多址聯接方式

多址通信是衛星通信的基本特點之一，它是指衛星天線波束覆蓋區內的任何地球站可以通過共同的衛星進行雙邊或多邊通信聯接，常稱為“多址聯接”。

基本介紹

• 中文名：多址聯接方式
• 定義：衛星天線波束覆蓋區內的任何地球站可以通過共同的衛星進行雙邊或多邊通信聯接

實現多址聯接的技術基礎是信號分割。信號分割就是利用無線電信號在頻率、時間、編碼等參量方面的不同，在發端進行恰當的設計，使系統中各地球站所發射的信號各有差別，而各地球站接收端具有相應的信號識別能力，能從複合信號中選擇出本站所需的信號，從而實現多址聯接。

目前衛星通信中使用的多址方式主要有頻分多址方式FDMA、TDMA、CDMA和空分多址方式(SDMA，Spatial Division Multiple Access)。

1．FDMA

FDMA是最基本和最早使用的一種多址方式，它採用的信號分割方法是將衛星轉發器的射頻頻帶分割成若干互不重疊部分，分配給各地球站使用，根據信號頻率的不同來區分各個地球站信號。

FDMA多址方式的優點是簡單、可靠、技術成熟、便於實現。但系統中有一些關鍵問題必須妥善解決，如：

① 對整個系統要進行嚴格的功率控制，因為系統中某一地球站發射的功率若大於額定值，就會侵占衛星上發給其它其他地球站的功率。反之，發射功率過小，又會影響通信質量。

② 在各載波占用的頻帶之間要設定一定保護頻帶，防止頻率漂移或鄰道干擾等。

③ 當多個載波信號同時通過轉發器時，會發生有效輸出功率降低、產生互調噪聲和可懂串話、強信號對弱信號的抑制等現象。要採取措施，儘量減少互調的影響。

採用FDMA方式的衛星通信體制主要有：FDM/FM/FDMA(頻分復用/調頻/頻分多址)、TDM/PSK/FDMA(時分復用/移相鍵控/頻分多址)、SCPC/FM/FDMA/DA(單路單載波)、PCM/SCPC/PSK/FDMA/DA(簡稱SPADE)。

2．TDMA

為了提高轉發器功率的利用率，增加電路容量，減少載波間的互調，在1972年提出關於時分多址的構想，時分多址TDMA的基本特徵是：把衛星轉發器的工作時間分割成周期性的互不重疊的時隙，分配給各站使用。各地球站只在規定的時隙以突發(burst)的形式發射它的已調信號，這些信號通過轉發器時在時間上是嚴格依次排列、互不重疊的。也就是說任何一個時刻，由衛星行波管功率放大器放大的只有一個地球站的一個射頻載波。

TDMA的特點是：

① 採用數字制，各地球站在分配時隙以高速突發形式的脈衝串調製載波後發向衛星。各突發開始有“報頭”碼組，用以解決載波恢復、位定時的同步問題和站址識別。

② 在任何時刻都只有一個站發出的信號通過轉發器，轉發器始終處於單載波工作狀態。這樣就從根本上克服了頻分多址方式產生互調干擾的缺點。

③ TDMA方式的主要問題是需要精確的同步，以保證各突發到達轉發器的時間不發生重疊，並且保證接收站能迅速建立載波、位定時的同步和正確識別站址。

較典型的採用TDMA多址方式的衛星通信體制是PCM/TDM/PSK/TDMA(脈衝編碼/時分復用/移相鍵控/時分多址)。

3．CDMA

CDMA就是各站用各自不相同的、相互準正交的地址碼分別調製各自要傳送的信號，以區分各站地址，而在頻率、時間、空間上可重疊。CDMA的原理是：利用自相關性非常強而互相關性比較弱的周期性序列作為地址碼，對載波進行調製，使其頻譜擴展(稱為擴頻調製)，在接收端根據相關性差異對收到的所有信號進行鑑別，從中將地址碼與本地地址碼完全一致的寬頻信號還原為窄帶而選出，而濾去其他與本地地址碼無關信號(稱為相關檢測或擴頻解調)。

要實現碼分多址，必須具備下列三個條件：

① 要有足夠數量具有好的相關特性的地址碼，使系統中每個站都能分配到所需的地址碼。

② 必須用地址碼對待發信號進行擴頻調製，使傳輸信號所占頻帶極大地展寬，每一信號的能量譜密度大大降低。

③ 在碼分多址通信系統中的各接收端，必須有本地地址碼。該地址碼應與對端發來的地址碼完全相一致，用來對收到的全部信號進行相關的檢測，將地址碼之間不同的相關性轉化為頻譜寬窄的差異，然後用窄帶濾波器從中選出所需要的信號。

CDMA方式的優點是：具有較強的抗干擾能力；有一定的保密能力；信號功率譜密度低，隱蔽性好；不需要網定時；改變地址比較靈活。缺點是：占用很寬的頻帶，頻帶利用率低；要選擇數量足夠的可用地址碼組較為困難；接收時，對地址碼的捕獲與同步需有一定時間。

採用CDMA多址方式的衛星通信體制有：PCM/TDM/PSK/CDMA(脈衝編碼/時分復用/移相鍵控/碼分多址)。

4．SDMA

空分多址的基本特徵是衛星天線有多個點波束(又稱窄波束)，它們分別指向不同的區域地球站，利用波束在空間指向的差異來區分不同的地球站。

SDMA方式的優點是：衛星天線增益高；衛星功率可得到合理有效的利用；不同區域地球站所發信號在空間互不重疊，即使在同一時間利用相同頻率，也不會相互干擾，因而可實現頻率重複使用，這就成倍地擴大了系統的通信容量。此外，衛星對其它其他地面通信系統的干擾減少了，對地球站的技術要求也降低了。缺點是：對衛星的穩定及姿態控制提出很高的要求；衛星天線及饋線裝置也比較龐大和複雜；轉換開關不僅使設備複雜，而且由於空間故障難以修復，增加了通信失效的風險。

常用的SDMA多址方式的衛星通信體制有：FDM/FM/SDMA(頻分復用/調頻/空分多址)、PCM/TDM/SDMA(脈碼調製/時分復用/空分多址)、TDM/SS/SDMA(時分復用/星上交換/空分多址)。