第三章 衛(wèi)星通信的多址方式

1、 主要講述的內(nèi)容：主要講述的內(nèi)容： 信道分配技術(shù)和多址技術(shù)的概念；信道分配技術(shù)和多址技術(shù)的概念； 頻分多址（頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址）、時(shí)分多址（TDMA）、空分多址（）、空分多址（SDMA）和碼分）和碼分多址（多址（CDMA）。）。 多址技術(shù)與信道分配技術(shù)的概念多址技術(shù)與信道分配技術(shù)的概念3.1頻分多址技術(shù)（頻分多址技術(shù)（FDMAFDMA） 3.2時(shí)分多址技術(shù)（時(shí)分多址技術(shù)（TDMATDMA） 3.3 所謂多址技術(shù)是指在衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)的所謂多址技術(shù)是指在衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)的多個(gè)地球站，通過同一顆衛(wèi)星的中繼建立多個(gè)地球站，通過同一顆衛(wèi)星的中繼建立兩址和多址之間的通信技術(shù)。兩址和多址之間的通信技術(shù)

2、。 在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中，處于同一顆在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中，處于同一顆通信衛(wèi)星波束覆蓋下的各地球通信衛(wèi)星波束覆蓋下的各地球 站和衛(wèi)星移站和衛(wèi)星移動終端均向處于大氣層外的通信衛(wèi)星發(fā)射動終端均向處于大氣層外的通信衛(wèi)星發(fā)射信號，因而要求衛(wèi)星能夠接收這些信號，信號，因而要求衛(wèi)星能夠接收這些信號，并及時(shí)地完成如放大、變頻等處理任務(wù)和并及時(shí)地完成如放大、變頻等處理任務(wù)和不同波束之間的交換任務(wù)，以便隨后向地不同波束之間的交換任務(wù)，以便隨后向地球的某個(gè)地區(qū)或某些地區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。球的某個(gè)地區(qū)或某些地區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 此間關(guān)鍵的問題是以何種信號方式才此間關(guān)鍵的問題是以何種信號方式才能便于衛(wèi)星識別與區(qū)分各地球站（或衛(wèi)星能便

3、于衛(wèi)星識別與區(qū)分各地球站（或衛(wèi)星通信終端）的信號，同時(shí)各地球站（或衛(wèi)通信終端）的信號，同時(shí)各地球站（或衛(wèi)星移動通信終端）又能從衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號星移動通信終端）又能從衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號中識別出應(yīng)接收的信號中識別出應(yīng)接收的信號, 以免出現(xiàn)多個(gè)地球以免出現(xiàn)多個(gè)地球站由于同時(shí)以相同的方式訪問衛(wèi)星，造成站由于同時(shí)以相同的方式訪問衛(wèi)星，造成衛(wèi)星上這些信號的相互碰撞，而不能正確衛(wèi)星上這些信號的相互碰撞，而不能正確接收的現(xiàn)象。接收的現(xiàn)象。 實(shí)際上多址技術(shù)是建立在信號分割基實(shí)際上多址技術(shù)是建立在信號分割基礎(chǔ)之上的，即在發(fā)射端利用信號之間參量礎(chǔ)之上的，即在發(fā)射端利用信號之間參量的差別來進(jìn)行信號設(shè)計(jì)，使接收端能夠按的差別

4、來進(jìn)行信號設(shè)計(jì)，使接收端能夠按發(fā)端所設(shè)計(jì)的信號差別，從所接收信號中發(fā)端所設(shè)計(jì)的信號差別，從所接收信號中分離出各路信號，因而不同的控制策略構(gòu)分離出各路信號，因而不同的控制策略構(gòu)成不同的多址訪問方式。通常多址技術(shù)包成不同的多址訪問方式。通常多址技術(shù)包括多址方式和多址分配方式。括多址方式和多址分配方式。 3.1.1 信道分配方式信道分配方式 信道分配方式實(shí)際上就是指如何進(jìn)行信道分配方式實(shí)際上就是指如何進(jìn)行信道分配。所采用的多址方式不同，其信信道分配。所采用的多址方式不同，其信道的內(nèi)含不同。道的內(nèi)含不同。 在在FDMA方式中指的是各地球站所占方式中指的是各地球站所占用的轉(zhuǎn)發(fā)器的頻段；在用的轉(zhuǎn)發(fā)器的頻段

5、；在TDMA方式中指的方式中指的是各地球站所占用的時(shí)隙；在是各地球站所占用的時(shí)隙；在CDMA方式方式中指的是各地球站所使用的碼型。中指的是各地球站所使用的碼型。1預(yù)分配（預(yù)分配（PA）方式）方式預(yù)分配方式又分為固定預(yù)分配（預(yù)分配方式又分為固定預(yù)分配（FPA）和按時(shí)預(yù)分配（）和按時(shí)預(yù)分配（TPA）方式。）方式。(1) 固定預(yù)分配（固定預(yù)分配（FPA）方式）方式所謂固定預(yù)分配是指按事先規(guī)定半永久性地分配給每個(gè)地球站固定所謂固定預(yù)分配是指按事先規(guī)定半永久性地分配給每個(gè)地球站固定數(shù)量的信道，這樣各地球站只能各自在特定的信道上完成與其它地?cái)?shù)量的信道，這樣各地球站只能各自在特定的信道上完成與其它地球站的通

6、信，其它地球站不得占用。如圖球站的通信，其它地球站不得占用。如圖3-1（a）所示。）所示。此分配制度僅適于業(yè)務(wù)量大的線路。此分配制度僅適于業(yè)務(wù)量大的線路。(2) 按時(shí)預(yù)分配（按時(shí)預(yù)分配（TPA）方式）方式根據(jù)統(tǒng)計(jì)，事先知道了各地球站間業(yè)務(wù)量隨時(shí)間的變化規(guī)律，因而根據(jù)統(tǒng)計(jì)，事先知道了各地球站間業(yè)務(wù)量隨時(shí)間的變化規(guī)律，因而在一天內(nèi)可按約定對信道做幾次固定的調(diào)整，這種方式就是按時(shí)預(yù)在一天內(nèi)可按約定對信道做幾次固定的調(diào)整，這種方式就是按時(shí)預(yù)分配（分配（TPA）方式。）方式。也僅適用于大容量的通信線路中。也僅適用于大容量的通信線路中。 下面以衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)為例來說明下面以衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)為例來說明目前

7、所使用的信道分配方式：目前所使用的信道分配方式： 2按需分配（按需分配（DA）方式）方式 按需分配方式是一種分配可變的制度，按需分配方式是一種分配可變的制度，這個(gè)可變是按申請進(jìn)行信道分配變化的，這個(gè)可變是按申請進(jìn)行信道分配變化的，通話完畢之后，系統(tǒng)信道又收歸公有。通話完畢之后，系統(tǒng)信道又收歸公有。 這種分配方式比較靈活，各站之間可這種分配方式比較靈活，各站之間可以通過協(xié)商進(jìn)行通道調(diào)劑，因而可以用較以通過協(xié)商進(jìn)行通道調(diào)劑，因而可以用較少的通道為較多的地球站服務(wù)，同時(shí)還可少的通道為較多的地球站服務(wù)，同時(shí)還可避免出現(xiàn)忙閑不均的現(xiàn)象，提高通道利用避免出現(xiàn)忙閑不均的現(xiàn)象，提高通道利用率。率。 但為了實(shí)現(xiàn)

8、按需分配方式，則必須在但為了實(shí)現(xiàn)按需分配方式，則必須在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上單獨(dú)劃出一頻段，專門作為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上單獨(dú)劃出一頻段，專門作為公用信道，各地球站可通過此公用信道進(jìn)公用信道，各地球站可通過此公用信道進(jìn)行申請和完成通道分配工作。根據(jù)信道分行申請和完成通道分配工作。根據(jù)信道分配可變的程度不同，按申請分配制度又可配可變的程度不同，按申請分配制度又可分為以下幾種類型：分為以下幾種類型： (1) 收端可變、發(fā)端固定的收端可變、發(fā)端固定的DA方式方式 如圖如圖3-1（b）所示。舉例：地球站）所示。舉例：地球站1只只發(fā)送信道發(fā)送信道f1，卻可接收系統(tǒng)的全部信道，卻可接收系統(tǒng)的全部信道f2、f3。 所謂發(fā)端固定

9、是相對系統(tǒng)而言的，各所謂發(fā)端固定是相對系統(tǒng)而言的，各地球站所能使用哪些發(fā)射頻率是固定的。地球站所能使用哪些發(fā)射頻率是固定的。而對一個(gè)地球站來說，用其中哪一個(gè)頻率而對一個(gè)地球站來說，用其中哪一個(gè)頻率則是由它自己來決定。顯然此方式要比預(yù)則是由它自己來決定。顯然此方式要比預(yù)分配方式的信道利用率高。分配方式的信道利用率高。 (2) 收端固定、發(fā)端可變的收端固定、發(fā)端可變的DA方式方式 所謂收端固定、發(fā)端可變就是指各地所謂收端固定、發(fā)端可變就是指各地球站所能使用的接收頻率是固定分配的，球站所能使用的接收頻率是固定分配的，而發(fā)射載頻則在轉(zhuǎn)發(fā)全部可用頻帶內(nèi)變動。而發(fā)射載頻則在轉(zhuǎn)發(fā)全部可用頻帶內(nèi)變動。 如圖如

10、圖3-1（c）所示。地球站）所示。地球站1只接收只接收f1信道信號，而可以使用信道信道信號，而可以使用信道f2或或f3作為發(fā)作為發(fā)射信道。射信道。 因?yàn)楦髡镜陌l(fā)射頻率要在很寬的頻率因?yàn)楦髡镜陌l(fā)射頻率要在很寬的頻率范圍內(nèi)變化，使得每個(gè)發(fā)射載頻都不易做范圍內(nèi)變化，使得每個(gè)發(fā)射載頻都不易做得很準(zhǔn)確。而得很準(zhǔn)確。而SCPC/FDMA（單載波單路（單載波單路信道的信道的FDMA）的每個(gè)通道的頻率都是相）的每個(gè)通道的頻率都是相當(dāng)窄的，這容易產(chǎn)生頻譜失真及干擾鄰近當(dāng)窄的，這容易產(chǎn)生頻譜失真及干擾鄰近通道。通道。 (3) 收、發(fā)可變收、發(fā)可變DA方式方式 所謂收發(fā)可變方式是指發(fā)送載頻與接所謂收發(fā)可變方式是指發(fā)

11、送載頻與接收載頻都是臨時(shí)申請臨時(shí)分配的，選擇范收載頻都是臨時(shí)申請臨時(shí)分配的，選擇范圍包括轉(zhuǎn)發(fā)器的整個(gè)頻帶。圍包括轉(zhuǎn)發(fā)器的整個(gè)頻帶。 當(dāng)通話結(jié)束之后，將釋放全部載頻，當(dāng)通話結(jié)束之后，將釋放全部載頻，以供其他終端使用。以供其他終端使用。 顯然當(dāng)系統(tǒng)工作于此方式時(shí)信道利用顯然當(dāng)系統(tǒng)工作于此方式時(shí)信道利用率最高，接近于率最高，接近于1，設(shè)備也最復(fù)雜。，設(shè)備也最復(fù)雜。 3動態(tài)分配動態(tài)分配 動態(tài)分配是系統(tǒng)根據(jù)終端申請要求，動態(tài)分配是系統(tǒng)根據(jù)終端申請要求，將系統(tǒng)的頻帶資源（傳輸速率）實(shí)時(shí)地分將系統(tǒng)的頻帶資源（傳輸速率）實(shí)時(shí)地分配給地球站或衛(wèi)星移動通信終端，從而能配給地球站或衛(wèi)星移動通信終端，從而能高效率地利

12、用轉(zhuǎn)發(fā)器的頻帶。這種分配制高效率地利用轉(zhuǎn)發(fā)器的頻帶。這種分配制度主要是與結(jié)合度主要是與結(jié)合TDMA方式結(jié)合起來使用，方式結(jié)合起來使用，可用于數(shù)字語音及數(shù)據(jù)傳輸?？捎糜跀?shù)字語音及數(shù)據(jù)傳輸。 4隨機(jī)分配隨機(jī)分配 它是指通信中各種終端隨機(jī)地占用衛(wèi)它是指通信中各種終端隨機(jī)地占用衛(wèi)星信道的一種多址分配制度。這種多址分星信道的一種多址分配制度。這種多址分配方法適用于衛(wèi)星移動通信中的分組通信配方法適用于衛(wèi)星移動通信中的分組通信方式。方式。 3.1.2 多址技術(shù)多址技術(shù) 在多址方式中，為了使多個(gè)地球站共在多址方式中，為了使多個(gè)地球站共用一顆通信衛(wèi)星同時(shí)進(jìn)行多邊通信，則要用一顆通信衛(wèi)星同時(shí)進(jìn)行多邊通信，則要求各

13、地球站發(fā)射的信號互不干擾。求各地球站發(fā)射的信號互不干擾。 為此，就需要合理地劃分傳輸信息所為此，就需要合理地劃分傳輸信息所必需的頻率、時(shí)間、波形或空間，并合理必需的頻率、時(shí)間、波形或空間，并合理地分配給各地球站。按劃分的對象不同，地分配給各地球站。按劃分的對象不同，衛(wèi)星通信中應(yīng)用的基本多址方式有：頻分衛(wèi)星通信中應(yīng)用的基本多址方式有：頻分多址（多址（FDMA）、時(shí)分多址（）、時(shí)分多址（TDMA）、）、碼分多址（碼分多址（CDMA）和空分多址）和空分多址（SDMA）。下面就分別進(jìn)行介紹。）。下面就分別進(jìn)行介紹。 1頻分多址訪問方式（頻分多址訪問方式（FDMA） 在在FDMA中是以頻率來進(jìn)行分割的，

14、中是以頻率來進(jìn)行分割的，其在時(shí)間和空間上無法分開，故此不同的其在時(shí)間和空間上無法分開，故此不同的信道占用不同的頻段，互不重疊。這樣同信道占用不同的頻段，互不重疊。這樣同一個(gè)衛(wèi)星覆蓋下的各地球站發(fā)送的上行鏈一個(gè)衛(wèi)星覆蓋下的各地球站發(fā)送的上行鏈路載波可由該衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給不同下行鏈路的路載波可由該衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給不同下行鏈路的地球站。地球站。 2時(shí)分多址訪問方式（時(shí)分多址訪問方式（TDMA） 在在TDMA中是以時(shí)間為參量來進(jìn)行分中是以時(shí)間為參量來進(jìn)行分割的，其頻率和空間無法分開的，那么不割的，其頻率和空間無法分開的，那么不同的信號占據(jù)不同時(shí)間段，彼此互不重疊。同的信號占據(jù)不同時(shí)間段，彼此互不重疊。這樣衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)

15、器可根據(jù)時(shí)間段來接收其覆這樣衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器可根據(jù)時(shí)間段來接收其覆蓋區(qū)域中的各地球站發(fā)送的上行鏈路信號。蓋區(qū)域中的各地球站發(fā)送的上行鏈路信號。但要求使用此方式工作的系統(tǒng)中能夠提供但要求使用此方式工作的系統(tǒng)中能夠提供定時(shí)與同步功能。定時(shí)與同步功能。 3空分多址訪問方式（空分多址訪問方式（SDMA） 在在SDMA中是以空間作為參量來進(jìn)行中是以空間作為參量來進(jìn)行分割的，其頻率和時(shí)間無法分開，因而不分割的，其頻率和時(shí)間無法分開，因而不同的信道占據(jù)不同的空間，這樣衛(wèi)星可根同的信道占據(jù)不同的空間，這樣衛(wèi)星可根據(jù)空間位置接收相應(yīng)覆蓋區(qū)域中的各地球據(jù)空間位置接收相應(yīng)覆蓋區(qū)域中的各地球站發(fā)送的上行鏈路信號。但值得說明

16、的是站發(fā)送的上行鏈路信號。但值得說明的是SDMA多址訪問技術(shù)通常是與其他多址訪多址訪問技術(shù)通常是與其他多址訪問技術(shù)配合在一起使用，而不會單獨(dú)使用。問技術(shù)配合在一起使用，而不會單獨(dú)使用。 4碼分多址訪問方式（碼分多址訪問方式（CDMA） 在在CDMA中是以信號的波形、碼型為中是以信號的波形、碼型為參量來實(shí)現(xiàn)多址訪問的，其頻率、時(shí)間、參量來實(shí)現(xiàn)多址訪問的，其頻率、時(shí)間、空間上均無法分開，因而不同的地球站使空間上均無法分開，因而不同的地球站使用不同的碼型作為地址碼，并且這些碼型用不同的碼型作為地址碼，并且這些碼型相互正交或準(zhǔn)正交。這樣衛(wèi)星可根據(jù)碼型相互正交或準(zhǔn)正交。這樣衛(wèi)星可根據(jù)碼型上的差別來區(qū)別其

17、覆蓋區(qū)域中的各地球站上的差別來區(qū)別其覆蓋區(qū)域中的各地球站發(fā)送的上行鏈路信號。發(fā)送的上行鏈路信號。 3.2.1頻分多址技術(shù)原理與應(yīng)用頻分多址技術(shù)原理與應(yīng)用特點(diǎn)特點(diǎn) 1工作原理工作原理 在以此種方式工作的衛(wèi)星通信網(wǎng)中，在以此種方式工作的衛(wèi)星通信網(wǎng)中，每個(gè)地球站向衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射一個(gè)或多個(gè)每個(gè)地球站向衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射一個(gè)或多個(gè)載波，每個(gè)載波都具有一定的頻帶，它們載波，每個(gè)載波都具有一定的頻帶，它們互不重疊地占用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬。如圖互不重疊地占用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬。如圖3-2所示。所示。 3.2.2 FDMA的分類的分類 根據(jù)每個(gè)地球站在其發(fā)送載波中是否根據(jù)每個(gè)地球站在其發(fā)送載波中是否采用復(fù)用技術(shù)，又可將

18、采用復(fù)用技術(shù)，又可將FDMA分為兩大類：分為兩大類：每載波多路信道的每載波多路信道的FDMA（MCPC-FDMA）和每載波單路信道的和每載波單路信道的FDMA（SCPC-FDMA）。另外，在多波束環(huán)境中，通常）。另外，在多波束環(huán)境中，通常采用衛(wèi)星交換采用衛(wèi)星交換FDMA（SS-FDMA）以實(shí)現(xiàn)）以實(shí)現(xiàn)不同波束區(qū)內(nèi)地球站之間的互通。不同波束區(qū)內(nèi)地球站之間的互通。 1每載波多路每載波多路MCPC-FDMA方方式式 在圖在圖3-3中給出了采用每載波多路中給出了采用每載波多路MCPC-FDMA方式的系統(tǒng)工作原理示意圖方式的系統(tǒng)工作原理示意圖,它是利用它是利用A、B地球站實(shí)現(xiàn)地球站實(shí)現(xiàn)A、B、C、D地地

19、球站通信的事例。球站通信的事例。 從圖中可以看出，在發(fā)送地球站從圖中可以看出，在發(fā)送地球站A，首先基帶復(fù)用器按接收站歸類將發(fā)往首先基帶復(fù)用器按接收站歸類將發(fā)往B，C和和D地球站的幾路數(shù)據(jù)信號復(fù)用成基帶復(fù)地球站的幾路數(shù)據(jù)信號復(fù)用成基帶復(fù)用信號，其頻譜如圖所示，然后將其送往用信號，其頻譜如圖所示，然后將其送往調(diào)制器和發(fā)射機(jī)進(jìn)行信號調(diào)制、上變頻，調(diào)制器和發(fā)射機(jī)進(jìn)行信號調(diào)制、上變頻，使之位于分配給使之位于分配給A站的射頻頻帶站的射頻頻帶BA之中，之中，并沿上行鏈路發(fā)送給衛(wèi)星接收器。并沿上行鏈路發(fā)送給衛(wèi)星接收器。 在衛(wèi)星上通常所接收的信號中含許多在衛(wèi)星上通常所接收的信號中含許多頻譜互不重疊的載波。頻譜互

20、不重疊的載波。 當(dāng)經(jīng)過衛(wèi)星合路、變頻和放大處理之當(dāng)經(jīng)過衛(wèi)星合路、變頻和放大處理之后，轉(zhuǎn)發(fā)到下行鏈路之中，發(fā)往目的地。后，轉(zhuǎn)發(fā)到下行鏈路之中，發(fā)往目的地。 為避免多條載波間的相互干擾，因此為避免多條載波間的相互干擾，因此必須在相鄰載波之間設(shè)置一定的保護(hù)帶，必須在相鄰載波之間設(shè)置一定的保護(hù)帶，這樣接收地球站這樣接收地球站B很容易取出射頻頻譜很容易取出射頻頻譜BA，并經(jīng)過下變頻、中頻濾波和解調(diào)后，可獲并經(jīng)過下變頻、中頻濾波和解調(diào)后，可獲得一個(gè)由得一個(gè)由A站發(fā)送站發(fā)送B，C，D三站的基帶復(fù)三站的基帶復(fù)用信號。用信號。 最后再利用一個(gè)基帶解復(fù)用器對多路最后再利用一個(gè)基帶解復(fù)用器對多路信號進(jìn)行分路，之后將

21、各路信號送往地面信號進(jìn)行分路，之后將各路信號送往地面通信網(wǎng)。這樣地球站通信網(wǎng)。這樣地球站B，C，D可以接到可以接到A站發(fā)來的信號。站發(fā)來的信號。 由以上分析可以看出，在以由以上分析可以看出，在以MCPC-FDMA方式工作的系統(tǒng)中，要求接收地球方式工作的系統(tǒng)中，要求接收地球站中的基帶濾波器（位于基帶解調(diào)器中）站中的基帶濾波器（位于基帶解調(diào)器中）能夠?yàn)V出特定地球站發(fā)來的信號，當(dāng)該信能夠?yàn)V出特定地球站發(fā)來的信號，當(dāng)該信號速率發(fā)生變化時(shí)，則要求對此濾波器迅號速率發(fā)生變化時(shí)，則要求對此濾波器迅速進(jìn)行重新調(diào)諧。速進(jìn)行重新調(diào)諧。 實(shí)際上這是很難做到的，因此實(shí)際上這是很難做到的，因此MCPC使用起來不夠靈活，

22、但適用于業(yè)務(wù)量比較使用起來不夠靈活，但適用于業(yè)務(wù)量比較大、通信對象相對固定的點(diǎn)大、通信對象相對固定的點(diǎn)-點(diǎn)或點(diǎn)點(diǎn)或點(diǎn)-多點(diǎn)多點(diǎn)的干線通信。的干線通信。 如果按所采用的基帶信號類型，如果按所采用的基帶信號類型，MCPC又可劃分為又可劃分為FDM-FM-FDMA和和TDM-PSK-FDMA方式。方式。 在在FDM-FM-FDMA方式中，首先基帶方式中，首先基帶模擬信號以頻分復(fù)用方式復(fù)用在一起，然模擬信號以頻分復(fù)用方式復(fù)用在一起，然后以調(diào)頻方式調(diào)制到一個(gè)載波頻率上，最后以調(diào)頻方式調(diào)制到一個(gè)載波頻率上，最后再以后再以FDMA方式發(fā)射和接收。方式發(fā)射和接收。 在在TDM-PSK-FDMA方式中，首先將方

23、式中，首先將多路數(shù)字基帶信號用時(shí)分復(fù)用方式復(fù)用在多路數(shù)字基帶信號用時(shí)分復(fù)用方式復(fù)用在一起，然后以一起，然后以PSK方式調(diào)制到一個(gè)載波上，方式調(diào)制到一個(gè)載波上，最后再以最后再以FDMA方式發(fā)射和接收。方式發(fā)射和接收。 2每載波單路每載波單路SCPC-FDMA方式方式 所謂每載波單路所謂每載波單路FDMA方式是指在方式是指在SCPC系統(tǒng)中，每個(gè)載波中僅傳送一路信系統(tǒng)中，每個(gè)載波中僅傳送一路信號，這樣在號，這樣在SCPC工作過程中，將無需進(jìn)工作過程中，將無需進(jìn)行基帶復(fù)用、基帶濾波和基帶去復(fù)用處理。行基帶復(fù)用、基帶濾波和基帶去復(fù)用處理。 發(fā)射地球站發(fā)射地球站A只進(jìn)行單路信號的調(diào)制、只進(jìn)行單路信號的調(diào)制

24、、變頻、放大處理，并以一個(gè)載波發(fā)射出去。變頻、放大處理，并以一個(gè)載波發(fā)射出去。 通常衛(wèi)星能夠接收到許多這樣的載波通常衛(wèi)星能夠接收到許多這樣的載波信號，當(dāng)經(jīng)過衛(wèi)星合路、變頻、放大之后，信號，當(dāng)經(jīng)過衛(wèi)星合路、變頻、放大之后，則沿下行鏈路發(fā)送給接收地球站則沿下行鏈路發(fā)送給接收地球站B。這樣。這樣在接收站在接收站B經(jīng)下變頻之后，送往中頻濾波經(jīng)下變頻之后，送往中頻濾波器。器。 接收地球站接收地球站B將中頻濾波器的中心頻將中頻濾波器的中心頻率調(diào)制到發(fā)送地球站率調(diào)制到發(fā)送地球站A的發(fā)射頻率，當(dāng)通的發(fā)射頻率，當(dāng)通過該中頻濾波器之后，只有過該中頻濾波器之后，只有A站發(fā)射的信站發(fā)射的信號被送往解調(diào)器，從而可獲得號

25、被送往解調(diào)器，從而可獲得A站所發(fā)送站所發(fā)送的信號。的信號。 SCPC系統(tǒng)的信道分配不再采用固定系統(tǒng)的信道分配不再采用固定方式，而采用按申請分配的方式，即用戶方式，而采用按申請分配的方式，即用戶欲進(jìn)行通信時(shí)，需預(yù)先發(fā)出一個(gè)使用信道欲進(jìn)行通信時(shí)，需預(yù)先發(fā)出一個(gè)使用信道申請，當(dāng)使用完畢之后，便將其釋放，此申請，當(dāng)使用完畢之后，便將其釋放，此后其他用戶可以申請使用該通道。后其他用戶可以申請使用該通道。 由以上分析可知，在由以上分析可知，在SCPC系統(tǒng)中允系統(tǒng)中允許任意兩個(gè)地球站直接通過衛(wèi)星進(jìn)行通信，許任意兩個(gè)地球站直接通過衛(wèi)星進(jìn)行通信，可見易于擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，但它要求每路信道使可見易于擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，但它要求每路

26、信道使用一個(gè)調(diào)制解調(diào)器（用一個(gè)調(diào)制解調(diào)器（modem），同時(shí)相鄰），同時(shí)相鄰載波之間還應(yīng)提供保護(hù)帶。載波之間還應(yīng)提供保護(hù)帶。 這樣當(dāng)某地球站有多條非同時(shí)工作的這樣當(dāng)某地球站有多條非同時(shí)工作的信道時(shí)，使得設(shè)備的利用率較低，相應(yīng)的信道時(shí)，使得設(shè)備的利用率較低，相應(yīng)的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的頻帶利用率也較低，致使設(shè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的頻帶利用率也較低，致使設(shè)備成本相對較高。備成本相對較高。 3星上交換星上交換SS-FDMA 在圖在圖3-4中給出中給出SS-FDMA衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器方框圖，從圖中可以看出，上行鏈路和下方框圖，從圖中可以看出，上行鏈路和下行鏈路各包含行鏈路各包含3個(gè)波束（空分頻率復(fù)用）。個(gè)波束（空分頻率

27、復(fù)用）。 其星上交換功能是由一組濾波器和一其星上交換功能是由一組濾波器和一個(gè)由微波二極管門電路組成的交換矩陣完個(gè)由微波二極管門電路組成的交換矩陣完成的。成的。 如圖如圖3-5所示，衛(wèi)星上的每個(gè)濾波器都所示，衛(wèi)星上的每個(gè)濾波器都與每個(gè)上行鏈路中的載波相對應(yīng)，這樣能與每個(gè)上行鏈路中的載波相對應(yīng)，這樣能夠?qū)⒅付ㄉ闲墟溌分械膶?yīng)載波的帶通信夠?qū)⒅付ㄉ闲墟溌分械膶?yīng)載波的帶通信號提取出來，并在星上進(jìn)行選路操作，然號提取出來，并在星上進(jìn)行選路操作，然后將其送往覆蓋接收地球站的下行鏈路波后將其送往覆蓋接收地球站的下行鏈路波束中。束中。 從圖從圖3-5中可以看出，每個(gè)波束均使用中可以看出，每個(gè)波束均使用同一組

28、頻率。同一組頻率。 由于星上是按預(yù)先的規(guī)定進(jìn)行選路操由于星上是按預(yù)先的規(guī)定進(jìn)行選路操作的，因而發(fā)往某特定地球站的信號都要作的，因而發(fā)往某特定地球站的信號都要求地球站的上行鏈路為其分配一個(gè)專門的求地球站的上行鏈路為其分配一個(gè)專門的頻帶（一條上行鏈路），如地球站頻帶（一條上行鏈路），如地球站A發(fā)送發(fā)送給地球站給地球站D的信息，就要求地球站的信息，就要求地球站A在上行在上行鏈路中為其提供載波頻率為鏈路中為其提供載波頻率為f3的一個(gè)頻段。的一個(gè)頻段。 由圖可見，不同地球站的上行鏈路中由圖可見，不同地球站的上行鏈路中為發(fā)送到同一地球站信號所提供的頻帶不為發(fā)送到同一地球站信號所提供的頻帶不同。同。 例如，

29、地球站例如，地球站B發(fā)往地球站發(fā)往地球站D的信息占的信息占據(jù)上行鏈路中載波頻率為據(jù)上行鏈路中載波頻率為f1的一個(gè)頻段，的一個(gè)頻段，而地球站而地球站C發(fā)往地球站發(fā)往地球站D 的信息以載波頻的信息以載波頻率為率為f2的一個(gè)頻段作為上行鏈路。的一個(gè)頻段作為上行鏈路。 星上濾波器則根據(jù)此設(shè)計(jì)的，濾出每星上濾波器則根據(jù)此設(shè)計(jì)的，濾出每個(gè)獨(dú)立的頻段，然后由二極管交換矩陣將個(gè)獨(dú)立的頻段，然后由二極管交換矩陣將每個(gè)濾出的頻段連接到相應(yīng)的覆蓋接收地每個(gè)濾出的頻段連接到相應(yīng)的覆蓋接收地球站的相應(yīng)下行鏈路波束之中。球站的相應(yīng)下行鏈路波束之中。 此時(shí)不同上行鏈路波束中，相同頻段此時(shí)不同上行鏈路波束中，相同頻段的信號被

30、送往不同的下行鏈路波束。的信號被送往不同的下行鏈路波束。 這樣，對于要求發(fā)往某地球站的信息，這樣，對于要求發(fā)往某地球站的信息，其地球站將為其提供相應(yīng)載波頻段的上行其地球站將為其提供相應(yīng)載波頻段的上行鏈路，可見任何一個(gè)波束中的每條上行鏈鏈路，可見任何一個(gè)波束中的每條上行鏈路都可以在任何時(shí)候被連接到任一波束中路都可以在任何時(shí)候被連接到任一波束中的下行鏈路之中。的下行鏈路之中。 不同上行鏈路波束中，相同頻段的信不同上行鏈路波束中，相同頻段的信號被送往不同的下行鏈路波束。號被送往不同的下行鏈路波束。 可見，在此方案中路由選擇方式是預(yù)可見，在此方案中路由選擇方式是預(yù)先確定的，因而其頻率分配方案也是事先先

31、確定的，因而其頻率分配方案也是事先設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)的。 3.2.3 SCPC系統(tǒng)系統(tǒng) SCPC是英文是英文Single Channel Per Carrier的縮寫，它是每載波單路的的縮寫，它是每載波單路的FDMA方式，它既可以采用固定預(yù)分配線路方式，方式，它既可以采用固定預(yù)分配線路方式，也可以采用按需分配線路方式。也可以采用按需分配線路方式。 在此方式下工作的話音線路中可以采在此方式下工作的話音線路中可以采用話音激活技術(shù)，從而更有效地利用衛(wèi)星用話音激活技術(shù)，從而更有效地利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。這種方式適用于共用一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)器。這種方式適用于共用一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的包含大量小業(yè)務(wù)量的地球站之中。發(fā)器的包含大

32、量小業(yè)務(wù)量的地球站之中。 根據(jù)基帶體制和對載波調(diào)制方式的不根據(jù)基帶體制和對載波調(diào)制方式的不同，同，SCPC可分為模擬制（可分為模擬制（FM-SCPC）及）及數(shù)字制（預(yù)分配數(shù)字制（預(yù)分配SCPC和按需分配的和按需分配的SCPC（即即SPADE）兩種，下面我們僅著重介）兩種，下面我們僅著重介紹數(shù)字制的紹數(shù)字制的SCPC系統(tǒng)。系統(tǒng)。 1預(yù)分配的預(yù)分配的SCPC 數(shù)字制的預(yù)分配數(shù)字制的預(yù)分配SCPC又包括又包括PCM-PSK-SCPC（脈沖編碼調(diào)制）和（脈沖編碼調(diào)制）和DM-PSK-SCPC（增量調(diào)制）方式。（增量調(diào)制）方式。 在預(yù)分配在預(yù)分配SCPC方式中，任意兩地球方式中，任意兩地球站之間進(jìn)行通信

33、時(shí)，鏈路上的載波只攜帶站之間進(jìn)行通信時(shí)，鏈路上的載波只攜帶一路信號，占用一條衛(wèi)星通道?？梢娛且砸宦沸盘?，占用一條衛(wèi)星通道?？梢娛且灾付ㄍǖ劳瓿上鄳?yīng)兩個(gè)地球站之間通信的，指定通道完成相應(yīng)兩個(gè)地球站之間通信的，因此通道的劃分便尤為重要。因此通道的劃分便尤為重要。 (1) PCM-PSK-SCPC SCPC的頻率配置的頻率配置 國際通信衛(wèi)星組織分配各大洋區(qū)域的國際通信衛(wèi)星組織分配各大洋區(qū)域的全球波束轉(zhuǎn)發(fā)器至少有一個(gè)用于全球波束轉(zhuǎn)發(fā)器至少有一個(gè)用于SCPC方方式。式。 在采用在采用SCPC方式工作的方式工作的IS-IV衛(wèi)星通衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，由于一路數(shù)字電話或數(shù)據(jù)信號信系統(tǒng)中，由于一路數(shù)字電話或數(shù)據(jù)信號

34、是用是用64kb/s傳輸速率的傳輸速率的PSK載波傳輸?shù)模d波傳輸?shù)?，因此在一個(gè)帶寬為因此在一個(gè)帶寬為36MHz的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)可以設(shè)置頻率間隔為可以設(shè)置頻率間隔為45KHz 的的SCPC載波載波800個(gè)（即有個(gè)（即有800個(gè)通道），其頻率分配如個(gè)通道），其頻率分配如圖圖3-6所示。所示。 其中，以導(dǎo)頻（其中，以導(dǎo)頻（115.9875MHz）為界，）為界，高、低頻段中各排列高、低頻段中各排列400條通道。導(dǎo)頻用作條通道。導(dǎo)頻用作為各站自動頻率控制（為各站自動頻率控制（AFC）的基準(zhǔn)，為）的基準(zhǔn)，為使導(dǎo)頻不受相鄰?fù)ǖ赖母蓴_，便于各地球使導(dǎo)頻不受相鄰?fù)ǖ赖母蓴_，便于各地球站進(jìn)行導(dǎo)頻的接

35、收和提取，因而不使用與站進(jìn)行導(dǎo)頻的接收和提取，因而不使用與之相鄰的第之相鄰的第400和第和第401號通道。號通道。 SCPC終端設(shè)備結(jié)構(gòu)終端設(shè)備結(jié)構(gòu) 圖圖3-7給出了在給出了在SCPC方式下工作的各方式下工作的各地球站的終端設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，可以看出，地球站的終端設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，可以看出，SCPC終端設(shè)備包括地面接口單元、信道終端設(shè)備包括地面接口單元、信道單元和公用單元三大部分。單元和公用單元三大部分。 地面接口單元：負(fù)責(zé)話音業(yè)務(wù)和數(shù)地面接口單元：負(fù)責(zé)話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的輸入與輸出功能。據(jù)業(yè)務(wù)的輸入與輸出功能。 信道單元：包含話音接口、數(shù)據(jù)接信道單元：包含話音接口、數(shù)據(jù)接口、話音編碼口、話音編碼/譯碼器

36、、數(shù)據(jù)編碼譯碼器、數(shù)據(jù)編碼/譯碼器、譯碼器、話音檢測器、信道同步器、頻率合成器和話音檢測器、信道同步器、頻率合成器和相位調(diào)制相位調(diào)制/解調(diào)器等用來完成語音信號和數(shù)解調(diào)器等用來完成語音信號和數(shù)據(jù)信號的編碼、調(diào)制功能的設(shè)備。據(jù)信號的編碼、調(diào)制功能的設(shè)備。 公用單元：主要包括中頻單元和定公用單元：主要包括中頻單元和定時(shí)與頻率單元等。時(shí)與頻率單元等。 中頻單元是中頻單元是SCPC終端設(shè)備與地球站終端設(shè)備與地球站的上、下變頻器的接口。通過該單元可將的上、下變頻器的接口。通過該單元可將來自信道單元的信號上變頻到來自信道單元的信號上變頻到6GHz的上行的上行頻率，也可以將經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器傳來的頻率，也可以將經(jīng)衛(wèi)

37、星轉(zhuǎn)發(fā)器傳來的4GHz下行頻率的信號轉(zhuǎn)換到下行頻率的信號轉(zhuǎn)換到70MHz的中頻，并的中頻，并將它們分別送到相應(yīng)的信道單元。將它們分別送到相應(yīng)的信道單元。 除此之外其中還完成了包括自動功率除此之外其中還完成了包括自動功率控制和自動頻率控制功能?？刂坪妥詣宇l率控制功能。 定時(shí)與頻率單元可為定時(shí)與頻率單元可為SCPC系統(tǒng)提供系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)頻率和定時(shí)信號。標(biāo)準(zhǔn)頻率和定時(shí)信號。 話音信號的傳輸過程話音信號的傳輸過程 a話音信號的傳輸格式話音信號的傳輸格式 在采用脈沖編碼調(diào)制（在采用脈沖編碼調(diào)制（PCM）的系統(tǒng)）的系統(tǒng)中，為在接收端能夠正確恢復(fù)出原話音信中，為在接收端能夠正確恢復(fù)出原話音信號，話音信號的抽樣

38、必須按照奈奎斯特準(zhǔn)號，話音信號的抽樣必須按照奈奎斯特準(zhǔn)則進(jìn)行，即以則進(jìn)行，即以8KHz進(jìn)行抽樣。進(jìn)行抽樣。 量化時(shí)采用量化時(shí)采用A律律13折線壓擴(kuò)特性，編折線壓擴(kuò)特性，編碼時(shí)采用碼時(shí)采用7bits構(gòu)成一個(gè)碼字。以此進(jìn)行抽構(gòu)成一個(gè)碼字。以此進(jìn)行抽樣、量化和編碼構(gòu)成的樣、量化和編碼構(gòu)成的PCM信源編碼速率信源編碼速率為為56kb/s（7800056kb/s），如圖），如圖3-8所所示，然后在每示，然后在每32個(gè)碼字（個(gè)碼字（732=224bits）的前面插入一個(gè)的前面插入一個(gè)32bit的消息開始代碼的消息開始代碼（SOM），從而構(gòu)成一幀。），從而構(gòu)成一幀。 可見一幀的長度為可見一幀的長度為256b

39、its。又因?yàn)橐?。又因?yàn)橐话愕闹v話中間有停頓，因而此時(shí)需在般的講話中間有停頓，因而此時(shí)需在PCM數(shù)據(jù)碼前加上一個(gè)數(shù)據(jù)碼前加上一個(gè)120bits（包含（包含40bits載波載波恢復(fù)和恢復(fù)和80bits的位定時(shí)恢復(fù)碼）的字頭，通的位定時(shí)恢復(fù)碼）的字頭，通常計(jì)算比特率時(shí)報(bào)頭的比特?cái)?shù)可忽略不計(jì)。常計(jì)算比特率時(shí)報(bào)頭的比特?cái)?shù)可忽略不計(jì)。 PCM的傳輸速率達(dá)到的傳輸速率達(dá)到64kb/s（256bits250個(gè)個(gè)=64kb/s）。）。 載波恢復(fù)和位定時(shí)恢復(fù)碼：載波恢復(fù)和位定時(shí)恢復(fù)碼： 為了提高衛(wèi)星功率的利用率，利用話為了提高衛(wèi)星功率的利用率，利用話音傳送時(shí)的不連續(xù)或間歇的這一性質(zhì)，在音傳送時(shí)的不連續(xù)或間歇的這

40、一性質(zhì)，在信道單元內(nèi)設(shè)置信道單元內(nèi)設(shè)置“話音檢測器話音檢測器”，在話音，在話音檢測器中設(shè)置了一個(gè)話音電平的低端閾值。檢測器中設(shè)置了一個(gè)話音電平的低端閾值。 這樣當(dāng)輸入話音的大小超過此閾值時(shí)這樣當(dāng)輸入話音的大小超過此閾值時(shí)（例如（例如PCM編碼信號中連續(xù)編碼信號中連續(xù)4個(gè)樣值超過個(gè)樣值超過此閾值（此閾值（-24dBm或或-28dBm）就發(fā)送載波）就發(fā)送載波信號，稱為話音激活。信號，稱為話音激活。 從而使衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中同時(shí)存在的有效從而使衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中同時(shí)存在的有效載波數(shù)減少，并相應(yīng)地減少了交調(diào)干擾，載波數(shù)減少，并相應(yīng)地減少了交調(diào)干擾，提高了衛(wèi)星功率的利用。提高了衛(wèi)星功率的利用。 由于話音激活和不斷形

41、成的載波通由于話音激活和不斷形成的載波通/斷斷（即脈沖性）發(fā)射，為了在接收端能夠?qū)Γ疵}沖性）發(fā)射，為了在接收端能夠?qū)@種不連續(xù)波進(jìn)行相干解調(diào)，在各分幀的這種不連續(xù)波進(jìn)行相干解調(diào)，在各分幀的前面加字頭，字頭中含有載波和位定時(shí)恢前面加字頭，字頭中含有載波和位定時(shí)恢復(fù)碼從而正確恢復(fù)出原話音信號。復(fù)碼從而正確恢復(fù)出原話音信號。 SOM的作用：的作用： 由于在由于在PCM-PSK-SCPC系統(tǒng)中使用的系統(tǒng)中使用的是絕對是絕對QPSK調(diào)制方式。調(diào)制方式。 為克服相干解調(diào)中，存在的載波相位為克服相干解調(diào)中，存在的載波相位模糊現(xiàn)象，接收端首先應(yīng)確定相干檢波所模糊現(xiàn)象，接收端首先應(yīng)確定相干檢波所需要的基準(zhǔn)相干

42、載波相位，因此在需要的基準(zhǔn)相干載波相位，因此在224bit的的PCM信號中插入信號中插入32bit的消息開始代碼的消息開始代碼SOM，利用此代碼來確定幀同步，同時(shí)按，利用此代碼來確定幀同步，同時(shí)按所接收的所接收的SOM模式消除相干載波的相位模模式消除相干載波的相位模糊。糊。 b話音信號的傳輸過程話音信號的傳輸過程 如圖如圖3-7所示，話音信號首先通過話音所示，話音信號首先通過話音接口被送入接口被送入PCM編碼編碼/譯碼器進(jìn)行編碼，其譯碼器進(jìn)行編碼，其輸出信號為輸出信號為64kb/s的的PCM數(shù)據(jù)碼流，該數(shù)數(shù)據(jù)碼流，該數(shù)據(jù)流一方面被送入語音檢測器，另一方面據(jù)流一方面被送入語音檢測器，另一方面被送

43、入信道同步器中。被送入信道同步器中。 這樣在這樣在PSK調(diào)制器的輸出端將根據(jù)話調(diào)制器的輸出端將根據(jù)話音電平的高低來決定是否有信號輸出。音電平的高低來決定是否有信號輸出。 再由多個(gè)信道單元的輸出信號在中頻再由多個(gè)信道單元的輸出信號在中頻合路器上進(jìn)行合路，然后經(jīng)過公用單元將合路器上進(jìn)行合路，然后經(jīng)過公用單元將所合路的信號調(diào)制到所合路的信號調(diào)制到70MHz的中頻上，并的中頻上，并送往地球站的發(fā)送設(shè)備，最后將信號上變送往地球站的發(fā)送設(shè)備，最后將信號上變頻到頻到6GHz的頻率，通過天線向衛(wèi)星發(fā)射。的頻率，通過天線向衛(wèi)星發(fā)射。 接收過程是發(fā)送過程的反過程。首先接收過程是發(fā)送過程的反過程。首先由地球站的接收

44、設(shè)備接收來自衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器由地球站的接收設(shè)備接收來自衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的的4GHz的下行信號，并將其送往公用單元，的下行信號，并將其送往公用單元，在公用單元中經(jīng)過下變頻處理，從而獲得在公用單元中經(jīng)過下變頻處理，從而獲得70MHz中頻。中頻。 同時(shí)進(jìn)行自動頻率控制（同時(shí)進(jìn)行自動頻率控制（AFC）和自）和自動增益控制（動增益控制（AGC），然后經(jīng)過中頻分路），然后經(jīng)過中頻分路器進(jìn)行分路，各分路信號被送入相應(yīng)的信器進(jìn)行分路，各分路信號被送入相應(yīng)的信道單元，在信道單元中首先進(jìn)行相干解調(diào)，道單元，在信道單元中首先進(jìn)行相干解調(diào)，其輸出送往其輸出送往PCM解碼器，經(jīng)過解碼便可恢解碼器，經(jīng)過解碼便可恢復(fù)出原話音信號，最后

45、通過話音接口、地復(fù)出原話音信號，最后通過話音接口、地面接口單元送往電信局。面接口單元送往電信局。 定時(shí)與頻率單元可為定時(shí)與頻率單元可為SCPC系統(tǒng)提供系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)頻率和定時(shí)信號。標(biāo)準(zhǔn)頻率和定時(shí)信號。 數(shù)據(jù)信號的傳輸過程數(shù)據(jù)信號的傳輸過程 在在SCPC系統(tǒng)中，也可以傳輸數(shù)據(jù)信系統(tǒng)中，也可以傳輸數(shù)據(jù)信息，但由于數(shù)據(jù)信號是以連續(xù)發(fā)送的形式息，但由于數(shù)據(jù)信號是以連續(xù)發(fā)送的形式進(jìn)行的，因而在接收端不存在相位模糊問進(jìn)行的，因而在接收端不存在相位模糊問題，因此無需為恢復(fù)載波和相位定時(shí)而增題，因此無需為恢復(fù)載波和相位定時(shí)而增加附加字頭。加附加字頭。 但當(dāng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號中出現(xiàn)長連但當(dāng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號中出現(xiàn)長連

46、“0”或長連或長連“1”時(shí)，接收端便無法從所接收的時(shí)，接收端便無法從所接收的數(shù)據(jù)信號中恢復(fù)出定時(shí)信號，這樣會造成數(shù)據(jù)信號中恢復(fù)出定時(shí)信號，這樣會造成誤碼，嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。誤碼，嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。 因此對所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號必須進(jìn)行因此對所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號必須進(jìn)行擾碼，然后再進(jìn)行糾錯(cuò)編碼。擾碼，然后再進(jìn)行糾錯(cuò)編碼。 通常對通常對48kb/s或或50kb/s的輸入數(shù)據(jù)采用的輸入數(shù)據(jù)采用R=3/4卷積編碼，它可以糾正卷積編碼，它可以糾正80個(gè)連續(xù)比特個(gè)連續(xù)比特中的中的2個(gè)誤碼，對于個(gè)誤碼，對于56kb/s的的PCM信源編碼，信源編碼，采用采用R=7/8卷積編碼，它能糾正卷積編碼，它能糾正384個(gè)連續(xù)

47、個(gè)連續(xù)碼位中的碼位中的2個(gè)錯(cuò)誤。個(gè)錯(cuò)誤。 由于數(shù)據(jù)傳輸是按連續(xù)發(fā)送方式進(jìn)行由于數(shù)據(jù)傳輸是按連續(xù)發(fā)送方式進(jìn)行的，而且在數(shù)據(jù)流中并未插入的，而且在數(shù)據(jù)流中并未插入SOM，因此，因此要達(dá)到幀同步和消除基準(zhǔn)載波相位模糊問要達(dá)到幀同步和消除基準(zhǔn)載波相位模糊問題，必須依靠糾錯(cuò)譯碼時(shí)伴隨式計(jì)算器檢題，必須依靠糾錯(cuò)譯碼時(shí)伴隨式計(jì)算器檢測出的誤碼率，并根據(jù)誤碼率低于某規(guī)定測出的誤碼率，并根據(jù)誤碼率低于某規(guī)定值的情況來修正同步狀態(tài)和相位。值的情況來修正同步狀態(tài)和相位。 導(dǎo)頻和導(dǎo)頻校正技術(shù)（導(dǎo)頻和導(dǎo)頻校正技術(shù)（AFC） 所謂導(dǎo)頻是指在已調(diào)信號譜中額外地所謂導(dǎo)頻是指在已調(diào)信號譜中額外地接入一個(gè)低功率的載波頻率或與其有

48、關(guān)的接入一個(gè)低功率的載波頻率或與其有關(guān)的頻率信號譜線，其對應(yīng)的正弦波就稱為導(dǎo)頻率信號譜線，其對應(yīng)的正弦波就稱為導(dǎo)頻信號。頻信號。 在在SCPC系統(tǒng)中為什么需要引入導(dǎo)頻？系統(tǒng)中為什么需要引入導(dǎo)頻？ 由圖由圖3-6可知，在可知，在SCPC系統(tǒng)中，相鄰系統(tǒng)中，相鄰?fù)ǖ乐g的間隔僅有通道之間的間隔僅有45kHz，同時(shí)各地球，同時(shí)各地球站與衛(wèi)星之間的相對位置不同，因而衛(wèi)星站與衛(wèi)星之間的相對位置不同，因而衛(wèi)星與各地球站之間相對運(yùn)動速率也不同，所與各地球站之間相對運(yùn)動速率也不同，所產(chǎn)生的多普勒頻移的大小也不同。產(chǎn)生的多普勒頻移的大小也不同。 再加之各地球站的頻率源的穩(wěn)定度和再加之各地球站的頻率源的穩(wěn)定度和準(zhǔn)

49、確度不同，因此一旦本地振蕩器發(fā)生頻準(zhǔn)確度不同，因此一旦本地振蕩器發(fā)生頻率變動，會使其載波偏離其接收通帶，嚴(yán)率變動，會使其載波偏離其接收通帶，嚴(yán)重影響傳輸質(zhì)量。為避免此類事件，因而重影響傳輸質(zhì)量。為避免此類事件，因而在發(fā)射信號中插入導(dǎo)頻。在發(fā)射信號中插入導(dǎo)頻。 導(dǎo)頻的插入與校正導(dǎo)頻的插入與校正 導(dǎo)頻插入的實(shí)現(xiàn)方法很簡單，如圖導(dǎo)頻插入的實(shí)現(xiàn)方法很簡單，如圖3-9（a）所示。）所示。 可見由發(fā)射機(jī)送來的已調(diào)信號可見由發(fā)射機(jī)送來的已調(diào)信號S（t）與頻率為與頻率為fC的載波信號相乘，從而將已調(diào)的載波信號相乘，從而將已調(diào)信號調(diào)制到中心頻率為信號調(diào)制到中心頻率為fC的頻段，然后經(jīng)的頻段，然后經(jīng)過一個(gè)帶通濾波

50、器，再與過一個(gè)帶通濾波器，再與fC的載波信號相的載波信號相加，這樣就在中心頻率為加，這樣就在中心頻率為fC的頻段的中央的頻段的中央插入了一個(gè)插入了一個(gè)fC的導(dǎo)頻。的導(dǎo)頻。 在圖在圖3-9（b）中表示了）中表示了SCPC系統(tǒng)中的系統(tǒng)中的導(dǎo)頻校正過程的原理圖。導(dǎo)頻校正過程的原理圖。 是由地球站接是由地球站接收設(shè)備送來的中頻信號，頻率范圍為收設(shè)備送來的中頻信號，頻率范圍為5288MHz，其中包括，其中包括70MHz的導(dǎo)頻。的導(dǎo)頻。 是是中心頻率為中心頻率為45.985MHz的輸出信號。的輸出信號。 )(1tu)(2tu ， 經(jīng)過混頻后，其輸出信號經(jīng)過混頻后，其輸出信號 經(jīng)過帶通濾波器進(jìn)入中頻分路器，

51、經(jīng)過帶通濾波器進(jìn)入中頻分路器，由于由于 信號為信號為 ， 的合頻信號，的合頻信號，其頻率應(yīng)在其頻率應(yīng)在97.985(52+45.985) 133.985(88+45.985)之間（包含導(dǎo)頻）。之間（包含導(dǎo)頻）。 )(1tu)(2tu)(3tu)(3tu)(1tu)(2tu 由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的頻漂和多普勒頻移由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的頻漂和多普勒頻移的影響，使各地球站的中心頻率偏離其發(fā)的影響，使各地球站的中心頻率偏離其發(fā)送中心頻率，當(dāng)然導(dǎo)頻也同樣偏離其發(fā)送送中心頻率，當(dāng)然導(dǎo)頻也同樣偏離其發(fā)送導(dǎo)頻頻率。導(dǎo)頻頻率。 但無論中心頻率如何偏離，各地球站但無論中心頻率如何偏離，各地球站的中心頻率之間以及它們與導(dǎo)頻之間

52、的相的中心頻率之間以及它們與導(dǎo)頻之間的相對關(guān)系不會發(fā)生變化，因此如果我們將導(dǎo)對關(guān)系不會發(fā)生變化，因此如果我們將導(dǎo)頻校正到發(fā)送導(dǎo)頻頻率的話，那么各地球頻校正到發(fā)送導(dǎo)頻頻率的話，那么各地球站的中心頻率也將校正到其發(fā)送中心頻率。站的中心頻率也將校正到其發(fā)送中心頻率。下面我們就分析一下導(dǎo)頻校正的原理。下面我們就分析一下導(dǎo)頻校正的原理。 如圖如圖3-9（b）所示，中頻分路器中有）所示，中頻分路器中有一個(gè)帶寬很窄的通帶濾波器，可以取出一個(gè)帶寬很窄的通帶濾波器，可以取出97.985MHz單頻信號單頻信號 ，當(dāng)，當(dāng) 與本地與本地導(dǎo)頻振蕩器導(dǎo)頻振蕩器 鑒相后，經(jīng)過低通濾波器，鑒相后，經(jīng)過低通濾波器，則形成誤差信

53、號則形成誤差信號 ，用，用 去控制壓控去控制壓控振蕩器振蕩器VCO，調(diào)整，調(diào)整 信號頻率，從而達(dá)信號頻率，從而達(dá)到平移到平移 信號譜的目的。信號譜的目的。 )(3tu)(3tu)(4tu)(tud)(tud)(2tu)(3tu 最終使最終使 信號譜與圖信號譜與圖3-6所示的頻率所示的頻率配置圖一致，從而完成自動頻率控制功能配置圖一致，從而完成自動頻率控制功能（AFC）。）。)(3tu (2) DM-PSK-SCPC 用用DM編碼編碼/譯碼器代替譯碼器代替PCM編碼編碼/譯碼器譯碼器 DM（delta modulation）是增量調(diào)制）是增量調(diào)制的英文縮寫形式，也稱為差值脈沖編碼調(diào)的英文縮寫形式

54、，也稱為差值脈沖編碼調(diào)制方式。制方式。 從抽樣理論中可知，話音信號相鄰的從抽樣理論中可知，話音信號相鄰的抽樣值之間存在著很強(qiáng)的相關(guān)性，即信號抽樣值之間存在著很強(qiáng)的相關(guān)性，即信號的一個(gè)抽樣值與相鄰的一個(gè)抽樣值不會發(fā)的一個(gè)抽樣值與相鄰的一個(gè)抽樣值不會發(fā)生迅速的變化。生迅速的變化。 這說明信源本身含有大量的冗余成份，這說明信源本身含有大量的冗余成份，也就是含有大量的無效或次要的成份。如也就是含有大量的無效或次要的成份。如果我們設(shè)法減少或消除這些冗余的成份，果我們設(shè)法減少或消除這些冗余的成份，則可大大提高通信的有效性。則可大大提高通信的有效性。 基于這樣的思路便提出了增量調(diào)制的基于這樣的思路便提出了增

55、量調(diào)制的概念。概念。 DM與與PCM的區(qū)別在于的區(qū)別在于DM是對相鄰樣是對相鄰樣值的差值進(jìn)行量化、編碼，而值的差值進(jìn)行量化、編碼，而PCM是對樣是對樣值進(jìn)行量化、編碼。值進(jìn)行量化、編碼。 由于樣值差值的取值范圍要比樣值本由于樣值差值的取值范圍要比樣值本身的取值范圍小得多，因而在身的取值范圍小得多，因而在DM中能夠中能夠在保證話音通信質(zhì)量的前提下，降低數(shù)據(jù)在保證話音通信質(zhì)量的前提下，降低數(shù)據(jù)傳輸速率，從而提高信道的利用率。傳輸速率，從而提高信道的利用率。 而且相對而且相對PCM方式而言，信號的自相方式而言，信號的自相關(guān)性越強(qiáng)，當(dāng)采用關(guān)性越強(qiáng)，當(dāng)采用DM方式時(shí)所獲得的數(shù)方式時(shí)所獲得的數(shù)據(jù)壓縮率就越

56、大。據(jù)壓縮率就越大。 在在DM-PSK-SCPC系統(tǒng)中由于我們采系統(tǒng)中由于我們采用了增量調(diào)制方式，因而可以用較低的速用了增量調(diào)制方式，因而可以用較低的速率信號就能夠傳送優(yōu)質(zhì)的話音信號。率信號就能夠傳送優(yōu)質(zhì)的話音信號。 從節(jié)省衛(wèi)星功率的角度來分析，增量從節(jié)省衛(wèi)星功率的角度來分析，增量調(diào)制門限誤碼率（調(diào)制門限誤碼率（10-3）比）比PCM的門限誤的門限誤碼率（碼率（10-4）大，因而）大，因而DM方式使得每路話方式使得每路話音傳輸所需的信號功率比音傳輸所需的信號功率比PCM的低。另外的低。另外采用采用DM增量調(diào)制的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于增量調(diào)制的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，因此受到了廣泛的關(guān)注。實(shí)現(xiàn)，因此

57、受到了廣泛的關(guān)注。 采用采用BPSK調(diào)制調(diào)制/解調(diào)解調(diào) 在在PCM-PSK-SCPC系統(tǒng)中使用的是系統(tǒng)中使用的是QPSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，而在調(diào)制解調(diào)技術(shù)，而在DM-PSK-SCPC系統(tǒng)中，一般使用的是系統(tǒng)中，一般使用的是BPSK（2PSK）調(diào)）調(diào)制解調(diào)器。制解調(diào)器。 這是因?yàn)橄到y(tǒng)中采用的是增量調(diào)制語這是因?yàn)橄到y(tǒng)中采用的是增量調(diào)制語音編碼技術(shù)，因而在保證相同語言傳輸質(zhì)音編碼技術(shù)，因而在保證相同語言傳輸質(zhì)量的前提下，可大大降低信息傳輸速率，量的前提下，可大大降低信息傳輸速率，一般的一般的BPSK調(diào)制、解調(diào)器就足以支持這調(diào)制、解調(diào)器就足以支持這樣速率的信號傳輸，同時(shí)又可進(jìn)一步提高樣速率的信號傳輸，同時(shí)

58、又可進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性（與使用系統(tǒng)的可靠性（與使用QPSK的情況下的的情況下的可靠性相比）。可靠性相比）。 2按需分配的按需分配的SCPC系統(tǒng)系統(tǒng)（SPADE） SPADE是是Single Channel Per Carrier PCM Multiple Access Demand Assignment Equipment 的英文縮寫。的英文縮寫。 SPADE設(shè)備是采用按需分配的脈沖調(diào)設(shè)備是采用按需分配的脈沖調(diào)制、多址聯(lián)接方式的制、多址聯(lián)接方式的SCPC設(shè)備。設(shè)備。 （即（即SCPC/PCM/DA/FDMA方式）方式）正是由于在衛(wèi)星線路的占用上采用的是按正是由于在衛(wèi)星線路的占用上采用的是按

59、需分配方式，從而大大地提高了有限信道需分配方式，從而大大地提高了有限信道的利用率。的利用率。 (1) SPADE的頻率配置的頻率配置 如圖如圖3-10所示，在采用所示，在采用SPADE方式工方式工作的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，通常將一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)作的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，通常將一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的一部分頻率配置為公用傳輸信道發(fā)器的一部分頻率配置為公用傳輸信道（CSC），而另一部分頻率配置為話音通），而另一部分頻率配置為話音通道（道（CH）。）。 其中話音通道的頻率配置與其中話音通道的頻率配置與PCM-PSK-SCPC系統(tǒng)中的頻率配置相同，其相系統(tǒng)中的頻率配置相同，其相鄰兩通道間的間隔為鄰兩通道間的間隔為45kHz，并

60、以導(dǎo)頻為，并以導(dǎo)頻為界劃分為高頻組和低頻組，每組中各排列界劃分為高頻組和低頻組，每組中各排列了了400條通道。條通道。 同樣為使導(dǎo)頻不受相鄰?fù)ǖ赖母蓴_，同樣為使導(dǎo)頻不受相鄰?fù)ǖ赖母蓴_，因而與之相鄰的第因而與之相鄰的第400號和第號和第401號通道始號通道始終保持空閑。公用傳輸信道配置在轉(zhuǎn)發(fā)器終保持空閑。公用傳輸信道配置在轉(zhuǎn)發(fā)器通帶的最低端，共占用通帶的最低端，共占用160KHz的帶寬，其的帶寬，其中占用了第中占用了第1通道。通道。 另外為了減少另外為了減少CSC和話音通道（和話音通道（CH）之間的干擾，因而將第二通道（之間的干擾，因而將第二通道（CH2）留）留空，或留為它用，所以這種空，或留為