tdrss通信业务和信号设计·

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1、2003年3月重庆大学学报Mar．2003JournalofChongqingUniversityVo1．26No．3第26卷第3期文献编号g1000—582X(2003)03-0046—03TDRSS通信业务和信号设计·刘春平，龚向东，杨士中2(1．深圳大学工程技术学院，深圳518060；2．重庆大学通信洲控研究所，重庆40oo44)摘要：即将筹建的跟踪及数字中继卫星系统(TDRSS)是国防和栽人航天的重要支撑系统。介绍了TDRSS正反向通信链路的信号设计技术，根据K波段单址勤务、s波段单址勤务、s波段多址勤务，在正向链路都选择非对称的QPSK调制方式，I路传送扩频数据，Q路传送测距码；

2、反向链路根据不同的数据组和数据模式，在I路和Q路选择扩频或不扩频，采用对称的QPSK调制。给出了详细的信号表达式及系统设计要点，为工程实践打下基础。关键词：跟踪及数字中继卫星系统；K波段单址勤务；S波段单址勤务；S波段多址勤务：信号设计中图分类号：V249．122文献标识码：A跟踪及数字中继卫星系统(TDRSS)对用户航天指令或其它数据信号，Q路传送用于测距的伪码。正器提供的服务有3种：K波段单址勤务(KSA)、s波段向链路采用的信号表达如式(1)：单址勤务(SSA)、s波段多址勤务(MA)¨-21。为K波．s(t)=(O．91)Pr·d(t)·c，(t)·coso)0t+段单用户提供高数

3、据率服务(KSA)，ssA为s波段的(0．09)Pr·co(t)·sin~o0t(1)单用户提供中等数据率服务，MA为多达20个的s波式中为载频，Hz；Pr为发射功率，w；d(t)为遥控段用户提供低数据率服务。指令和数据；cI(t)为遥控指令扩频码；co(t)为测TDRSS正反向链路广泛采用扩频码分多址技距码。术J，这是因为：可将中继卫星发出的大功率进行频对于正向链路的信号设计说明如下：谱扩展，将能量扩散到很宽的频带内，使功率谱密度很1)c，(t)是码长为2加一l=l023的Gold码；。o(t)小，避免干扰其它地面通信和空间通信；利用伪码进行是码长为(2加一1)·256=261888的截

4、尾m序列。长高精度无模糊测距；在MA勤务中利用扩频实现码分短码之比为256，以同一时钟(3MHz)工作，两码起始多址；同时扩频能抗干扰、抗截获、抗衰落，适合同步，便于应答机利用短码引导长码的捕获。TDRSS的信道特性和保密需要。2)由于用户较多(SMA情况下20个用户)，因此笔者详细介绍了TDRSS正反向通信链路的信号设计，并分别根据正反向链路的各种业务给出对应的伪码需要保证良好的互相关特性，而且数量要足够多，信号表达式，介绍了其相应的扩频及调制方法，从而为所以I路扩频码采用Gold码。实际系统的工程实施提供设计基础【3】。3)正向调制采用功率不平衡的QPSK体制(UQPSK)，I、Q功率

5、比为10：l，I路扩频信号占91％，Q路测距占9％。正向链路需传送各种指令、话音、电视(模拟和数4)伪随机码速率与载波相干，使用户应答机在伪字形式)、测距测速信息，KSA、SSA、SMA3种勤务均随机码捕获后利用码钟预测载波频率，减小载波捕获使用同一信号形式，采用QPSK体制，在I路传送扩频时间。为便于应答机对载频和码钟的捕获，地面站发·收稿日期：2002—10—12基金项目：国家自然科学基金资助项目(6O177030)作者简介：刘春平(1968一)，男，重庆人，深圳大学讲师，重庆大学博士后，主要从事码分多址小卫星通信、数字波束形成、软件无线电技术等方面的研究。第26卷第3期刘春平等：I'

6、DS通信业务和信号设计47出的信号频率中加有对用户运动的多普勒补偿。1)Nil用于双向多普勒测量和距离测量。用户应答机以相干转发方式工作，返回链路伪随机码的长度2反向链路信号与正向伪随机码相同，并与正向同步。2．1反向链路业务说明2)1垤2用于地面站捕获用户信号时用户应答机为按照所需传送的数据速率，可将用户航天器分为非相干转发的情况，应答机不用捕获正向信号，这时应3类j：低速率用户(正向100一l000b／s，反向答机发出的伪随机码码长较短，地面站容易捕获【6】。100一l000b／s)、中速率用户(正向2～54kb／s，反向3)m用于同时进行双向测距和多普勒测量并伴10kb／s—lMb／

7、s)、高速率用户(正向2kb／s一随着高速率的遥测数据的场合。伪随机码的捕获与50Mb／s，反向l一100附s)。用户航天器通过中继M1相同。M3中Q通道包含数据，不扩频。I通道用卫星向地面发送星体遥测数据、话音、图像、星载设备于测距，同时也可传输数据(扩频)。探测数据、测距测速信息等，因此反向链路需传送的信数据组l传送的数据率较低，数据组2数据率较号种类较多，速率也涵盖了低、中、高各种速率。反向高。数据组2不使用扩频，