一種MF-TDMA衛星通信系統異構站型的頻率控制方法

劉雯

摘要 MF-TDMA多頻時分多址衛星通信系統具有靈活的接入和交換能力，高效的衛星資源利用率和網絡擴展能力，可以較好地滿足中速率節點間以及以數據業務為主的用戶間組網通信。但在實際應用中，受應用場景、站型混合配置、站型兼容等條件的限制，MF-TDMA衛星通信系統內各站型的變頻鏈路往往多種多樣，頻率參數的配置復雜度很高，所以對參數配置的專業性要求較高，在業務站逐一配置難度非常大。本研究旨在克服這些不足，提供了一種實現簡單、高效、可靠性高、實用性強的頻率控制方法。

【關鍵詞】MF-TDMA 頻率控制

MF-TDMA是一種基于頻分和時分相結合的二維多址方式，通過在多個載波中設置不同載波速率的方式，支持多種類型地球站間混合組網通信。缺點是在實際應用中，系統建設和規劃時往往不能保證整個系統中所有業務站型的配置一致，系統內各站型的變頻鏈路往往多種多樣，頻率參數的配置復雜度很高。

本文介紹了一種MF-TDMA衛星通信系統異構站型頻率控制的方法，通過頻率搬移、頻域參數自適應映射等方法，實現了不同頻段的終端、不同變頻參數的站型之間的組網通信和全網頻率參數的統一管理。

1 MF-TDMA系統頻率控制相關概念

1.1 上下行頻差補償

MF-TDMA衛星通信系統中包含中心站和業務站兩種站型;中心站為全網提供定時基準和頻率基準，并對全部業務站進行管理。上下行頻差補償值是指本站上下行變頻鏈的頻差值與中心站上下行變頻鏈的頻差值之差。全網各業務站在加入多頻時分多址衛星通信系統前，在業務站的信道終端內設置本站的上下行頻差補償值。

1.2 網絡頻率規劃

工作載波包含主載波和業務載波，全網的頻率參數是指各個工作載波在中心站信道終端的接收頻率和發送頻率。網絡的頻率規劃是指本網絡中的各個工作載波在衛星上行鏈路和下行鏈路中占用的頻率值。全網的頻率參數根據網絡頻率規劃生成，各載波的接收頻率為該載波頻率的規劃值減去中心站下行鏈路的變頻頻差，各載波的發送頻率為該載波頻率規劃值減去中心站上行鏈路的變頻頻差。網絡的頻率規劃是指本網絡中的各個工作載波在衛星上行鏈路和下行鏈路中占用的頻率值。中心站根據網絡的頻率規劃和本站的上行、下行變頻鏈參數，生成全網頻率參數。中心站將全網頻率參數封裝在參考突發數據中，并在主載波中發送參考突發數據。

1.3 參考突發

主載波是指中心站發送全網參數和定時信息時使用的載波，參考突發是中心站在主載波頻率上發送的一種突發信號，用于傳輸全網定時信息、管理信息和全網參數。一個參考突發中無法容納要傳輸的信息時，可將要傳輸的信息在多個參考突發中分段下發。系統抗截獲要求高時，參考突發不定期發送，抗截獲要求低時，參考突發定期發送。

參考在衛星通信幀結構中的位置如圖1所示。

1.4 入網參數和全網參數

入網參數指業務站信道終端捕獲參考突發直到入網過程中需要配置的參數，包括參考突發的接收頻率、速率和編碼參數，還包括中心站地址、網絡標識參數，其中參考突發的接收頻率是指業務站信道終端接收參考突發的頻率;全網頻率參數從全網參數中提取，全網參數分段下發時，先合成全網參數，再提取全網頻率參數。

2 頻率控制流程設計

對MF-TDNA衛星通信系統異構站型的頻率控制流程可大致分為兩個階段：中心站根據網絡的頻率規劃生成全網頻率參數;業務站接收全網頻率參數后計算頻率補償值，修正全網頻率參數，網內的異構站型自動實現頻率補償功能，完成全網頻率控制過程。

第一階段主要涉及到中心站的對頻率參數的規劃生成。全網各業務站在加入MF-TDMA系統前，可以在業務站的信道終端內設置本站的上下行頻差補償值。中心站MF-TDMA系統中心站根據網絡的頻率規劃和本站的上行、下行變頻鏈參數生成全網頻率參數，并將全網頻率參數封裝在參考突發數據中，在主載波中發送。如圖2所示。

第二階段，業務站方面，在業務站的信道終端上設置入網參數，捕獲中心站發送的參考突發數據，并從參考突發數據中提取全網頻率參數并利用入網參數中的參考突發接收頻率和全網頻率參數中的主載波頻率計算本站的下行頻率補償值。業務站信道終端利用本站下行頻率補償值和本站上下行頻差補償值計算上行頻率補償值，并根據上行頻率補償值和下行頻率補償值，修正從參考突發數據中提取的全網頻率參數，最后使用修正后的全網頻率參數，在多頻時分多址衛星通信網絡中進行數據發送和接收，完成MF-TDMA衛星組網通信的頻率控制。

3 實施過程

本方法在實施過程中采用全網頻率參數自動下發技術完成頻率參數的下發，并采用業務站自動計算和補償技術完成了全網頻率的一致性控制。能夠在業務站操作人員無感的狀態下完成異構站型的參數配置和切換過程。

具體實施方式如下：

全網各業務站在加入多頻時分多址衛星通信系統前，在業務站的信道終端內設置本站的上下行頻差補償值;中心站根據網絡的頻率規劃和本站的上行、下行變頻鏈參數，生成全網頻率參數，將全網頻率參數封裝在參考突發數據中作為全網參數的一部分，在主載波中發送參考突發數據。

在業務站的信道終端上配置入網參數，捕獲中心站發送的參考突發數據，并從參考突發數據中提取全網頻率參數。業務站信道終端提取全網頻率參數后，利用入網參數中的參考突發接收頻率和全網頻率參數中的主載波接收頻率計算本站的下行頻率補償值。業務站信道終端利用本站下行頻率補償值和本站上下行頻差補償值計算上行頻率補償值。業務站信道終端根據上行頻率補償值和下行頻率補償值，修正從參考突發中提取的全網頻率參數，生成修正后的全網頻率參數。全網頻率參數中的所有載波的發送頻率利用上行頻率補償值進行修正，所有接收頻率利用下行頻率補償值進行修正。業務站信道終端使用修正后的全網頻率參數，在多頻時分多址衛星通信網絡中進行數據發送和接收。完成多頻時分多址衛星組網通信的頻率控制。

4 結束語

與現有技術相比，本文介紹的異構站型頻率控制方法優勢在于利用了參數下發的方式實現了系統頻率規劃的全網分發，并利用了MF-TDMA衛星通信系統的特點實現了異構站型統一頻率配置和頻率參數自動生成，所以本方法能夠在不增加業務站配置復雜度的基礎上，完成異構站型的頻率統一控制。并且具有用戶對變頻鏈差異無感、設備使用簡單等優點，特別適用于頻率參數不同的站型之間進行MF-TDMA衛星組網通信。

參考文獻

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