基于MF-TDMA卫星通信系统技术体制的具体剖析

余 跃

（中国交通通信信息中心，北京 100011）

MF-TDMA实为一种采用的时分结合频分的二维多址方式，借助于变速率、频率跳变的收发及虚电路技术，实现针对业务种类、站型号的大小终端间的灵活组网。要想实现MF-TDMA卫星通信技术体制，需要解决诸多关键技术，比如综合业务接入、突发发送与接收及初始捕获与同步保持等。本文就以MF-TDMA为基础的卫星通信系统技术体制作一研究。

1 透明转发MF-TDMA体制分析

针对透明转发而言，其主要可划分为2种类型，其一为多波束间透明转发，其二是单波束内透明转发。

（1）单波束内透明转发。针对此种转发类型而言，其有着较为简单的体制，通常由1个主站与多个一般业务站构成。对于主站来讲，其主要对外发送参考信号，这些信号被当作全网各个站的时间基准，而针对一般业务站，则将此信号作为基准，在向本站的时隙进行分配时，发送突发数据。针对单波束透明转发MF-TDMA系统，从根本上来讲，无论是其组网，还是在功能实现上，均通过设置于地面的终端来实现。所以，其参数、同步与捕获以及帧结构等，可依据实际情况展开灵活化设计。对于跳载波设计来讲，同样能依据现实需要，设计成收发全可跳，或者是发不跳收跳、发跳收不跳等方式。

（2）星上微波交换矩阵多波束体制。基于微波矩阵交换方式作用下，针对那些需与其它波束内地球站展开通信的某地球站而言，其上行链路的突发发射时间，需处于某个特定化的时隙上，方便转发器依据其时隙位置进行选路。在此体制作用下，针对上行链路地球站来讲，需在各交换时隙内发射，并非传统TDMA那样发生于各数据时隙中。星上交换是其所带来的新问题，如果上行链路地球站发射的信号处在某个波束内，那么其便有可能被选路至其它波束，受此影响，自身便很难收到自己的信号。在系统定时方面，解决方法主要有2种，其一，全部站同步到参考突发；其二，将1个同步时隙设置在每帧中，且基于此时隙内，星上交换矩阵均将各上行链路波束信号，向同一波束所对应的下行链路进行传送。

2 星上处理转发MF-TDMA体制分析

2.1 多波束MF-TDMA/TDM体制

以多波束应用为基础的MF-TDMA/TDM系统架构中，当星上实现信号再生支护，便会被即刻送至分组交换机，后将分组选路至合适的下行波束信道，并开展调制转发操作。以多波束应用为基础的MF-TDMA/TDM系统，从基础层面来分析，其主要有如下优点：通过卫星多波束覆盖，可使卫星的有效全向辐射功率（EIRP）增大，此外，还能实现终端用户对EIRP相关要求的降低，用户终端可以根据实际需要选用小口径天线；在上行多址接入方面，选用MFTDMA方式，能够比较灵活的实现大小用户终端同网工作，并为综合业务传输提供有效支持，而对于下行而言，通过TDM体制的选用，能够更加充分的利用卫星EIRP资源。在设计MF-TDMA/TDM卫星通信系统时，如果想要实现多波束应用，则需要将如下关键技术解决掉：

（1）星地一体化设计，如交换机星地功能划分、功率与频率控制及初始捕获与同步保持等。

（2）帧结构设计。

（3）星载高速调制。

（4）星载多载波突发整体解调等。

2.2 MF-TDMA/TDMA卫星通信体制分析

基于MF-TDMA/TDMA技术机制下，星上完成数字采样与信号下变频之后，不进行译码、解调等处理，而是直接进行转发。此类系统无需译码与星上解调，因而使设备复杂性得到简化。星上可根据实际需要选用干扰抑制技术，以此来最大程度避免免转发器功率被掠夺等情况出现，还能对下行单载波发送的基本优势最大化发挥出来。针对此系统设计而言，其能够将星上MF-TDMA至TDMA方式转换及星地一体化等问题解决掉。

3 MF-TDMA抗衰落技术体制

针对Ka频段卫星通信来讲，其拥有诸多优点，如抗干扰能力强、波束窄、通信容量大及终端尺寸小等，但其也有一定不足，即容易受大气因素的影响，对此，为了切实保证链路的可用度，可根据实际需要，选择抗雨衰对策。自适应时分多址（A-TDMA）实为一种典型的Ka频段卫星通信抗雨衰对策，地球站结构、系统体系结构、帧结构安排及链路质量估计等，均为其解决方案。针对自适应TDMA来讲，其突出优势在于其能够根据实际情况，与抗衰减技术相结合，比如自适应编码、符号率等，因而可以较好的应用于下行链路衰减。

实现自适应TDMA技术体制，需将如下关键技术解决掉：

（1）设计突发调制解调器，可实现一个数据突发编码码率与内变传输速率的收、发。

（2）链路衰减快速估计与跟踪，区分上、下行链路衰减；自适应功率控制与码率、速率结合的调整技术。

（3）对链路状况的快速信道分配技术快速适应等。

4 结束语

综上，在实际开发MF-TDMA卫星通信应用系统时，可依据现实情况及需要，酌情选择有益的体制或技术来设计，或把一些体制当作其一种工作模式来应用。本文基于星上处理转发与透明转发两层面，对一些MF-TDMA技术体制展开了深入分析，且与MFTDMA技术体制特点相结合，探讨了集中安全机制与抗衰落技术，望能推动此技术的发展与完善。