卫星通信中的多址技术.ppt

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1、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。常见的维有信号的时域、频域和

2、空域，此外还有信号的各种扩展维。信号空间划分的目标是要使得各用户的无线信号之间在所划分的维上达到正交，这样这些用户就可以共享有限的通信资源而不会相互干扰。多址技术的选择应用在不同的应用领域往往有着不同的评价指标。三种常见的信号空间划分方法，分别对应于时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和空分多址（SDMA），其他在各种扩展维上进行信号空间的划分方法在原理上则是类似的。下面对这些多址技术进行较为全面的阐述，特别是无线通信中一些新近发展的多址技术。频分多址（FDMA）是应用最早的一种多址技术，AMPS、N

3、AMPS、TACS、NTT和JTACS等第一代移动通信系统所采用的多址技术就是FDMA，此外在卫星通信中FDMA也得到了广泛的应用。时分多址（TDMA）在第二代移动通信系统中得到了广泛应用，如GSM、NADC和PACS等；此外在不少新建的卫星通信系统中也有所采用。空分多址（SDMA）是一种新发展的多址技术，在由中国提出的第三代移动通信标准TD－SCDMA中就应用了SDMA技术；此外在卫星通信中也有人提出应用SDMA。分类扩频多址（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

4、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。扩频多址（SSMA）对于扩频码的选择要求比较苛刻，但实际中通常是准正交性，即自相关性很强，而互相关性很弱；出于系统容量的考虑，对于特定长度的地址码集还要求其能够提供足够多的地址码在统计特性上要求地址码类似白

5、噪声以增强隐蔽性，这在军事通信中尤为重要；为了提高处理增益应选择周期足够长的地址码；而为了便于实现则应选择产生与捕获容易和同步建立时间较短的地址码。这是用得比较多的一种扩频多址方式。众所周知，DS－CDMA在现在的第二代移动通信中已经得到了成功应用；而且它还是第三代移动通信的核心技术，在IMT－2000的众多标准中，大部分都采用了DS－CDMA。此外，在军事通信和卫星通信中，DS－CDMA也都受到了青睐。1.1直接序列码分多址（DS－CDMA）从原理上来说，DS－CDMA是通过将携带信息的窄带信号与高速地址

6、码信号相乘而获得的宽带扩频信号。收端需要用与发端同步的相同地址码信号去控制输入变频器的载频相位即可实现解扩。根据Shannon定理，在信号平均功率受限的白噪声信道中，系统的极限信息传输速率C（b/s）与信道带宽B（Hz）、信噪比S/N之间应满足如下的约束关系：---C=Blb(1+S/N)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

7、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）。1.2跳频码分多址（FH－CDMA）1.2跳频码分多址（FH－CDMA）当然从每一时隙来看我们也可以将其视为一种FDMA；但与普通FDMA的最大不同是，FH－CDMA的频率分配是由一组相互正交的具有伪随机特性的跳频码来控制实现的，所以我们仍然将其归属于码分多址，同时它又是一种扩频多址。因为，虽然单独从每一跳变时隙的内部来看，FH－CDMA是一个窄带系统，但从一个较长时间的整体效应来看，FH－

8、CDMA就是一个宽带扩频系统。从抗干扰的角度来区分FH－CDMA与上述的DS－CDMA，FH－CDMA就是一种依靠跳频码控制的快速“躲避式”抗干扰技术。1.3跳时码分多址（TH－CDMA）跳时码分多址（TH－CDMA）同样主要是用在军事抗干扰通信领域。与FH－CDMA不同的是，TH－CDMA用一组正交跳时码控制各个用户的通信信号在一帧时间内的不同位置进行伪随机跳变；所以，TH－CDMA可以看作是一种由伪随机码控制