一种MF-TDMA卫星通信系统异构站型的频率控制方法

刘雯

摘要 MF-TDMA多频时分多址卫星通信系统具有灵活的接入和交换能力，高效的卫星资源利用率和网络扩展能力，可以较好地满足中速率节点间以及以数据业务为主的用户间组网通信。但在实际应用中，受应用场景、站型混合配置、站型兼容等条件的限制，MF-TDMA卫星通信系统内各站型的变频链路往往多种多样，频率参数的配置复杂度很高，所以对参数配置的专业性要求较高，在业务站逐一配置难度非常大。本研究旨在克服这些不足，提供了一种实现简单、高效、可靠性高、实用性强的频率控制方法。

【关键词】MF-TDMA 频率控制

MF-TDMA是一种基于频分和时分相结合的二维多址方式，通过在多个载波中设置不同载波速率的方式，支持多种类型地球站间混合组网通信。缺点是在实际应用中，系统建设和规划时往往不能保证整个系统中所有业务站型的配置一致，系统内各站型的变频链路往往多种多样，频率参数的配置复杂度很高。

本文介绍了一种MF-TDMA卫星通信系统异构站型频率控制的方法，通过频率搬移、频域参数自适应映射等方法，实现了不同频段的终端、不同变频参数的站型之间的组网通信和全网频率参数的统一管理。

1 MF-TDMA系统频率控制相关概念

1.1 上下行频差补偿

MF-TDMA卫星通信系统中包含中心站和业务站两种站型;中心站为全网提供定时基准和频率基准，并对全部业务站进行管理。上下行频差补偿值是指本站上下行变频链的频差值与中心站上下行变频链的频差值之差。全网各业务站在加入多频时分多址卫星通信系统前，在業务站的信道终端内设置本站的上下行频差补偿值。

1.2 网络频率规划

工作载波包含主载波和业务载波，全网的频率参数是指各个工作载波在中心站信道终端的接收频率和发送频率。网络的频率规划是指本网络中的各个工作载波在卫星上行链路和下行链路中占用的频率值。全网的频率参数根据网络频率规划生成，各载波的接收频率为该载波频率的规划值减去中心站下行链路的变频频差，各载波的发送频率为该载波频率规划值减去中心站上行链路的变频频差。网络的频率规划是指本网络中的各个工作载波在卫星上行链路和下行链路中占用的频率值。中心站根据网络的频率规划和本站的上行、下行变频链参数，生成全网频率参数。中心站将全网频率参数封装在参考突发数据中，并在主载波中发送参考突发数据。

1.3 参考突发

主载波是指中心站发送全网参数和定时信息时使用的载波，参考突发是中心站在主载波频率上发送的一种突发信号，用于传输全网定时信息、管理信息和全网参数。一个参考突发中无法容纳要传输的信息时，可将要传输的信息在多个参考突发中分段下发。系统抗截获要求高时，参考突发不定期发送，抗截获要求低时，参考突发定期发送。

参考在卫星通信帧结构中的位置如图1所示。

1.4 入网参数和全网参数

入网参数指业务站信道终端捕获参考突发直到入网过程中需要配置的参数，包括参考突发的接收频率、速率和编码参数，还包括中心站地址、网络标识参数，其中参考突发的接收频率是指业务站信道终端接收参考突发的频率;全网频率参数从全网参数中提取，全网参数分段下发时，先合成全网参数，再提取全网频率参数。

2 频率控制流程设计

对MF-TDNA卫星通信系统异构站型的频率控制流程可大致分为两个阶段：中心站根据网络的频率规划生成全网频率参数;业务站接收全网频率参数后计算频率补偿值，修正全网频率参数，网内的异构站型自动实现频率补偿功能，完成全网频率控制过程。

第一阶段主要涉及到中心站的对频率参数的规划生成。全网各业务站在加入MF-TDMA系统前，可以在业务站的信道终端内设置本站的上下行频差补偿值。中心站MF-TDMA系统中心站根据网络的频率规划和本站的上行、下行变频链参数生成全网频率参数，并将全网频率参数封装在参考突发数据中，在主载波中发送。如图2所示。

第二阶段，业务站方面，在业务站的信道终端上设置入网参数，捕获中心站发送的参考突发数据，并从参考突发数据中提取全网频率参数并利用入网参数中的参考突发接收频率和全网频率参数中的主载波频率计算本站的下行频率补偿值。业务站信道终端利用本站下行频率补偿值和本站上下行频差补偿值计算上行频率补偿值，并根据上行频率补偿值和下行频率补偿值，修正从参考突发数据中提取的全网频率参数，最后使用修正后的全网频率参数，在多频时分多址卫星通信网络中进行数据发送和接收，完成MF-TDMA卫星组网通信的频率控制。

3 实施过程

本方法在实施过程中采用全网频率参数自动下发技术完成频率参数的下发，并采用业务站自动计算和补偿技术完成了全网频率的一致性控制。能够在业务站操作人员无感的状态下完成异构站型的参数配置和切换过程。

具体实施方式如下：

全网各业务站在加入多频时分多址卫星通信系统前，在业务站的信道终端内设置本站的上下行频差补偿值;中心站根据网络的频率规划和本站的上行、下行变频链参数，生成全网频率参数，将全网频率参数封装在参考突发数据中作为全网参数的一部分，在主载波中发送参考突发数据。

在业务站的信道终端上配置入网参数，捕获中心站发送的参考突发数据，并从参考突发数据中提取全网频率参数。业务站信道终端提取全网频率参数后，利用入网参数中的参考突发接收频率和全网频率参数中的主载波接收频率计算本站的下行频率补偿值。业务站信道终端利用本站下行频率补偿值和本站上下行频差补偿值计算上行频率补偿值。业务站信道终端根据上行频率补偿值和下行频率补偿值，修正从参考突发中提取的全网频率参数，生成修正后的全网频率参数。全网频率参数中的所有载波的发送频率利用上行频率补偿值进行修正，所有接收频率利用下行频率补偿值进行修正。业务站信道终端使用修正后的全网频率参数，在多频时分多址卫星通信网络中进行数据发送和接收。完成多频时分多址卫星组网通信的频率控制。

4 结束语

与现有技术相比，本文介绍的异构站型频率控制方法优势在于利用了参数下发的方式实现了系统频率规划的全网分发，并利用了MF-TDMA卫星通信系统的特点实现了异构站型统一频率配置和频率参数自动生成，所以本方法能够在不增加业务站配置复杂度的基础上，完成异构站型的频率统一控制。并且具有用户对变频链差异无感、设备使用简单等优点，特别适用于频率参数不同的站型之间进行MF-TDMA卫星组网通信。

参考文献

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