该转波开关矩阵网络可根据控制信号的指示把该转换的信号转换到发往相应波束区用的放大器和换的信号转换到发往相应波束区用的放大器和天线，并转发给相应波束区的指定地球站。如天线，并转发给相应波束区的指定地球站。如果有几个地球站都在同一天线波束覆盖区，则果有几个地球站都在同一天线波束覆盖区，则它们之间的站址识别还要借助频分多址方式或它们之间的站址识别还要借助频分多址方式或时分多址方式。时分多址方式。 11本章小结本章小结 多址联接是指在卫星的覆盖区内，卫星通信能同时分别建立多方向多个地球站相互之间的通信线路，从而同时实现各地球
11、站之间通信的一种方式。对于多址连接方式来说，最关键的是每个地球站都能迅速准确从卫星转发下来的总信号中分出发给自己的信号。常用的多址连接方式有频分多址（FDMA）、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和空分多址(SDMA)。 12本章小结本章小结 频分多址是将通信卫星使用的频带分割成频分多址是将通信卫星使用的频带分割成若干互不重叠的部分，再将它们分别分配给各若干互不重叠的部分，再将它们分别分配给各个地球站。各个地球站按所分配的频带发送信个地球站。各个地球站按所分配的频带发送信号，接收端的地球站根据频带识别发信站，并号，接收端的地球站根据频带识别发信站，并从接收到的信号中提取发给本站的信号。
12、频分从接收到的信号中提取发给本站的信号。频分多址系统存在的一个严重问题就是会产生互调多址系统存在的一个严重问题就是会产生互调干扰。频分多址方式可分成多址载波方式和单干扰。频分多址方式可分成多址载波方式和单址载波方式。址载波方式。 13本章小结本章小结 时分多址是把卫星转发器的工作时时分多址是把卫星转发器的工作时间周期性的分割成互不重叠的时间间隔间周期性的分割成互不重叠的时间间隔即时隙即时隙Tk分配给各地球站使用。各地分配给各地球站使用。各地球站可以使用相同的载波频率在所分配球站可以使用相同的载波频率在所分配的时隙内发送信号。接收端地球站根据的时隙内发送信号。接收端地球站根据接收信号的时隙位置提
13、取发给本站的信接收信号的时隙位置提取发给本站的信号号 。14本章小结本章小结 码分多址是各个地球站所发射的载码分多址是各个地球站所发射的载频信号的频率相同，并且各个地球站可频信号的频率相同，并且各个地球站可同时发射信号。但是不同的地球站有不同时发射信号。但是不同的地球站有不同的地址码，该系统靠不同的地址码来同的地址码，该系统靠不同的地址码来区分不同的地球站。目前应用较多的是区分不同的地球站。目前应用较多的是直接序列扩频码分多址（直接序列扩频码分多址（DS/ CDMA）和和跳频码分多址（跳频码分多址（FH/CDMA）。）。 15本章小结本章小结 空分多址方式是不同区域的地球站空分多址方式是不同区域的地球站所发射或接收的电波在空间不会互相重所发射或接收的电波在空间不会互相重叠，通信卫星利用天线的上波束在空间叠，通信卫星利用天线的上波束在空间指向的差异来区分不同的地球站。指向的差异来区分不同的地球站。16思考题与作业习题思考题与作业习题 思思考考题题：常常见见的的多多址址联联接接方方式式有有哪哪些些？它它们们分分别别是如何实现站址区分的？是如何实现站址区分的？ 作业习题：作业习题：P119 22.4P119 22.417
