卫星通信的多址技术-科能融合通信

(1)卫星通信体制

一个通信系统的最基本任务是传输和交换含有信息的信号。所谓通信体制指的是通信系统中采用的信号形式、信号传输方式和信息交换方式。各种通信系统及通信线路的具体组成与它们所用的通信体制有密切的关系。

卫星通信由于具有广播和大面积覆盖的特点，因此特别适合于多个站之间的同时通信,即多址通信，多址通信涉及多址连接的问题。此外如何充分利用卫星转发器的功率和频带,是卫星通信另一个重要问题，这个问题涉及卫星功率和频带的分配方式。根据卫星通信采用的基带信号形式、基带复用方式、调制方式、多址方式、信道分配及交换方式的不同划分不同的卫星通信系统。

通常基带信号可以分成模拟信号、数字信号。在卫星通信中模拟信号的调制方式通常为调频（FM）,数字信号的调制方式通常为相移键控（PSK）调制。基带信号的复用方式根据基带信号的形式也可以分成是频分复用（FDM）或时分复用（TDM）。各地球站之间的多址连接可以是频分复用多址（FDMA）、时分复用多址（TDMA）、码分复用多址（CDMA）、空分复用多址（SDMA）等。信道的分配形式可以分成信道是预定分配（PA）、按申请分配（DA）或随机占用等。

例如，目前国际卫星通信中传输多路电话用得最多的一种体制是：模拟一频分多路复用一预加重一调频一频分多址一预分配，简单记为FDM-FM-FDMA-PA或FDM/FM/FDMA/PA。其中第一个FDM表示一个地球站内收集的多路信号的复用方式为频分复用，FM是该地球站发射信号的调制方式.FDMA是该地球站与其他地球站之间的多址方式为频分多址,PA表示分配给该地球站的发射、接收频率是预先分配好的。又如另一种通信体制TDM/PSK/FDMA/PA表示基带信号采用时分复用（TDM）方式、地球站采用PSK调制、地球站之间采用时分多址（TDMA）方式进行多址连接，其中每个地球站的发送时隙是预先分配的。如图52所示了TDM/PSK/FDMA/PA的通信体制示意图。

图52 TDM/PSK/FDMA/PA通信体制示意

（2）卫星通信的多址技术

多个地球站，无论距离多远，只要位于同一颗卫星的覆盖范围内，就可以通过卫星进行双边或多边通信。多址技术是指系统内多个地球站以何种方式各自占有信道接入卫星和从卫星接收信号。目前使用的技术主要有频分复用(FDMA)、时分复用(TDMA)、码分复用(CDMA)、空分复用(SDMA)、随机多址接入(RA/TDMA),这里主要介绍卫星通信中的这些多址技术的应用。①FDMA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，这种多址联结方式就叫FDMA多址。卫星通信中采用FDMA多址技术主要有如下形式：

(a)单址载波

每个地球站在规定的频带内可发多个载波，每个载频代表一个通信方向。如下图53所示。

图53 单址载波示意图

图53中，A站发往B站的载波中心频率为方，发往C站的载波中心频率为力，每个载波代表了一个通信方向。

(b)多址载波

每个地球站只发一个载波，利用基带的多路复用进行信道定向，如下图54所示。

图53 多址载波示意图

如图示，A站只发送中心频率为h的载波，该载波通过频分复用方式复合了A站到B站、A站到C站的信息内容，因此B、C站接收时通过接收共同的载波然后各自用不同的滤波器滤出属于自己部分的信息内容。

(c)单路单载波(SCPC)

这种方式是将卫星转发器带宽分成许多子载波，每个载波只传一路话音或数据。这种方式比较灵活，适用于站址多、各站业务量小的情况。由于每个载波只有一个信号，可以根据需要给每个通信方向分配若干载波。例如Intersat的SPADE(SCPC/PCM/ACCESS/DAMA/EQUIMENT)系统就采用了SCPC多址方式，如图55所示。SCPC多址方式的一个缺点是由于载波多，因此星上的交调干扰严重，这大大降低了卫星的功率效率，因此大容量卫星系统一般不采用SCPC方式。