卫星通信的通信体制课件

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1、第2章卫星通信的通信体制2.1卫星通信体制概述2.2频分多址(FDMA)方式2.3时分多址(TDMA)方式2.4频分多址—时分多址(FDMA-TDMA)方式2.5卫星交换—时分多址(SS-TDMA)方式2.6码分多址(CDMA)方式2.7ALOHA方式2.1卫星通信体制概述2.1.1基带信号和复用方式1.频分多路(FDM)方式模拟制信号一般采用频分多路(FDM)方式。它将各路用户信号采用单边带(SSB)调制，将其频谱分别搬移到互不重叠的频率上，形成多路复用信号，然后在一个信道中同时传输。接收端用滤波器将各路信号分离。由于是用频率区分的，故称频分多

2、路复用。2.时分多路(TDM)方式对数字制信号而言，通常采用时分多路复用方式。它将一条通信线路的工作时间周期性地分割成若干个互不重叠的时隙，分配给若干个用户，每个用户分别使用指定的时隙。因此在接收端可以利用适当的选通门电路在各时隙中选出各路用户的信号，然后再恢复成原来的信号。此外，基带信号为了某种目的通常还要进行某种加工和处理，例如预加重、加密、差错控制编码、数字话音内插、扩频编码等。2.1.2卫星通信调制方式在数字卫星通信中，选择调制方式时，应综合考虑多方面的因素。一般而言，由于卫星信道基本上可视为恒参信道，因此，可以考虑采用最佳的调制和检测方

3、式，如PSK(移相键控)方式。同时，由于转发器功率、效率和非线性等因素的限制，以及对互调干扰等方面的考虑，ASK(振幅键控)及含有ASK的混合调制一般不宜采用，而宜采用恒包络调制方式。除此之外，还应考虑卫星频带和功率的有效利用，带限与延迟失真、邻近信道干扰和同信道干扰等的影响，卫星工作点的选择，同步电路设计，调制解调设备实现的难易程度等等。概括起来，我们可以把数字卫星通信的调制方式分成如下两大类：一是充分利用功率的调制方式，二是充分利用(射频)带宽的调制方式。功率利用率(即功率效率)用误比特率Pe达到某一规定值所需的最低归一化信噪比(即每比特信息能

4、量Eb与单边噪声功率谱密度no之比Eb/no)来表示。误比特率一定时，若所需信噪比越低，则功率利用率就越高；若所需信噪比越高，则功率利用率就越低。频带利用率(即频谱效率)是指单位频带内允许传输的最高比特速率，单位为b/(s·Hz)。频带一定时，若能传输的比特速率越高，频带利用率就越高；比特速率越低，频带利用率就越低。理论上，各种调制方式的频带利用率都有一个极限。就一般情况而言，二相调制的频带利用率理论值为1b/(s·Hz)，四相调制的频带利用率理论值为2b/(s·Hz),M进制PSK的频带利用率理论值为lbMb/(s·Hz)。但是，考虑到实际滤波器

5、的影响，实际频率利用率与Eb/no都会低于上述理论值。为了提高频带利用率和减少对邻近信道的干扰程度，人们一直围绕着控制已调波的频谱特性问题做了许多研究，提出了很多新的调制方式。其目的是使在码元转换时刻已调波的相位不发生大的跃变或甚至能连续变化，从而使已调波的频谱更加集中，旁瓣更低。图2.1示出了QPSK(四相移相键控)、OQPSK(交错四相移相键控)、MSK(最小移频键控)、SFSK(正弦移频键控)、IJF-OQPSK(无码间串扰、无抖动的交错四相移相键控)和TFM(平滑调频)的功率谱曲线。可以看出，TFM曲线最佳，其主瓣下降快，几乎无旁瓣，但实现

6、较困难。IJF-OQPSK实现则较容易，但旁瓣特性要稍差于TFM。图2.1几种已调波功率谱密度曲线2.1.3卫星通信数字话音编码方式语音编码技术可划分为两大类：第一类为波形编码，第二类为参量编码。前者是将时间域信号直接变为数字代码，其特点是重建信号的质量，即信号的信噪比高，而其变换的比特率为16~64kb/s,依所采用的编码方法而异。脉冲编码调制(PCM)和自适应增量调制(ADM)都属于这一类。后者是在信源信号的频率域中或其它正交变换域中抽取其特征参量，将其变换为数字代码来进行传输的，在接收端则从数字代码中恢复特征参量，再从参量中重建语音信号。这

7、种方法的特点是质量较前者低，但其传输比特率低，在几百比特每秒到16kb/s范围，多用于窄带信道传输，表2.1列出了卫星通信中常用的几种语音编码方式的性能。表2.1几种语音编码方式性能的比较波形编码是现代通信系统中广泛采用的数字化方法。通用的PCM系统的数码率为64kb/s，语音质量达到了长途电话通信网的标准要求，广泛应用于大、中容量民用数字卫星通信系统。自适应差分脉码调制(ADPCM)在数码率为32kb/s的情况下，达到了64kb/s的PCM系统的质量，同时压缩了数码率。由于它具有良好的性能，且信道利用率高，因此CCITT(现ITU-T)推荐使用这

8、种系统，目前在国内外均已得到应用。如在INTELSAT中，速率数据业务(IDR)和以话音为主的VSAT系统中均采用了32k