衛(wèi)星通信的多址方式ppt課件

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1、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)和衛(wèi)星挪動通訊系衛(wèi)星通訊系統(tǒng)和衛(wèi)星挪動通訊系統(tǒng)中所運用的信道分配技術(shù)和多址技統(tǒng)中所運用的信道分配技術(shù)和多址技術(shù)頻分多址術(shù)頻分多址FDMA、時分多址、時分多址TDMA、空分多址、空分多址SDMA和和碼分多址碼分多址CDMA等進展引見。等進展引見。3.1 多址技術(shù)與信道分配技術(shù)的概念多址技術(shù)與信道分配技術(shù)的概念3.2 頻分多址技術(shù)頻分多址技術(shù)3.3 時分多址技術(shù)時分多址技術(shù)3.4 隨機多址和可控多址訪問方式隨機多址和可控多址訪問方式多址技術(shù)是指在衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)的多個地球站，多址技術(shù)是指在衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)的多個地球站，經(jīng)過同一顆衛(wèi)星的中繼建立兩址和多址之間的通經(jīng)過同一顆衛(wèi)星的中繼建立兩址和多址

2、之間的通訊技術(shù)。訊技術(shù)。3.1.1 信道分配方式信道分配方式信道分配方式實踐上就是指如何進展信道分信道分配方式實踐上就是指如何進展信道分配。所采用的多址方式不同，其信道的內(nèi)含不同。配。所采用的多址方式不同，其信道的內(nèi)含不同。其他地球站的通訊，其他地球站不其他地球站的通訊，其他地球站不得占用。得占用。方式方式3收、發(fā)可變收、發(fā)可變DA方式方式度。度。CDMA和空分多址和空分多址SDMA。頻分多址訪問頻分多址訪問FDMA方式是衛(wèi)星通訊多方式是衛(wèi)星通訊多址技術(shù)中的一種比較簡單的多址訪問方式。在址技術(shù)中的一種比較簡單的多址訪問方式。在FDMA中是以頻率來進展分割的，其在時間和空中是以頻率來進展分割的，

3、其在時間和空間上無法分開，故此不同的信道占用不同的頻段，間上無法分開，故此不同的信道占用不同的頻段，互不重疊?；ゲ恢丿B。時分多址訪問時分多址訪問TDMA方式是以時間為參方式是以時間為參量來進展分割的，其頻率和空間是無法分開的，量來進展分割的，其頻率和空間是無法分開的，那么不同的信號占據(jù)不同時間段，彼此互不重疊。那么不同的信號占據(jù)不同時間段，彼此互不重疊?？辗侄嘀吩L問空分多址訪問SDMA方式是以空間作為方式是以空間作為參量來進展分割的，其頻率和時間無法分開，因參量來進展分割的，其頻率和時間無法分開，因此不同的信道占據(jù)不同的空間，這樣衛(wèi)星可根據(jù)此不同的信道占據(jù)不同的空間，這樣衛(wèi)星可根據(jù)空間位置接納

4、相應(yīng)覆蓋區(qū)域中的各地球站發(fā)送的空間位置接納相應(yīng)覆蓋區(qū)域中的各地球站發(fā)送的上行鏈路信號。上行鏈路信號。碼分多址訪問碼分多址訪問CDMA方式是以信號的方式是以信號的波形、碼型為參量來實現(xiàn)多址訪問的，其頻率、波形、碼型為參量來實現(xiàn)多址訪問的，其頻率、時間和空間上均無法分開，因此不同的地球站運時間和空間上均無法分開，因此不同的地球站運用不同的碼型作為地址碼，并且這些碼型相互正用不同的碼型作為地址碼，并且這些碼型相互正交或準正交。交或準正交。4盡量減少互調(diào)的影響。盡量減少互調(diào)的影響。方式。方式。在在FDM-FM-FDMA方式中，首先基方式中，首先基帶模擬信號以頻分復(fù)用方式復(fù)用在一同，帶模擬信號以頻分復(fù)用

5、方式復(fù)用在一同，然后以調(diào)頻方式調(diào)制到一個載波頻率上，然后以調(diào)頻方式調(diào)制到一個載波頻率上，最后再以最后再以FDMA方式發(fā)射和接納。方式發(fā)射和接納。在在TDM-PSK-FDMA方式中，首先將方式中，首先將多路數(shù)字基帶信號用時分復(fù)用方式復(fù)用在多路數(shù)字基帶信號用時分復(fù)用方式復(fù)用在一同，然后以一同，然后以PSK方式調(diào)制到一個載波上，方式調(diào)制到一個載波上，最后再以最后再以FDMA方式發(fā)射和接納。方式發(fā)射和接納。圖3-5 SS-FDMA衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器方框圖PCM-PSK-SCPC方式開場引見。方式開場引見。圖3-6 SCPC系統(tǒng)的頻率配置圖圖3-7 SCPC終端設(shè)備構(gòu)造圖終端設(shè)備構(gòu)造圖信道單元包含話音接口、數(shù)據(jù)

6、接口、信道單元包含話音接口、數(shù)據(jù)接口、話音編碼話音編碼/譯碼器、數(shù)據(jù)編碼譯碼器、數(shù)據(jù)編碼/譯碼器、話音譯碼器、話音檢測器、信道同步器、頻率合成器和相位檢測器、信道同步器、頻率合成器和相位調(diào)制調(diào)制/解調(diào)器等用來完成語音信號和數(shù)據(jù)信解調(diào)器等用來完成語音信號和數(shù)據(jù)信號的編碼、調(diào)制功能的設(shè)備。號的編碼、調(diào)制功能的設(shè)備。公用單元公用單元公用單元主要包括中頻單元和定時與公用單元主要包括中頻單元和定時與頻率單元等。頻率單元等。SOM的作用的作用由于在由于在PCM-PSK-SCPC系統(tǒng)中運用的是絕系統(tǒng)中運用的是絕對對QPSK調(diào)制方式，對這種已調(diào)制信號進展相關(guān)調(diào)制方式，對這種已調(diào)制信號進展相關(guān)解調(diào)時，在其所恢復(fù)

7、的載波中會出現(xiàn)解調(diào)時，在其所恢復(fù)的載波中會出現(xiàn)“0或或“180的相位不確定的景象，這就是相位模糊的相位不確定的景象，這就是相位模糊景象。景象。b.話音信號的傳輸過程話音信號的傳輸過程如圖如圖3-7所示，話音信號首先經(jīng)過話音接口被所示，話音信號首先經(jīng)過話音接口被送入送入PCM編碼編碼/譯碼器進展編碼。譯碼器進展編碼。調(diào)器。調(diào)器。率配置為公用傳輸信道率配置為公用傳輸信道CSC，而另一部分頻率配置為話音通道而另一部分頻率配置為話音通道CH。圖3-10 SPADE系統(tǒng)的頻率配置圖3-11 SPADE終端設(shè)備組成圖每個地球站必需在分配給本人的每個地球站必需在分配給本人的時隙中用一樣的載波頻率向衛(wèi)星時隙中

8、用一樣的載波頻率向衛(wèi)星發(fā)射信號，并經(jīng)放大后沿下行鏈發(fā)射信號，并經(jīng)放大后沿下行鏈路重新發(fā)回地面。路重新發(fā)回地面。圖3-14 TDMA系統(tǒng)模型4運用靈敏。運用靈敏。雖然存在如上優(yōu)點，但也存在以下缺乏。雖然存在如上優(yōu)點，但也存在以下缺乏。1必需堅持各地球站之間的同步，才干必需堅持各地球站之間的同步，才干讓一切用戶實現(xiàn)共享衛(wèi)星資源的目的。讓一切用戶實現(xiàn)共享衛(wèi)星資源的目的。2要求采用突發(fā)解調(diào)器系統(tǒng)中各站在要求采用突發(fā)解調(diào)器系統(tǒng)中各站在規(guī)定的時隙內(nèi)以突發(fā)的方式發(fā)射其已調(diào)信號。規(guī)定的時隙內(nèi)以突發(fā)的方式發(fā)射其已調(diào)信號。3模擬信號需轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才干在網(wǎng)模擬信號需轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才干在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。絡(luò)中傳輸。4初期

9、的投資較大，系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜。初期的投資較大，系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜。圖3-15 TDMA地球站設(shè)備圖3-16 TDMA系統(tǒng)幀構(gòu)造gfprbTmTNLmBBR)1(sfTTSLK或 sfKTT （3-3）分 幀 長 度 由 圖3-16所 示，設(shè) 第i分 幀 的 通 道 數(shù) 為in，那 么 第i分 幀 的 長 度Tbi為 bipgbiRLnBTT1)(（3-4）幀效率 幀 效率 是指 一幀內(nèi) 有 效數(shù) 據(jù)信 息所 占的 時間與 幀 長之 比，即 幀長總的保護時間總的業(yè)務(wù)分幀報頭時間同步分幀長幀長f fgprfTTmmTTT)1(=fgbPrfTTmRmBBT)1(/)(（3-5）)()1()(1KNSmBBT

10、mNSTmBBTprsgprs【例【例3-1】知一個知一個TDMA系統(tǒng)，采用系統(tǒng)，采用QPSK調(diào)調(diào)制方式。設(shè)幀長制方式。設(shè)幀長Tf=250s，系統(tǒng)中所包含的站數(shù)，系統(tǒng)中所包含的站數(shù)m=5，各站所包含的通道數(shù)，各站所包含的通道數(shù)n=4一樣，維護時間一樣，維護時間Tg=0.1s，基準分幀的比特數(shù)，基準分幀的比特數(shù)Br與各報頭的比與各報頭的比特數(shù)特數(shù)Bp均為均為90比特，每個通道傳輸比特，每個通道傳輸24路路PCM編碼，每取樣值編編碼，每取樣值編8比特碼，一群加一位同步比比特碼，一群加一位同步比特。求特。求PCM編碼器輸出速率編碼器輸出速率Rs，系統(tǒng)傳輸?shù)?，系統(tǒng)傳輸?shù)谋忍芈时忍芈蔙b、分幀長度、分幀

11、長度Tb、幀效率、幀效率f及傳輸線路及傳輸線路要求帶寬要求帶寬B。解：解：Ts=125s，S=824+1=193bit，又一個碼符含兩比特又一個碼符含兩比特K=2，L=2S=386bit，所以所以 544.1ssTSR （M b/s）12.33)1(gfprbTmTmnLmBBR （M b/s）%2.93)1(/)(fgbPrffTTmRmBBT 44.49/)(bpgbRnLBTT （s）2022.1bRB （M H z）傳 輸 線 路 帶 寬,2)1(bRB取 滾 降 系 數(shù)=0.2之間的頻差。之間的頻差。配與控制。配與控制。分幀同步包括兩方面的內(nèi)容，其一是分幀同步包括兩方面的內(nèi)容，其一是

12、指在地球站開場發(fā)射數(shù)據(jù)時，如何使其進指在地球站開場發(fā)射數(shù)據(jù)時，如何使其進入指定的時隙，而不會對其他分幀構(gòu)成干入指定的時隙，而不會對其他分幀構(gòu)成干擾，這就是分幀的初始捕獲。其二是指如擾，這就是分幀的初始捕獲。其二是指如何使進入指定時隙的分幀信號處于穩(wěn)定的何使進入指定時隙的分幀信號處于穩(wěn)定的任務(wù)形狀，即使該分幀與其他分幀維持正任務(wù)形狀，即使該分幀與其他分幀維持正確的時間關(guān)系，不致出現(xiàn)相互重疊的景象，確的時間關(guān)系，不致出現(xiàn)相互重疊的景象，這就是分幀同步技術(shù)。這就是分幀同步技術(shù)。分幀的初始捕獲分幀的初始捕獲在在TDMA系統(tǒng)中，各地球站是以基準系統(tǒng)中，各地球站是以基準站所發(fā)射的獨特碼站所發(fā)射的獨特碼UW

13、作為基準信號作為基準信號來確定本人的發(fā)射時間的。其捕獲的詳細來確定本人的發(fā)射時間的。其捕獲的詳細步驟，如圖步驟，如圖3-19所示。所示。圖3-19 捕獲過程及所用時間實驗的表示圖圖3-20 報頭構(gòu)造分幀同步分幀同步分幀同步是指在完成初始捕獲之分幀同步是指在完成初始捕獲之后，為使所發(fā)射的業(yè)務(wù)分幀穩(wěn)定在指后，為使所發(fā)射的業(yè)務(wù)分幀穩(wěn)定在指定的時隙之內(nèi)，而對分幀進展的定時定的時隙之內(nèi)，而對分幀進展的定時控制?？刂?。圖3-21 分幀同步原理圖地球站無法與其他波束管轄下的地球站無法與其他波束管轄下的地球站進展直接通訊。地球站進展直接通訊。衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的容量成倍地添加。衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的容量成倍地添加。圖3-23

14、SDMA-SS-TDMA系統(tǒng)原理圖切換。切換?？刂茙降姆椒ㄓ袃煞N：一種是星載定時，控制幀同步的方法有兩種：一種是星載定時，另一種是地球定時。下面分別進展引見。另一種是地球定時。下面分別進展引見。1星載定時是以衛(wèi)星上切換電路所提供星載定時是以衛(wèi)星上切換電路所提供的定時為基準的一種幀同步方法，這就要求地面的定時為基準的一種幀同步方法，這就要求地面上的各地球站以此為基準，隨時堅持同步。上的各地球站以此為基準，隨時堅持同步。2地球定時是由基準地球站控制星上的地球定時是由基準地球站控制星上的切換電路，而其他地球站受基準站的控制，從而切換電路，而其他地球站受基準站的控制，從而實現(xiàn)幀同步。實現(xiàn)幀同步。k

15、bit/s到到20Mbit/s的信號速率。的信號速率。從圖從圖3-26可以看出，當(dāng)可以看出，當(dāng)MC-TDMA系系統(tǒng)中僅運用一條載波時，就是傳統(tǒng)的單載統(tǒng)中僅運用一條載波時，就是傳統(tǒng)的單載波的波的TDMA方式；當(dāng)運用多條載波，并且方式；當(dāng)運用多條載波，并且每條載波只需一路信號時，就是每條載波只需一路信號時，就是SCPC方方式；當(dāng)采用多條載波，而且每條載波傳送式；當(dāng)采用多條載波，而且每條載波傳送同一個地球站發(fā)送的多路信號時，那么任同一個地球站發(fā)送的多路信號時，那么任務(wù)于務(wù)于MCPC方式。方式。圖3-26 TDMA，SCPC和MC-TDMA運用轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶對比，一進展引見。一進展引見。其他站發(fā)射分組，便

16、會在信道上發(fā)其他站發(fā)射分組，便會在信道上發(fā)生碰撞景象。生碰撞景象。圖3-27 衛(wèi)星分組通訊原理18.4%。存在信道不穩(wěn)定性。即當(dāng)信道業(yè)務(wù)量增存在信道不穩(wěn)定性。即當(dāng)信道業(yè)務(wù)量增大到一定的程度時，分組在信道上發(fā)生碰撞的概大到一定的程度時，分組在信道上發(fā)生碰撞的概率也隨之添加，此時信道上的吞吐量不再隨業(yè)務(wù)率也隨之添加，此時信道上的吞吐量不再隨業(yè)務(wù)量的添加而添加，反之減小，此時要求重發(fā)的分量的添加而添加，反之減小，此時要求重發(fā)的分組數(shù)也隨之增多，信道的利用率信道上有信息組數(shù)也隨之增多，信道的利用率信道上有信息傳輸?shù)臅r間占總的可用時間之比加大。極限情傳輸?shù)臅r間占總的可用時間之比加大。極限情況下，信道內(nèi)充斥的都是重發(fā)分組，此時的吞吐況下，信道內(nèi)充斥的都是重發(fā)分組，此時的吞吐量降為零?？梢娦诺劳掏铝康秃筒环€(wěn)定性是量降為零?？梢娦诺劳掏铝康秃筒环€(wěn)定性是ALOHA的主要缺陷。的主要缺陷。一樣，因此發(fā)生碰撞情況下，接納一樣，因此發(fā)生碰撞情況下，接納端無法正常接納分組。端無法正常接納分組。的通訊業(yè)務(wù)類型不同，通訊業(yè)務(wù)的通訊業(yè)務(wù)類型不同，通訊業(yè)務(wù)量也不同。量也不同。