基于MF-TDMA衛星通信系統技術體制的具體剖析

余 躍

（中國交通通信信息中心，北京 100011）

MF-TDMA實為一種采用的時分結合頻分的二維多址方式，借助于變速率、頻率跳變的收發及虛電路技術，實現針對業務種類、站型號的大小終端間的靈活組網。要想實現MF-TDMA衛星通信技術體制，需要解決諸多關鍵技術，比如綜合業務接入、突發發送與接收及初始捕獲與同步保持等。本文就以MF-TDMA為基礎的衛星通信系統技術體制作一研究。

1 透明轉發MF-TDMA體制分析

針對透明轉發而言，其主要可劃分為2種類型，其一為多波束間透明轉發，其二是單波束內透明轉發。

（1）單波束內透明轉發。針對此種轉發類型而言，其有著較為簡單的體制，通常由1個主站與多個一般業務站構成。對于主站來講，其主要對外發送參考信號，這些信號被當作全網各個站的時間基準，而針對一般業務站，則將此信號作為基準，在向本站的時隙進行分配時，發送突發數據。針對單波束透明轉發MF-TDMA系統，從根本上來講，無論是其組網，還是在功能實現上，均通過設置于地面的終端來實現。所以，其參數、同步與捕獲以及幀結構等，可依據實際情況展開靈活化設計。對于跳載波設計來講，同樣能依據現實需要，設計成收發全可跳，或者是發不跳收跳、發跳收不跳等方式。

（2）星上微波交換矩陣多波束體制。基于微波矩陣交換方式作用下，針對那些需與其它波束內地球站展開通信的某地球站而言，其上行鏈路的突發發射時間，需處于某個特定化的時隙上，方便轉發器依據其時隙位置進行選路。在此體制作用下，針對上行鏈路地球站來講，需在各交換時隙內發射，并非傳統TDMA那樣發生于各數據時隙中。星上交換是其所帶來的新問題，如果上行鏈路地球站發射的信號處在某個波束內，那么其便有可能被選路至其它波束，受此影響，自身便很難收到自己的信號。在系統定時方面，解決方法主要有2種，其一，全部站同步到參考突發；其二，將1個同步時隙設置在每幀中，且基于此時隙內，星上交換矩陣均將各上行鏈路波束信號，向同一波束所對應的下行鏈路進行傳送。

2 星上處理轉發MF-TDMA體制分析

2.1 多波束MF-TDMA/TDM體制

以多波束應用為基礎的MF-TDMA/TDM系統架構中，當星上實現信號再生支護，便會被即刻送至分組交換機，后將分組選路至合適的下行波束信道，并開展調制轉發操作。以多波束應用為基礎的MF-TDMA/TDM系統，從基礎層面來分析，其主要有如下優點：通過衛星多波束覆蓋，可使衛星的有效全向輻射功率（EIRP）增大，此外，還能實現終端用戶對EIRP相關要求的降低，用戶終端可以根據實際需要選用小口徑天線；在上行多址接入方面，選用MFTDMA方式，能夠比較靈活的實現大小用戶終端同網工作，并為綜合業務傳輸提供有效支持，而對于下行而言，通過TDM體制的選用，能夠更加充分的利用衛星EIRP資源。在設計MF-TDMA/TDM衛星通信系統時，如果想要實現多波束應用，則需要將如下關鍵技術解決掉：

（1）星地一體化設計，如交換機星地功能劃分、功率與頻率控制及初始捕獲與同步保持等。

（2）幀結構設計。

（3）星載高速調制。

（4）星載多載波突發整體解調等。

2.2 MF-TDMA/TDMA衛星通信體制分析

基于MF-TDMA/TDMA技術機制下，星上完成數字采樣與信號下變頻之后，不進行譯碼、解調等處理，而是直接進行轉發。此類系統無需譯碼與星上解調，因而使設備復雜性得到簡化。星上可根據實際需要選用干擾抑制技術，以此來最大程度避免免轉發器功率被掠奪等情況出現，還能對下行單載波發送的基本優勢最大化發揮出來。針對此系統設計而言，其能夠將星上MF-TDMA至TDMA方式轉換及星地一體化等問題解決掉。

3 MF-TDMA抗衰落技術體制

針對Ka頻段衛星通信來講，其擁有諸多優點，如抗干擾能力強、波束窄、通信容量大及終端尺寸小等，但其也有一定不足，即容易受大氣因素的影響，對此，為了切實保證鏈路的可用度，可根據實際需要，選擇抗雨衰對策。自適應時分多址（A-TDMA）實為一種典型的Ka頻段衛星通信抗雨衰對策，地球站結構、系統體系結構、幀結構安排及鏈路質量估計等，均為其解決方案。針對自適應TDMA來講，其突出優勢在于其能夠根據實際情況，與抗衰減技術相結合，比如自適應編碼、符號率等，因而可以較好的應用于下行鏈路衰減。

實現自適應TDMA技術體制，需將如下關鍵技術解決掉：

（1）設計突發調制解調器，可實現一個數據突發編碼碼率與內變傳輸速率的收、發。

（2）鏈路衰減快速估計與跟蹤，區分上、下行鏈路衰減；自適應功率控制與碼率、速率結合的調整技術。

（3）對鏈路狀況的快速信道分配技術快速適應等。

4 結束語

綜上，在實際開發MF-TDMA衛星通信應用系統時，可依據現實情況及需要，酌情選擇有益的體制或技術來設計，或把一些體制當作其一種工作模式來應用。本文基于星上處理轉發與透明轉發兩層面，對一些MF-TDMA技術體制展開了深入分析，且與MFTDMA技術體制特點相結合，探討了集中安全機制與抗衰落技術，望能推動此技術的發展與完善。