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卫星通信 多址技术

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卫星通信中的多址技术

卫星通信中的多址技术
卫星通信中的多址技术 及其发展
1．多址技术的概念和问题的本质
• 多址技术一直都是无线通信的关键技术之一， 甚至是移动通信换代的一个重要标志。 • 多址技术所要解决问题的特点是：通信（子） 网中的登记用户数常常远大于同一时刻实际请 求服务的用户数。其实就是研究如何将有限的 通信资源在多个用户之间进行有效的切割与分 配，在保证多用户之间通信质量的同时尽可能 地降低系统的复杂度并获得较高系统容量的一 门技术。其中对通信资源的切割与分配也就是 对无线信号空间的划分，在不同的维上进行不 同的划分就对应着不同的多址技术。
• 扩频多址（SSMA）系统的共同特点之一是扩 频，也就是说用于传输信息的信号带宽远大于 信息带宽；共同特点之二是在扩频的实现上， 不论通过什么途径扩频，但基本都是用一组优 选的扩频码进行控制，正因为此，扩频多址又 称为码分多址（CDMA）。或者说，CDMA是 在信号的扩展维——编码维上对无线信号空间 进行划分。顾名思义，码分多址就是给每个用 户分配一个唯一的扩频码（或称地址码），通 过该扩频码的不同来识别用户。
1.2 跳频码分多址（FH－CDMA）
• 跳频码分多址（FH－CDMA）在民用 通信中并不多见，但在军事抗干扰通 信中则是一种常见的通信方式。FH－ CDMA的基本原理是优选一组正交跳 频码（地址码/扩频码），为每个用户 分配一个唯一的跳频码，并用该跳频 码控制信号载频在一组分布较宽的跳 频集中进行跳变。事实上，我们可以 简单地将FH－CDMA看作是一种由跳 频码控制的多进制频移键控（MFSK）。
CDMA（DSቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCDMA）
• ---OFDM与多址技术的融合往往可以起到优 势互补的作用，是未来移动通信技术应用 的方向。具体的融合方案有多种，比较多 的是OFDM与DS－CDMA的融合，而这又 有三种[12]：MC－CDMA、MC－DS－ CDMA和MT－CDMA。此外还有FH－ OFDM（慢跳频与OFDM的融合）和TDMA －OFDM（TDMA与OFDM的融合）。

军事卫星通信中的多址技术

军事卫星通信中的多址技术
基本的参量，包括频率、时间以及信号所处的 空间。 信号的设计和识别可以利用信号的任一种参量 来实现。 最有效的设计和识别方法则是设法利用某些信 号参量所具有的正交性进行正交设计，来实现 多址联接。
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3.1 多址联接方式概述
2）频分多址(FDMA)
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3.1 多址联接方式概述
2）频分多址(FDMA) 接收端的信号选择
制弱信号现象，因此，大站、小站不易兼容； (5)灵活性小，要重新分配频率比较困难； (6)需要设置保护频带，频带利用不充分； (7)转发器存在交调于扰。
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3.3 时分多址（TDMA）
1) 基本原理
TDMA方式示意图
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3.3 时分多址（TDMA）
2) 帧结构与帧长选择
帧结构示意图
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3.3 时分多址（TDMA）
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3.2 频分多址(FDMA)
1) 基本原理 地球站传输多路信号方式
① 每载波单路方式(SCPC，Single-Channel-PerCarrier )。
② 每载波多路(MCPC，Mutiple-Channel-PerCarrier )。
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3.2 频分多址(FDMA)
2) FDMA方式的类型 (1) 频分复用/调频/频分多(FDM/FM/FDMA)
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3.2 频分多址(FDMA)
2) FDMA方式的类型 (3)按申请分配/单路单载波/频分多址SPADE 按申请分配：分散控制。
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3.2 频分多址(FDMA)
频分多址系统的特点
(1)设备简单，技术成熟； (2)系统工作时不需要网同步，且性能可靠； (3)在大容量线路工作时效率较高； (4)各站的发射功率要求基本一致，否则会引起强信号抑

卫星移动通信的分类

卫星移动通信的分类

卫星移动通信的分类第一点：卫星移动通信的概述卫星移动通信是一种利用卫星作为中继站来实现移动通信的技术。

它主要由卫星、地球站、移动终端和传输链路等组成。

卫星移动通信系统可以提供全球覆盖，尤其适合海洋、沙漠、极地等偏远地区的通信需求。

卫星移动通信系统可以分为两类：卫星电话系统和卫星宽带系统。

卫星电话系统主要提供语音通信服务，而卫星宽带系统则提供数据、语音和视频等多种通信服务。

卫星移动通信的优点在于其覆盖范围广泛，可以实现全球范围内的通信。

此外，卫星移动通信系统具有较强的抗干扰能力和较高的通信质量。

然而，卫星移动通信也存在一些缺点，如传输延迟较大、信号传输衰减较大等。

第二点：卫星移动通信的分类卫星移动通信可以根据卫星类型、频段、传输方式等多种方式进行分类。

按照卫星类型，卫星移动通信系统可以分为地球同步轨道卫星系统（GEO）和低地球轨道卫星系统（LEO）。

地球同步轨道卫星系统具有较高的覆盖范围和通信质量，但建设成本较高。

低地球轨道卫星系统建设成本较低，但覆盖范围较小，通信质量相对较差。

按照频段，卫星移动通信系统可以分为L频段、C频段、X频段、Ku频段和Ka频段等。

不同频段的通信能力、传输速率和抗干扰能力等方面存在差异。

按照传输方式，卫星移动通信系统可以分为单向传输和双向传输两种。

单向传输系统只能实现从一个地球站向多个移动终端的通信，而双向传输系统则可以实现双向通信。

此外，卫星移动通信系统还可以根据应用领域进行分类，如民用、军事、航空航天等。

不同应用领域的卫星移动通信系统在技术要求、通信质量、安全性能等方面存在差异。

总之，卫星移动通信系统具有多种分类方式，不同类型的系统在覆盖范围、通信质量、建设成本等方面有所差异。

根据实际需求和应用场景选择合适的卫星移动通信系统具有重要意义。

第三点：卫星移动通信的关键技术卫星移动通信系统的实现涉及到多种关键技术，其中包括卫星通信技术、多址技术、信号处理技术等。

卫星通信技术是卫星移动通信系统的核心技术，主要包括卫星传输链路的设计与优化、信号调制与解调、信号编码与解码等。

卫星通信第三卫星通信的多址技术

卫星通信第三卫星通信的多址技术
多址联接和多路复用的理论基础都是信号的 正交分割原理。 多址联接是指多个电台或通信站发射的信号 在射频信道上的复用，以达到各台、站之间 同一时间、同一方向的用户间的多边通信； 多路复用是指一个电台或通信站内的多路低 频信号在群频信道(即基带信道)上的复用， 以达到两个台、站之间双边点对点的通信。
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TDMA系统的不足
(1) 必须保持各地球站之间的精确同步，才 能让所有用户实现共享卫星资源的目的。 (2) 为了保证用户信息传递的连续性，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) 初期的投资较大，系统实现复杂，技术 设备复杂。
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帧：整个系统的所有地球站时隙在卫星内占 据的整个时间段称为卫星的一个(TDMA)时帧。 一个TDMA帧是由一个同步分帧和若干个业 务分帧组成的。 基准分帧(同步分帧) ：TDMA帧内的第一 个时隙，不含任何业务信息，仅用作同步 和网络控制。 数据分帧 ：除基准地球站外其他地球站占 据的时隙。 保护时间：在各个时隙之间留有很小的时间 32 间隔，称为“保护时间”。
3.4.2 跳频码分多址系统

跳频(FH，Frequency Hopping)。在发送端， 利用PN码控制频率合成器，使频率在一个宽 范围内伪随机地跳变，跳频系统占用了比信 息带宽要宽得多的频带。在接收端，本地PN 码产生器提供一个和发端相同的 PN码，驱动 本地频率合成器产生同样规律的频率跳变， 和接收信号混频获得已调信号。

3.3.4 频分多址-时分多址 (FDMA-TDMA)方式 是指若干个窄带TDMA方式工作的地球站， 以频分多址方式共用一个转发器的一种技术。 传送相对较低速率（10Mbit/s以下）的信号。 特点：改变业务样式灵活，特别适合传输数 据，每个帧内的信道都可以采用按需分配方 式。但是由于要求功率放大器有输出补偿， 所以卫星转发器的效率低于单纯的TDMA系 统。 37

卫星通信

卫星通信

卫星通信:指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或者多个地球站之间进行的通信。

卫星通信特点:1）通信距离远，且费用与通信距离无关；2)覆盖面积大，可进行多址通信；3）通信频带宽，传输容量大；4）机动灵活；5）通信链路稳定可靠，传输质量高。

卫星通信系统的组成：通信卫星、通信地球站分系统、跟踪遥测及指令分系统，以及监控管理分系统四部分组成。

卫星通信系统的分类：1）按照卫星制式，分为随机、相位和静止3类卫星通信系统；2）按通信覆盖区的范围，分为国际、国内和区域3类卫星通信系统；3）按用户性质，分为公用、专用和军用3类卫星通信系统；4）按业务分为固定业务、移动业务、广播业务、科学实验及其它业务卫星通信系统；5）按多址方式，分为频分多址、时分多址、码分多址、空分多址和混合多址5类卫星通信系统；6）按基带信号体制，分为数字式和模拟式两类卫星通行系统；7）按所用频段，分为特高频、超高频、极高频和激光4类卫星通信系统。

地球站的分类：（1)按安装方法及设备规模，地球站可分为固定站、移动站(船载站、车载站、机载站等)和可搬动站(在短时间内可拆卸转移)。

(2)按天线反射面口径大小，地球站可分为20m、15m、10m、7m、5m、3m和1m等类型。

(3)按传输信号的特征，地球站可分为模拟站和数字站。

(4)按用途，地球站可分为民用、军用、广播、航空、航海、气象以及实验等地球站。

(5)按业务性质，地球站可分为遥控、遥测跟踪站，通信参数测量站和通信业务站。

地球站的组成：一般包括天馈设备、发射机、接收机、信道终端设备、天线跟踪设备以及电源设备。

天馈设备的主要作用是将发射机送来的射频信号经天线向卫星方向辐射，同时它又接收卫星转发的信号送往接收机。

发射机主要由上变频器和功率放大器组成，其主要作用是将已调制的中频信号，经上变频器变换为射频信号，并放大到一定的电平，经馈线送至天线向卫星发射。

对于上变频器这一频率变换设备，主要有一次变频和二次变频两种方式。

卫星通信中的多址接入技术研究

卫星通信中的多址接入技术研究

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。

多址技术及应用

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。

卫星通信知识点

第1章1．卫星通信：利用人造地球卫星作为中继站转发无线电破，在两个或多个地球站之间进行通信。

它是宇宙通信形式之一。

2．卫星通信的特点：①覆盖面积大, 通信距离远。

一颗静止卫星可最大覆盖地球表面三分之一, 三颗同步卫星可覆盖除两极外的全球表面, 从而实现全球通信。

②设站灵活, 容易实现多址通信。

③通信容量大, 传送的业务类型多。

④卫星通信一般为恒参信道, 信道特性稳定。

⑤电路使用费用与通信距离无关。

⑥建站快, 投资省。

3．卫星通信的缺点：①卫星要求严格,要求有高可靠性、长寿命。

②通信地球站设备较复杂、庞大。

③存在日凌和星蚀现象。

④卫星传输信号有延迟4．非同步卫星系统按轨道分：1）低轨道卫星通信系统(LEO)，如极轨道卫星, 当卫星通过赤道上空时卫星间的距离最大, 此时须多开放一些小区; 当卫星通过两极时, 卫星间的距离变小, 这时会出现小区重叠, 在切换时要关闭一些小区。

2）中轨道卫星通信系统(MEO)3）同步（静止）卫星通信系统(GEO)：当卫星的运行轨道在赤道平面内，其高度大约为35800 km 时，它的运行方向与地球自转的方向相同．5．地球卫星轨道分为：赤道轨道，极轨道，倾斜轨道。

6．卫星通信系统的组成：通信卫星，地球站，跟走遥测及指令系统和监控管理系统。

7．地球站的组成：天馈设备，收信机，发信机，终端设备，天线跟踪设备，以及电源设备。

8．基本工作原理：当甲地一些用户要与乙地的某些用户通话时, 甲地首先要把本站的信号组成基带信号, 经过调制器变换为中频信号(70 MHz), 再经上变频变为微波信号, 经高功放放大后, 由天线发向卫星(上行线)。

卫星收到地面站的上行信号，经放大处理, 变换为下行的微波信号。

9．影响同步卫星通信的因素：1）摄动：在空中运行的卫星, 受到来自地球、太阳、月亮的引力以及地球形状不均匀, 太阳辐射压力等影响, 使卫星运行轨道偏离预定理想轨道, 这种现象称为摄动。

2）轨道平面倾斜效应3）星蚀与日凌中断4）卫星姿态的保持与控制10．同步卫星通信卫星的组成：控制分系统，通信分系统，遥测指令分系统，电源分系统，温控分系统。

第3章_卫星通信的多址技术

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3.1 多址技术与信道分配技术的概述
❖ 多址联接是指多个地球站通过同一颗卫星， 同时建立各自的信道，从而实现各地球站相 互之间通信的一种方式。
❖ “信道”的含义：
FDMA中是指各地球站占用的转发器频段。
TDMA中是指各地球站占用的时隙。
CDMA中是指各地球站使用的码型。
Байду номын сангаас
❖ 常见的信道分配方式主要有三种
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❖ 缺点：
任一地球站为了能接收其他地球站的信号， 都必须设有除本站外的所有下行频率的接 收电路；
转发器要同时放大多个载波，容易形成互 调干扰，功率利用率不高；
各上行链路功率电平要求基本一致，否则 容易引起强信号抑制弱信号现象，因此大 小站不易兼容；
需要保护频带，故频带利用率不高。
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3．随机分配(RA) ❖ 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。
❖ 常用于数据交换业务。因为数据通信一般间 断而不是连续地使用信道，且数据包发送的 时间也是随机的，因而如果仍使用固定预分 配甚至按需分配，则信道利用率就很低。采 用随机占用方式则可大大提高信道的利用率。
❖ “碰撞”。
❖ 给多个话路分配一个载波。各话路信号先进 行多路复用，然后调制、上变频，将频率变 换到指定频率。因此，经卫星转发的每个载 波所传送的是多路信号。
❖ 一般采用预分配方式，根据复用方式和对载 波调制方式不同，可以分为FDM-FM-FDMA 方式和TDM-PSK-FDMA方式。
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❖ 预分配频分复用-调频-频分多址 (FDM-FM-FDMA)
适合大容量系统。
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f1
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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。

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（二）多址联接
• 频分多址（FDMA）：各站、台发出的射频信号在指定的射频频带内， 但在频谱上互不重叠地排列，共同分用该射频频带，接收端用带通滤 波器分离各路射频信号。 • 时分多址（TDMA）：以不同的时隙来区分地址，每站有一指定时隙， 各站只是在自己的时隙内发射信号。 • 码分多址（CDMA）：每个用户有一个特定结构的码字作为地址，不 同用户的不同波形信号以同一频率发射出去，各站的接收是根据相应 的信号波形分离出自己需要的信号。 • 空分多址（SDMA）：利用天线的方向性和用户的地区隔离性实现信 号的分离。
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码分多址（CDMA）
图3-8 DS/CDMA系统框图 系统框图
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码分多址（CDMA）
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CDMA特点
• 用户共享一个频率，无需频率规划 用户共享一个频率， • 大容量 • 软容量：用户越多，性能越差，用户减少，性 软容量：用户越多，性能越差，用户减少， 能就变好 • PN码的正交性 码的正交性 • 远近效应 • 抗多径衰落 • 利用宏分集可以实现软切换 • 利用多用户检测提高系统性能和容量 • 利用多径，采用 利用多径，采用RAKE技术提高系统性能 技术提高系统性能
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• 多址联接：指多个通信站的射频信号在射频信道 上的复用，以实现各个通信站之间的通信。对于 卫星通信系统，多址联接指的是多个地球站发射 的信号，通过卫星转发器的射频信道复用，实现 各站间通信的一种方式。常见的多址方式有频分 多址、时分多址、码分多址和空分多址。 • 多址联接和多路复用的关系：多址联接和多路复 用的理论基础都是信号的正交分割原理。但多址 联接是指多个电台或通信站发射的信号在射频信 道上的复用，以达到各台、站之间同一时间、同 一方向的用户间的多边通信；多路复用是指一个 电台或通信站内的多路低频信号在群频信道（即 基带信道）上的复用，以达到两个台、站之间双 边点对点的通信。
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• 单向和双向通信：按信息信号传送的方向， 通信的工作方式可以分为单向通信和双向 通信。在单向通信方式中，信息只能向一 个方向传送。例如，广播、电视、遥控、 无线寻呼等；在双向通信方式中，信息可 以双向传送，通信双方都能收发信息。例 如，移动用户之间的通信，移动用户和固 定用户之间的通信等。 双向通信按信息信号传送的时间又分 为单工、双工和半双工通信方式。
卫星通信 多址技术
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提要
一、多路复用和多址联接 二、频分多址（FDMA） 三、时分多址（TDMA） 四、码分多址（CDMA） 五、三种多址技术的RF利用方式 六、ALOHA
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一、多路复用和多址联接
• 多路复用：将来自不同信息源的各路信息，按某 种方式合并成一个多路信号，然后通过同一个信道 传送给接收端。接收端再从该多路信号中按相应方 式分离出各路信号，分送给不同的用户或终端。 简而言之，多路复用是利用一条信道同时传输 多路信号的一种技术，可以解决在同一信道内同时 传送多个信号的问题。 多路复用方式可分为频分复用、时分复用、码 分复用、波分复用等。
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双工方式：频分双工（FDD）、 ）、时分 （三）双工方式：频分双工（FDD）、时分 双工（TDD） 双工（TDD）
–FDD：收发频率分开，接收设备通过滤波器分离各 FDD：收发频率分开， FDD 路信号 –特点：需要合理安排频率 特点： 特点 –TDD：收发共用一个频率，收发信号通过开关来控 TDD：收发共用一个频率， TDD 制 –特点：收发存在时间间隔 特点： 特点
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五.ALOHA方式
• • • • • P-ALOHA S-ALOHA C-ALOHA R-ALOHA SREJ-ALOHA
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四、CDMA
•CDMA：利用自相关性非常强而互相关性比较弱的伪随机 码作为地址信息，对被用户信息调制过的载波进行再次调制， 使频谱大大展宽。在接收端以本地产生的地址码为参考，根 据相关性的差异对接收到的所有信号进行鉴别，从中将地址 码与本地地址码完全一致的宽带信号还原为窄带信号而选出。 •实现 实现CDMA的条件： 的条件： 实现 的条件
要有数量足够多、相关特性足够好的地址码。 必须用地址码对发射信号进行扩频调制，使传输信号所占频带极大地 展宽。 在接收端必须要有与发送端地址码完全一致的本地地址码。
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•扩频通信的基本工作方式 扩频通信的基本工作方式
直扩方式：Direct Sequence Spread Spectrum 跳频方式: Frequency Hopping 跳时方式: Time Hopping 宽带线性调频方式: Chirp Modulation
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不同系统的多址技术
蜂窝移动通信系统 高级移动电话系统（ 高级移动电话系统（AMPS） ） 全球移动通信系统（ 全球移动通信系统（GSM） ） 美国数字蜂窝（ 美国数字蜂窝（USDC） ） 日本数字蜂窝（ 日本数字蜂窝（JDC） ） 英国CT-2（数字无绳电话） 英国 （数字无绳电话） 欧洲数字无绳电话（ 欧洲数字无绳电话（DECT） ） 美国窄带扩频（ － ） 美国窄带扩频（IS－95） 多址技DMA/TDD FDMA/TDD FDMA/TDD CDMA/FDD
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保护频带
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三、时分多址技术（TDMA）
卫星通信系统时分多址技术： 卫星通信系统时分多址技术：用不同时隙来区分地球 站的地址，只允许各地球站在规定的时隙内发射信号，这 些射频信号通过卫星转发器时，在时间上是严格依次排列、 互不重叠的。 卫星将在一个TDMA帧内的不同子帧时隙接收并转发 来自各地球站（它们都采用相同的载波）的突发脉冲串。 也就是说，每一地球站只在TDMA帧的一个子帧内接收和 发送突发脉冲。为了保证每一地面终端的突发（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。为此，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。
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• TDMA方式可根据各站业务量的大小来调整 方式可根据各站业务量的大小来调整 各站时隙的大小，大小站可以兼容， 各站时隙的大小，大小站可以兼容，易于实 现按需分配； 现按需分配； • TDMA方式与地面数字系统的接口方便，同 方式与地面数字系统的接口方便， 方式与地面数字系统的接口方便 时也便于做星上处理； 时也便于做星上处理； • TDMA方式可以与数字话音内插（DSI）和 方式可以与数字话音内插（ 方式可以与数字话音内插 ） 自适应差分编码（ 技术配合， 自适应差分编码（ ADPCM )技术配合，形 技术配合 成数字电路倍增设备， 成数字电路倍增设备，使转发器容量大大提 高（达5倍）； 倍 • TDMA系统的网同步复杂。 系统的网同步复杂。 系统的网同步复杂
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FDMA的非线性效应
• 频谱扩展：相邻信道干扰； 频谱扩展：相邻信道干扰； • 交调（IM） 谐波：邻近业务信道的干扰。 交调（ ） 谐波：邻近业务信道的干扰。
交调干扰主要是由行波管放大器的非线性特性引起的。 交调干扰主要是由行波管放大器的非线性特性引起的。 FDMA的一个卫星转发器的功率放大器，可以同时放大多个 的一个卫星转发器的功率放大器， 的一个卫星转发器的功率放大器 载波信号(几个 十几个甚至几百个载波) 几个、 载波信号 几个、十几个甚至几百个载波 。 目前卫星转发 器的功放级大都采用行波管放大器(TWTA)，其单载波饱和 器的功放级大都采用行波管放大器 ， 输出功率为5~40瓦，功率增益为 左右。 输出功率为 瓦 功率增益为30~40dB左右。多载波是为 左右 了充分利用转发器资源， 了充分利用转发器资源，但是多载波工作却妨碍了卫星功率 的有效利用。在卫星转发器中，作为功放级的TWTA，是一 的有效利用。在卫星转发器中，作为功放级的 ， 个非线性放大器，它的幅度特性是非线性的， 个非线性放大器，它的幅度特性是非线性的，它的相位特性 具有调幅－调相变换作用(简写为 具有调幅－调相变换作用 简写为AM—PM变换 。 变换)。 简写为 变换
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• 码分多路复用（CDM）：根据码型结构的不同实现信号的正交分割， 各路信号在时间和频率上是互相重叠的，接收端用相关器或匹配滤波 器实现信号分离。 • 波分复用（WDM）：为了增加光纤通信系统的传输容量，可以在一 条光纤中传输多个不同波长的光信号，只要这些光源的波长有着适当 的距离，接收端的光频器件就可将它们分开。
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二、频分多址技术（FDMA）
卫星通信系统的频分多址技术：频分多址是 卫星通信系统中普遍采用的一种多址技术。当多 个地球站共用卫星转发器时，如果根据配置的载 波频率的不同来区分地球站的地址，这种多址联 接方式就为频分多址。它对各地球站配置不同的 频率，以实现不同地球站之间的联接。这种频率 配置可以是预先固定指配的，也可以是按需分配 的。
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图3-4 TDMA网络定时的示意图 网络定时的示意图
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FDMA和TDMA的特点比较
• 对于 对于TDMA方式，卫星转发器上任何时刻都 方式， 方式 只有一个载波工作，不会产生交调干扰， 只有一个载波工作，不会产生交调干扰，行 波管可以工作在饱和状态， 波管可以工作在饱和状态，能充分利用转发 器的功率； 器的功率； • TDMA方式是对各地球站和转发器进行时间 方式是对各地球站和转发器进行时间 分隔，无需FDMA方式的多次变频，简化了 方式的多次变频， 分隔，无需 方式的多次变频 电路结构； 电路结构； • TDMA方式对地球站等效全向辐射功率变化 方式对地球站等效全向辐射功率变化 的限制，没有FDMA方式那样严格； 方式那样严格； 的限制，没有 方式那样严格
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（一）多路复用
• 频分多路复用（FDM）：按照频率参量的正交分割原理， 将各路信号的频谱搬移至互不重叠的频带上同时在一个信 道中传输。接收端通过不同中心频率的带通滤波器，可以 将各路信号分离出来。频分多路复用的各路信号在时域中 混叠在一起，在频域中可分辨。 • 时分多路复用（TDM）：利用时间的正交性，即以时间作 为信号分割的参量，使各路信号在时间轴上互不重叠，它 利用不同时隙来传送各路不同信号。在TDM系统中，每个 信号占据着不同的时间区间，但每个信号均占有相同的频 域，各路信号在频域中混叠在一起，在时域中可分辨。