军事卫星通信中的多址技术

卫星通信中的多址接入技术在当今高度互联的世界中，卫星通信作为一种重要的通信手段，发挥着不可或缺的作用。

无论是在偏远地区的通信覆盖，还是在紧急救援、航空航天等领域，卫星通信都展现出了其独特的优势。

而在卫星通信系统中，多址接入技术则是实现多个用户同时有效通信的关键所在。

多址接入技术，简单来说，就是要解决如何在有限的卫星通信资源下，让众多用户能够有序、高效地进行通信。

想象一下，卫星就像是一个繁忙的交通枢纽，而多址接入技术就是负责指挥交通的规则和系统，确保每一辆车（用户）都能顺利通行，且不会发生混乱和碰撞。

常见的卫星通信多址接入技术主要包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。

频分多址（FDMA）是最早被应用的多址接入技术之一。

它的工作原理就像是在一个宽敞的大厅里划分出不同的区域，每个区域分配给不同的用户使用。

在卫星通信中，就是将卫星的可用频段划分成若干个互不重叠的子频段，每个用户被分配到一个特定的子频段进行通信。

这种方式的优点是技术相对简单，容易实现。

但它也存在一些缺点，比如频谱利用率不高，因为为了防止相邻频段之间的干扰，需要在子频段之间留出一定的保护频带。

时分多址（TDMA）则像是在时间轴上进行划分。

将时间分割成周期性的帧，每一帧再分成若干个时隙，每个用户在指定的时隙内进行通信。

这样一来，不同用户按照时间顺序轮流使用卫星资源。

TDMA的优点是频谱利用率相对较高，因为不需要留出保护频带。

但它对系统的同步要求比较严格，如果同步出现偏差，就可能导致通信错误。

码分多址（CDMA）是一种基于扩频技术的多址接入方式。

每个用户被分配一个独特的码序列，通过扩频技术将用户的信号扩展到较宽的频带上。

在接收端，只有使用相同码序列的用户才能正确解调出自己的信号。

CDMA 的优点是抗干扰能力强，容量大，可以实现多个用户同时通信而相互之间的干扰较小。

但它的实现相对复杂，需要较高的处理能力。

卫星通信中的多址接入技术研究在当今高度信息化的时代，卫星通信作为一种重要的通信手段，发挥着不可或缺的作用。

无论是在偏远地区的通信覆盖，还是在应急通信、航空航天通信等领域，卫星通信都展现出了其独特的优势。

而在卫星通信系统中，多址接入技术是实现多个用户共享卫星通信资源的关键技术，它直接影响着卫星通信系统的性能和容量。

多址接入技术的基本概念，简单来说，就是如何在卫星通信中让多个用户能够同时有效地使用有限的通信资源，如频率、时隙、码序列等。

这就好比在一个繁忙的公路上，要让众多车辆有序地行驶，避免碰撞和拥堵，需要有一套合理的交通规则。

在卫星通信中，多址接入技术就是这样一套“规则”。

常见的卫星通信多址接入技术主要包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。

频分多址技术是将卫星通信的可用频率资源划分成若干个互不重叠的频段，每个用户分配一个特定的频段进行通信。

这种方式就像是为不同的用户开辟了专属的“车道”，每个“车道”的宽度就是分配给用户的频段。

频分多址的优点是实现简单，技术成熟，但缺点是频谱利用率相对较低，容易受到频率选择性衰落的影响。

时分多址技术则是将时间分割成周期性的时隙，每个用户在指定的时隙内进行通信。

这类似于在公路上为不同的车辆安排特定的通行时间，在规定的时间内，该车辆独占道路资源。

时分多址的优点是频谱利用率较高，能够灵活分配时隙资源，但对定时和同步要求较高，否则容易产生时隙冲突。

码分多址技术是通过为每个用户分配不同的扩频码来实现多址接入。

多个用户可以在同一频段、同一时隙内同时通信，只要它们的扩频码相互正交。

这就好像给每个用户都赋予了一个独特的“密码”，只有拥有正确“密码”的接收端才能正确解调出相应的信号。

码分多址具有抗干扰能力强、频谱利用率高、保密性好等优点，但也存在着系统容量受限、远近效应等问题。

空分多址技术是利用卫星天线的方向性，将空间分割成不同的区域，每个区域对应一个用户。

多址通信技术及其应用摘要：新一代无线通信系统要求大容量、高速率、综合业务、适用于各种环境。

在大、中型通信网中，众多的通信台、站利用同一颗卫星（或几颗卫星）的一个（或几个）信道的转发器复用方式，实现相互之间的长距离、大范围的多址通信。

这种通信方式，既不受地域的限制，又不受气候的影响，十分方便、灵活，又便于通信保密。

关键词：频分多址时分多址码分多址空分多址多址通信，就是通信网中各个通信台、站利用同一指定射频信道，进行相互间的多址通信。

最典型的多址通信方式是卫星通信。

在卫星通信中，多址通信技术就是指通信网中每个地面站利用同一颗卫星的信道（譬如一个转发器的信道）进行多边通信。

所以多址通信实质上就是各地面站对一个转发器的复用方式。

多址通信，按分配方式分，粗分有预分配制多址（Preassigned Multiple Acces.简称PMA）和按需分配制多址（Demand assignment Multiple Access,简称DAMA）两种。

预分配制多址方式，是将有关两站间需要的线路，预先分配成固定的（也是相对的）专用线路，只供该两地面站间使用，又分为固定预分配多址和时间预分配多址等几种方式。

按需分配制多址方式，是有关地面站需要通信时，临时分配给线路进行通信，当通信结束，此线路立即撤销。

显然，按需分配制可以充分地发挥线路的利用率。

按需分配多址又分为接收站可变多址、发送站可变多址、全可变多址等多种方式。

多址通信，按复用方式分，主要有频分多址、时分多址、码分多址和空分多址等四种。

上述这些多址技术的实现都是基于对信号的某种参量（从广义上讲），例如频率、时间、波型（或码型）和空间，进行一定的分割和识别，以达到多址通信的目的，下面将上述四种多址方式分别进行介绍。

一、频分多址（Frequency Division Multiple Access.简称FDMA）各地面使用不同的载频（即将卫星转发器分成互不重叠的若干个频带）所构成的多址通信信道，称之为频分多址。

卫星通信多址方式卫星通信体制•根据基带信号类型及复用方式多址方式模拟或数字TDM或FDM2. 中频调制方式ＰＳＫ　３．　多址连接方式　ＴＤＭＡ　ＣＤＭＡ信道分配或交换制度PA)DA)或随 ４．　机多址连接方式•多址连接的基础是信号分割而各地球站接收端能从混合的信号中识别出本站所需信号•利用信号的频率码型的正交性可实现有效的多址连接时隙越小–占有的空间是卫星覆盖波束所占据的范围•卫星通信中常用的通信体制–FDM/FM/FDMA/PA–TDM/PSK/FDMA/PA•存在各种组合形式的多址连接–TDMA/FDMATDMA/FDMA/SDMA频分多址FDMAÉ豸¼òµ¥²úÉú»¥µ÷ÔëÉùºÍ¿É¶®´®»°²¢ÇÒ´óСվÄÑÒÔ¼æÈÝƵÂÊ·ÖÅä²»Áé»î频分多址FDMA(2)•卫星的频带和功率资源是有限的这样的卫星通信系统称为功率受限系统–存在幅度的非线性和相位的调幅--调相变换作用–幅度的非线性所带来的影响•多载波输入时小载波要受到大载波的抑制•多载波输入会产生新的频率分量其输出可能增大–多载波输入时其包络是有起伏的在一定条件下即产生新的频率分量减小互调干扰的主要措施•采用适当的补偿•采用能量扩散信号–未调波的功率谱为单一谱线互调噪声也被扩散–对多路信号调制的已调波说通话量减少时使互调干扰噪声广为扩散将载频做不等间隔排列线性器线性器的作用•一般多载波工作的情况下装有线性器的转发器在同样交调干扰水平下输出回退只要3dB •可用功率P可用=单载波饱和功率的50%•为了提高系统灵活性–SCPC(Single Channel Per Carrier)–PCM/SCPC/PSK/FDMA/DA (SPADE Single Channel Per Carrier PCM multiple Access Demand assignmentEquipment)时分多址•在SPADE,SCPC-DAMA系统中实际上已经采用TDMA为CSC通道.在海事卫星中也采用TDMA.1985年INTELSAT已开通120Mb/sTDMA•TDMA的主要特点可充分转发器工作在单载波状态充分利用转发器的频带上行功率无需精确控制便于大小站兼容需要精确的同步接收站能正确识别站址和迅速建立载波和时间的同步系统定时•初始捕获保证此突发正确进入指定的时隙•分帧同步保证各分帧之间维持精确的时间关系•一般由基准站发送基准突发作为系统定时计算机轨道预测法空分多址SDMA•基本特征它们分别指向不同区域地球站卫星天线增益高不同区域地球站所发信号在空间不重叠扩大系统的通信容量具有很大的灵活性•难点卫星天线及馈线装置比较庞大和复杂而且由于空间故障难以恢复码分多址基带信号调制和地址码的调制•地址码采用较多的是m序列伪随机码CDMA/DSÓÐÒ»¶¨µÄ±£ÃÜÄÜÁ¦Æµ´øÀûÓÃÂʽϵͶԵØÖ·ÂëµÄ²¶»ñºÍͬ²½ÐèÒªÒ»¶¨µÄʱ¼ä随机多址(ALOHA方式)本质上仍为TDMA,适用于各种数据率,不同长度,随机发生的数据的传输和交换.在SCPC/DAMA系统中用作公用信令通道在VSAT系统中用于入向通道一纯ALOHA方式(Pure-ALOHA)若干地球站共用一个卫星转发器的频段,各站在时间上随机地发送数据组.若发生碰撞,则延迟一段时间后重复,碰撞的两个站延时不同.二时隙ALOHA(Slotted-ALOHA, S-ALOHA)各站发送的数据组必须落入某时隙内(不是完全随机的).因此碰撞概率减小,但全网需要定时和同步,且各个数据分组长度固定.三预约ALOHA(R-ALOHA)各站要求发长报文时,申请预约,分配给它一段时隙,对于短报文则使用非预约的时隙,按S-ALOHA方式进行传输.典型例子是ARPA系统四 ALOHA方式的性能度量1 吞吐量:送到用户的信息比特与总发送比特之比,即发送成功的突发段与总发送数之比.2 延时:开始发信息到成功地送抵用户所需的时间.个分组但是由于存在重发•假设一分组在t=t0时刻出现•考虑了碰撞的因素。

通信系统中的多址技术与多用户接入一、引言通信系统的发展和应用范围的不断扩大，对多址技术和多用户接入提出了更高的要求。

本文将介绍通信系统中的多址技术以及多用户接入的原理和应用。

二、多址技术多址技术是指多个信号在同一个通信信道中共享带宽的技术。

它通过合理的资源分配，实现多个用户同时传输数据，提高信道的利用率。

常见的多址技术有时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）、码分多址（CDMA）和波分多址（WDMA）等。

1. 时分多址（TDMA）时分多址技术将时间划分为若干个时隙，每个时隙分配给不同的用户进行数据传输。

它通过时间的复用实现多用户同时接入，减少信道冲突。

在实际应用中，TDMA广泛应用于蜂窝通信系统中，提供高质量的语音和数据传输服务。

2. 频分多址（FDMA）频分多址技术将频段划分为若干个子信道，每个用户占据一个独立的子信道进行数据传输。

它通过频率的复用实现多用户同时接入，减少信道冲突。

FDMA适用于不同频段带宽资源充足的通信环境，如卫星通信系统等。

3. 码分多址（CDMA）码分多址技术将不同用户的信号编码成不同的扩频码，并在整个频带内同时进行传输。

接收端通过解码来提取所需的用户数据。

CDMA 具有较强的抗干扰能力和较高的频谱利用率，因此在3G和4G等移动通信系统中得到广泛应用。

4. 波分多址（WDMA）波分多址技术将不同用户的信号通过不同的波长进行传输，实现多用户同时接入。

它采用光纤链路进行传输，可以提供高带宽和低延迟的通信服务，广泛应用于光纤通信系统中。

三、多用户接入多用户接入是指多个用户同时连接到通信网络中的过程。

多用户接入的方式主要包括集中式接入和分布式接入。

1. 集中式接入集中式接入是指多个用户通过同一个网络节点接入通信系统。

常见的集中式接入方式有集中式交换机接入和基于无线局域网的接入。

集中式交换机接入是指多个用户通过交换机连接到通信系统，实现数据交换和路由选择。

它可以提供较高的带宽和网络控制能力，适用于大型企业和机构的局域网接入。

第7章微波通信和卫星通信提高市电的可靠度。

市电经配电柜分别给动力、通信、照明、空调等各种设备供电，其中，至通信设备的电源必须具有UPS设备。

一旦市电中断，立即启动应急电源设备，因为应急电源设备从起动到正常供电需要一定时间，这段过渡时间需由UPS向各用电设备供电电源设备。

另外，为了确保电源设备的安全以及减少噪声、交流声的来源，所有电源设备都应良好地接地。

7.2.5卫星通信的多址方式卫星通信的多址方式是指在卫星覆盖区内的多个地球站，通过一颗卫星的中继，建立双址和多址之间的通信。

多路复用和多址方式都是利用一条信道同时传输多个信号，不同的是，多路复用是群频即基带信道的复用，而多址方式是射频信道的复用。

多址方式与多路复用有何区别？请加以讨论。

探 讨卫星天线中已应用的多址方式主要有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、空分多址（SDMA）和码分多址（CDMA）等方式。

1．频分多址卫星通信系统使用的频分多址（FDMA）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地球站。

各地球站按所分配的不同射频载波频率发送信号，接收端的地球站根据不同射频载波频率识别发信站，并从接收到的信号中提取发给本站的信号。

由于频分多址方式可以直接利用地面微波中继通信的成熟技术和设备，也便于与地面微波系统直接连接，所以，频分多址方式是国际卫星通信和一些国家的国内卫星通信采用较多的一种多址方式。

它的主要缺点是存在互调干扰。

克服互调干扰的最根本方法是不采用频分多址方式，而采用时分多址方式。

频分多址方式可分成多址载波方式和单址载波方式。

卫星通信系统频分多址的多址载波方式是指每个地球站只分配给一个载波，载波频率不同，并且频谱无重叠，因而各站的发射和接收频谱是已知且是确定的，每个地球站利用基带中的频分多路复用或时分多路复用将发往不同站的信号安排在不同的群路上，以便各对方站识别并取出发到该站的信号。

复用后的信号调制到分配给该站的载波上经高功放由天线发往卫星。

卫星通信—第五讲卫星通信多址方式卫星通信多址方式卫星通信体制根据基带信号类型及复用方式多址方式模拟或数字TDM或FDM2. 中频调制方式ＰＳＫ３．多址连接方式ＴＤＭＡＣＤＭＡ信道分配或交换制度PA)DA)或随４．机多址连接方式多址连接的基础是信号分割而各地球站接收端能从混合的信号中识别出本站所需信号?利用信号的频率码型的正交性可实现有效的多址连接时隙越小–占有的空间是卫星覆盖波束所占据的范围卫星通信中常用的通信体制–FDM/FM/FDMA/PA –TDM/PSK/FDMA/PA存在各种组合形式的多址连接–TDMA/FDMATDMA/FDMA/SDMA频分多址FDMAéè±??òμ￥2úéú?￥μ÷??éùoí?é??′??°2￠?ò′óDò???èY μ?ê·2?áé??频分多址FDMA(2)卫星的频带和功率资源是有限的这样的卫星通信系统称为功率受限系统–存在幅度的非线性和相位的调幅--调相变换作用–幅度的非线性所带来的影响多载波输入时小载波要受到大载波的抑制多载波输入会产生新的频率分量其输出可能增大–多载波输入时其包络是有起伏的在一定条件下即产生新的频率分量减小互调干扰的主要措施采用适当的补偿采用能量扩散信号–未调波的功率谱为单一谱线互调噪声也被扩散–对多路信号调制的已调波说通话量减少时使互调干扰噪声广为扩散将载频做不等间隔排列线性器线性器的作用一般多载波工作的情况下装有线性器的转发器在同样交调干扰水平下输出回退只要3dB ?可用功率P可用=单载波饱和功率的50%为了提高系统灵活性–SCPC(Single Channel Per Carrier)–PCM/SCPC/PSK/FDMA/DA (SPADE Single Channel Per Carrier PCM multiple Access Demand assignmentEquipment)时分多址在SPADE,SCPC-DAMA系统中实际上已经采用TDMA为CSC通道.在海事卫星中也采用TDMA.1985年INTELSAT已开通120Mb/sTDMATDMA的主要特点可充分转发器工作在单载波状态充分利用转发器的频带上行功率无需精确控制便于大小站兼容需要精确的同步接收站能正确识别站址和迅速建立载波和时间的同步。

三种卫星通信系统中运用的多址技术1.1引言在卫星通信中，卫星起到了类似基站的作用。

通常，一颗卫星可以同时与多个地球站（用户终端）通信，因此从卫星到地球站（用户终端）是多路的，而用户终端到卫星则是单路的。

通过卫星转发器的中继，多个用户信号在射频信道上进行复用，建立各自的信道，以实现点到多点的多边通信。

这就是多址技术。

多址技术是在通信信号复用的基础上，处理由不同地球站信号发往共用卫星时，通信容量的分配和建立各用户之间通信链路的技术。

2.1 多址联接的种类目前，卫星通信中常用的多址联接人式是：频分多址(FDMA，Frequency Division Multiple Access)、时分多址(TDMA，Timc Division Multiple Access)、空分多址也称卫星交换—时分多址(SDMA or SS-TDMA，Spsce Division Multiple Access))、码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access))和ALOHA（Additive Links on-line Hawaii Area）方式。

而一些混合多址技术，即上述四种多址技术结合起来的研究，始终是发展中的新技术问题，其研究成果有的已应用，如频分多址—时分多址(FDMA-TDMA)。

多址方式2.2 频分多址技术（FDMA）频分多址是最基本、最“古老”的一种多址方式，其突出的优点是简单、可靠、便于实现。

因此，在卫星通信发展的初期，几乎都采用这种多址方式，至今也仍然是一种主要的多址方式。

，使用FDMA方式无须对各载波间实施同步控制，因而与TDMA方式相比设备结构比较简单。

尽管FDMA简单，易于实现，但系统小存在的一些关被问题必须妥善解决就形成了FDMA 若干特点。

首先，要求系统进行严格的功率控制。

这个问题，在功率受限时尤为突出。

因为系统中某一地球站发射的功率大于额定值，就会侵占卫星上发给其他地球站的功率；反之，发射功率过小，又会影响通信质量。