衛(wèi)星通信中的多址技術(shù)-文檔資料

1、1衛(wèi)星通信中的多址技術(shù)衛(wèi)星通信中的多址技術(shù)及其發(fā)展及其發(fā)展21多址技術(shù)的概念和問題的本質(zhì) 多址技術(shù)一直都是無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，甚至是移動(dòng)通信換代的一個(gè)重要標(biāo)志。 多址技術(shù)所要解決問題的特點(diǎn)是：通信（子）網(wǎng)中的登記用戶數(shù)常常遠(yuǎn)大于同一時(shí)刻實(shí)際請求服務(wù)的用戶數(shù)。其實(shí)就是研究如何將有限的通信資源在多個(gè)用戶之間進(jìn)行有效的切割與分配，在保證多用戶之間通信質(zhì)量的同時(shí)盡可能地降低系統(tǒng)的復(fù)雜度并獲得較高系統(tǒng)容量的一門技術(shù)。其中對通信資源的切割與分配也就是對無線信號空間的劃分，在不同的維上進(jìn)行不同的劃分就對應(yīng)著不同的多址技術(shù)。3 常見的維有信號的時(shí)域、頻域和空域，此外還有信號的各種擴(kuò)展維。 信號空間劃分的目

2、標(biāo)是要使得各用戶的無線信號之間在所劃分的維上達(dá)到正交，這樣這些用戶就可以共享有限的通信資源而不會相互干擾。4 多址技術(shù)的選擇應(yīng)用在不同的應(yīng)用領(lǐng)域往往有著不同的評價(jià)指標(biāo)。 三種常見的信號空間劃分方法，分別對應(yīng)于時(shí)分多址（TDMA）、頻分多址（FDMA）和空分多址（SDMA），其他在各種擴(kuò)展維上進(jìn)行信號空間的劃分方法在原理上則是類似的。 下面對這些多址技術(shù)進(jìn)行較為全面的闡述，特別是無線通信中一些新近發(fā)展的多址技術(shù)。5 頻分多址（FDMA）是應(yīng)用最早的一種多址技術(shù)，AMPS、NAMPS、TACS、NTT和JTACS等第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)所采用的多址技術(shù)就是FDMA，此外在衛(wèi)星通信中FDMA也得到了廣泛

3、的應(yīng)用。 時(shí)分多址（TDMA）在第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，如GSM、NADC和PACS等；此外在不少新建的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中也有所采用。 空分多址（SDMA）是一種新發(fā)展的多址技術(shù)，在由中國提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)TDSCDMA中就應(yīng)用了SDMA技術(shù)；此外在衛(wèi)星通信中也有人提出應(yīng)用SDMA。分類分類6 擴(kuò)頻多址（SSMA）系統(tǒng)的共同特點(diǎn)之一是擴(kuò)頻，也就是說用于傳輸信息的信號帶寬遠(yuǎn)大于信息帶寬；共同特點(diǎn)之二是在擴(kuò)頻的實(shí)現(xiàn)上，不論通過什么途徑擴(kuò)頻，但基本都是用一組優(yōu)選的擴(kuò)頻碼進(jìn)行控制，正因?yàn)榇?，擴(kuò)頻多址又稱為碼分多址（CDMA）?；蛘哒f，CDMA是在信號的擴(kuò)展維編碼維上對無線信號空間進(jìn)行劃分

4、。顧名思義，碼分多址就是給每個(gè)用戶分配一個(gè)唯一的擴(kuò)頻碼（或稱地址碼），通過該擴(kuò)頻碼的不同來識別用戶。7擴(kuò)頻多址（SSMA） 對于擴(kuò)頻碼的選擇要求比較苛刻，但實(shí)際中通常是準(zhǔn)正交性，即自相關(guān)性很強(qiáng)，而互相關(guān)性很弱；出于系統(tǒng)容量的考慮，對于特定長度的地址碼集還要求其能夠提供足夠多的地址碼 在統(tǒng)計(jì)特性上要求地址碼類似白噪聲以增強(qiáng)隱蔽性，這在軍事通信中尤為重要；為了提高處理增益應(yīng)選擇周期足夠長的地址碼；而為了便于實(shí)現(xiàn)則應(yīng)選擇產(chǎn)生與捕獲容易和同步建立時(shí)間較短的地址碼。8 這是用得比較多的一種擴(kuò)頻多址方式。眾所周知，DSCDMA在現(xiàn)在的第二代移動(dòng)通信中已經(jīng)得到了成功應(yīng)用；而且它還是第三代移動(dòng)通信的核心技術(shù)，

5、在IMT2000的眾多標(biāo)準(zhǔn)中，大部分都采用了DSCDMA。此外，在軍事通信和衛(wèi)星通信中，DSCDMA也都受到了青睞。1.1直接序列碼分多址（DSCDMA）9 從原理上來說，DSCDMA是通過將攜帶信息的窄帶信號與高速地址碼信號相乘而獲得的寬帶擴(kuò)頻信號。收端需要用與發(fā)端同步的相同地址碼信號去控制輸入變頻器的載頻相位即可實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)。根據(jù)Shannon定理，在信號平均功率受限的白噪聲信道中，系統(tǒng)的極限信息傳輸速率C（b/s）與信道帶寬B（Hz）、信噪比S/N之間應(yīng)滿足如下的約束關(guān)系： -C=Blb(1+S/N) 10 跳頻碼分多址（FHCDMA）在民用通信中并不多見，但在軍事抗干擾通信中則是一種常見的

6、通信方式。FHCDMA的基本原理是優(yōu)選一組正交跳頻碼（地址碼/擴(kuò)頻碼），為每個(gè)用戶分配一個(gè)唯一的跳頻碼，并用該跳頻碼控制信號載頻在一組分布較寬的跳頻集中進(jìn)行跳變。事實(shí)上，我們可以簡單地將FHCDMA看作是一種由跳頻碼控制的多進(jìn)制頻移鍵控（MFSK）。1.2 跳頻碼分多址（FHCDMA）111.2 跳頻碼分多址（FHCDMA） 當(dāng)然從每一時(shí)隙來看我們也可以將其視為一種FDMA；但與普通FDMA的最大不同是，F(xiàn)HCDMA的頻率分配是由一組相互正交的具有偽隨機(jī)特性的跳頻碼來控制實(shí)現(xiàn)的，所以我們?nèi)匀粚⑵錃w屬于碼分多址，同時(shí)它又是一種擴(kuò)頻多址。因?yàn)?，雖然單獨(dú)從每一跳變時(shí)隙的內(nèi)部來看，F(xiàn)HCDMA是一個(gè)窄

7、帶系統(tǒng)，但從一個(gè)較長時(shí)間的整體效應(yīng)來看，F(xiàn)HCDMA就是一個(gè)寬帶擴(kuò)頻系統(tǒng)。從抗干擾的角度來區(qū)分FHCDMA與上述的DSCDMA，F(xiàn)HCDMA就是一種依靠跳頻碼控制的快速“躲避式”抗干擾技術(shù)。121.3 跳時(shí)碼分多址（THCDMA） 跳時(shí)碼分多址（THCDMA）同樣主要是用在軍事抗干擾通信領(lǐng)域。與FHCDMA不同的是，THCDMA用一組正交跳時(shí)碼控制各個(gè)用戶的通信信號在一幀時(shí)間內(nèi)的不同位置進(jìn)行偽隨機(jī)跳變；所以，THCDMA可以看作是一種由偽隨機(jī)碼控制的多進(jìn)制脈位調(diào)制（MPPM）。顯然THCDMA是一種碼分多址；同時(shí)由于信號在時(shí)域的壓縮意味著信號在頻域的擴(kuò)展，所以THCDMA也是一種擴(kuò)頻多址。為了

8、進(jìn)一步提高抗干擾性能，THCDMA通常都是與其他擴(kuò)頻技術(shù)如跳頻混合使用。131.4 混合碼分多址（HCDMA） 混合碼分多址（HCDMA）是指碼分多址之間或是碼分多址與其他多址方式之間混合使用的多址方式，以達(dá)到克服單一多址方式使用的弱點(diǎn)，而獲得優(yōu)勢互補(bǔ)的效果。組合的具體方式多種多樣，如在碼分多址方式之間的常用組合形式有：跳頻與跳時(shí)相結(jié)合的FH/THCDMA、跳頻與直接序列相結(jié)合的FH/DSCDMA、跳時(shí)與直接序列相結(jié)合的TH/DSCDMA；而碼分多址與其他多址方式的組合形式有：FDMA與DSCDMA相結(jié)合的FD/DSCDMA、TDMA與DSCDMA相結(jié)合的TD/DSCDMA以及TDMA與FHC

9、DMA相結(jié)合的TD/FHCDMA，等等。142.CDMA(DS-CDMA)技術(shù) CDMA（DSCDMA）是第三代移動(dòng)通信的核心技術(shù)之一，而OFDM（正交頻分復(fù)用）則被認(rèn)為是*移動(dòng)通信的核心技術(shù)。OFDM源于多載波調(diào)制（MCM）技術(shù)，實(shí)際是MCM的一種，但與其不同的是OFDM要求用于調(diào)制的多路載波相互正交。正是由于子載波之間的正交性，OFDM允許各子信道的頻譜相互交疊而不致相互干擾；這一點(diǎn)也是與傳統(tǒng)FDMA極為不同的地方。顯然，OFDM的頻譜利用率較高，此外還具有抗衰落和抗碼間干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)11；特別地，OFDM被認(rèn)為是適應(yīng)于以多媒體業(yè)務(wù)為中心的未來移動(dòng)通信對無線環(huán)境中寬帶、高速數(shù)據(jù)傳輸需求的理想調(diào)制技術(shù)。實(shí)際上，OFDM已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于DAB、DVB、ADSL、VDSL和IEEE 802.11a之中，此外無線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.16和802.16a也都是基于OFDM技術(shù)的。15CDMA（DSCDMA） -OFD