MF—TDMA卫星通信系统技术体制分析
卫星通信系统定时同步技术研究
48 | 电子制作 2021年05月容量大、业务适应性强、覆盖范围广、性能稳定、机动灵活、成本低等优点已成为现代通信的重要方式，在应急通信、军用通信、民用通信及中继通信等方面具有广阔的应用前景。
然而，在全数字传输系统中，由于接收端本地采样时钟与发送端时钟的相互独立，使得全数字接收机对信号的最佳采样时刻出现偏差，接收机采样点不能调整到最佳采样时刻，从而造成整个系统误码率性能的下降。
同时，接收端和发送端时钟的频率还存在一定的误差，当误差随时间累积到一定程度时也会给系统性能带来严重的影响。
对于TDM/TDMA 系统，要求信号在星上保持着严格的时间对齐关系，然而信号在传输及恢复过程中会受到多种不确定因素的影响，进而引定时误差，显得至关重要，尤其对于TDMA 系统。
在TDMA 系统中，信号的定时同步对时隙的正确接收有重要意义，位定时的偏移会引起星座图相点的偏移，严重时甚至无法解调。
换言之，对任何数字通信系统而言，性能良好的同步系统是实现后续信号准确接收解调的关键。
因此，研究定时同步技术在卫星通信中起着重要的作用。
基于上述分析，我们研究了适用于TDM/TDMA 系统的定时同步技术，以期实现最好的接收性能。
同的定时同步环路。
对于TDMA 系统，信号是突发数据流，突发持续时间短，需要定时同步环路快速入锁，对锁相精度和锁相时间都具有较高的要求。
针对TDMA 系统突发信号数据短、不连续的特点，我们需要研究快速入锁的定时同步算法。
对于TDM 系统，信号是时间连续数据流，对入锁速度没有过高的要求。
基于上述TDMA 和TDM 两种系统不同的特点，在定时同步环路方面我们分别设计了适用于TDMA系统的前馈型算法和适用于TDM 系统的反馈型算法。
反馈型算法锁相精度高，但是锁相速度慢，甚至有“假锁”现象，不适合TDMA 突发信号快速入锁的需要。
前馈型算法需要的捕获时间短，适合TDMA 突发信号的处理。
本文所研究www�ele169�com | 49平方滤波定时误差估计后基于重采样原理的定时误差消除环路，分别包括定时误差估计器、内插滤波器、环路滤波器等。
Linkway培训资料(MF-TDMA宽带卫星通信系统)学习资料
端站操作复杂
支持海事/移动功能
自动获取地理位置信息, 提高应急响应速度 某些TDMA产品需要人工设置才能实现地理位置信息更新,不便于应急
通信使用
终端体积小, 唯一型号
高度仅1U, 适合车载安装; 其它同类产品的终端体积较大(>2U) 网内所有站点均使用同型号终端; （注：其它同类产品通常有多种型号
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采用先进的IP PVC （IP专用虚拟链路）定义 小站间通信链路
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MF-TDMA卫星解调器分析machao
多载波TDMA卫星解调器分析作者姓名指导教师姓名、职务宋爱民副教授学科门类工学目录第一章绪论 (1)§1.1概述 (1)§1.2卫星调制解调器发展研究现状 (1)§1.3论文的主要工作 (2)第二章 Ku端站基本技术原理分析 (3)§2.1概述 (3)§2.2基本技术原理分析 (3)第三章 Ku端站解调器的工作原理 (7)§3.1解调器功能及主要技术参数 (7)§3.2解调器总体结构 (7)§3.3解调器硬件 (9)§3.3.1中频处理单元 (11)§3.3.2数字信号处理单元 (15)§3.4解调器性能测试 (19)结束语 (24)致谢 (25)参考文献 (26)第一章绪论§1.1 概述卫星通信是现代通信技术与航天技术相结合并由计算机实现其控制的先进通信方式，由于其具有覆盖面积（区域）大，通信传输距离远，通信频带宽、容量大，通信线路稳定、质量好，建设组网快，机动灵活，可以广播方式工作，便于实现多址联接，通信成本与通信距离无关等诸多优点在全世界范围内得到了广泛应用。
和地面通信网络相比，卫星通信网络有着其许多独特的优点。
首先，极高的工作频率为高带宽的数据传输提供了可能，其Ku波段工作在12－18GHz，Ka波段工作在26－40GHz，很容易实现上百兆的传输能力；另外，卫星覆盖面广，采用地球同步静止轨道卫星，运行在36000公里的高空，只需三颗卫星就能覆盖到地球的每一个角落。
卫星调制解调器是Ku端站的重要组成部分，具有较高的技术含量。
调制器主要功能是把基带数据上变频到L波段（950MHz～1450MHz）信号，再经可编程衰减器以合适的频率和功率电平送往室外单元。
解调器主要功能是把室外单元（ODU）输入的L波段（950MHz～1450MHz）信号进行解调恢复出基带数据。
§1.2 卫星调制解调器发展研究现状卫星调制解调器的发展过程是：由模拟到数字、体积大到小、成本高到低、频率由单一频段到多频段、带宽小到大、传输速率低到高、单一速率到多速率、业务单一到多样、操作难到易，安装测试维护繁到简。
MF-TDMA卫星通信网络仿真测试研究
MF-TDMA卫星通信网络仿真测试研究作者：中国电子科技集团公司第五十四研究所苏鹏陈祺云来源：《无线电通信技术》MF-TDMA卫星网络是由地面主站、备用主站、网控中心、众多从站、卫星转发器等单元组成，系统的主要业务是话音、数据、视频，但各卫通站通信能力大小不同，每个地面站作为主叫或被叫，向网控中心站申请卫星信道资源，因此必须对卫星网络资源与信息进行有效管理与调配，使其可以应对各种复杂的突发情况，适应应用任务、网络本身和外部条件的变化，保证卫星网络稳定、可靠、持续和高效运行。
RatiONal Rose 工具是美国Rational 公司开发的用于分析和设计面向对象系统的强大工具，可以帮助先建模，再进行功能测试，从而保证系统结构合理、运行正常。
Rational Rose 工具支持可视化开发测试用例模型，结合卫星网络的的实际情况，主要进行业务建模、分析建模、设计建模，然后完成用例驱动、迭代和增量测试任务。
主要介绍卫星网络中比较重要的几个设计要素的测试方法，并通过仿真建模对网络化业务传输要求的TDMA 技术体制进行探讨研究。
1 网络模型组成及业务流程1. 1 网络模型以MF TDMA 方式组网应用时，主站发送TDMA参考信号并作为全网各站的时间参考基准、一个备份主站用于主站出现故障时接替主站的工作。
一般业务站以主站为参考，并按照主站下发的时隙表在分配给本站的时隙内发送信息。
卫星通信网络的实现模型如图1 所示。
图1 卫星网络半实物仿真网络的架构网络运行中帧同步设计、呼叫业务量的调整、射频链路功率调整等设计方法是网络高效运行的关键技术。
为此建立如下测试模型和测试流程。
测试人员利用序列图取得测试脚本所需的信息，测试过程包括4 个步骤:①将序列图转换为流程图; ②从流程图识别要测试的路径，首先识别入口——出口路径，这样所有的判定分支都会至少被采用一次，每一条跟踪的路径就成为一个测试用例; ③识别特殊的异常情况，即用于开发测试实例以测试与被测实现相关的异常处理; ④识别要采用特定路径所需要的输入和状态，当满足所有的路径条件时就会沿该路径而行,测试用例定义需要满足路径条件的特定输入和状态。
帧中继MF—TDMA卫星通信系统总体设计技术
技 术 只有 ２～５个 字 节 的 开 销 ， 宽 利 用率 接 近 于 租 带 用线路 ， 比一 般 的 交 换 技 术 （ ２ ｘ． ５或 Ｉ ） 能 都 优 Ｐ性
越 ， 一 个 大 型 网 络 中 ， 的 优 越 性 更 进 一 步 得 到 体 在 它 现 。 帧 中 继 技 术 与 Ｔ ＭＡ突 发 技 术 以及 卫 星 通 信 的 Ｄ
维普资讯
帧 中 继 ＭＦ—Ｔ ＭＡ 卫 星 通 信 系 统 总 体 设 计 技 术 Ｄ
孙 晨 华 刘 学 林
（ 方 交 通 大 学 北 京 １ ０ ４ ） 第 ５ 北 ００４ （ ４研 究 所 石 家 庄 ０ ０ ８ ） ５ ０ １
摘要 针 对帧 中继 Ｍ Ｆ—Ｔ ＭＡ 卫 星 通 信 系 统 与 其 它 体 制 的 卫 星 通 信 系 统 总 体 设 计 的 不 同 方 面 ， 行 了详 细 的 Ｄ 进
能 提 供 尽 力 而 为 的 服 务 ， 尽 力 而 为 的 服 务 ， 能 区 而 不
数 据 链 路 控 制标 识 ， 帧 中 继 的 虚 电路 号 ， 是 它用 于 指 定 一 个 特 定 的 目 的 地 址 ； Ｅ Ｎ 为 前 向 拥 塞 控 制 标 ＦＣ
体 设 计 主要 是 链 路 预 算 ； Ｄ ／ Ｃ Ｃ卫 星通 信 系统 Ｆ ＭＡ Ｓ Ｐ 除链 路 预 算 外 ， 要 进行 业 务 量 估 算 、 定 网控 系 统 还 确 方 案 及 优 选 频 率对 设 计 ， 对 于 ＭＦ—Ｔ ＭＡ卫 星 通 而 Ｄ 信 系统 的设 计 ， 仅 要 进 行 常 规 的链 路 预 算 ， 必 须 不 还 进 行 地 面接 口设 计 、 务 Ｑ Ｓ设 计 、 结 构 设 计 以 业 Ｏ 帧 及 载 波 数 和 载 波 速 率 的设 计 ， 得 到 卫 星 和 地 球 站 以
宽带多媒体卫星通信系统中的多址接入技术(下)
ＴＤＭＡ系 统 的空 中速 率逐 步提 高 ，载 波 数逐 渐变 小 ，当 空
中 速 率 高 到 一 定 程 度 载 波 数 为 １ ， 对 应 的 就 是 传 统 的 高 速 时
（ Ｃ Ａ 技术进行介绍。 Ｐ Ｍ ）
关键词
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率也可 以不 同。同传统单载 波ＴＤＭＡ系统相 比， 由于载波 速
率 降低 ， 大 大 降 低 了用 户 终 端 的 发 送 能 力 要 求 ， 通 过 使 用 不 同速 率 载 波 的组 合 可 构 成 一 个 能 够 同 时 兼 容 大 、 小 用 户 终 端 且 具有 灵活 组 网能力 的 宽带 多媒 体卫 星通 信 系统 。当ＭＦ —
ｒ 厂几 ｌ— ｆ＿］ 几 ｎ 几 ｎ ＴＴ ＿
图 ２ＭＦ—Ｔ ＭＡ示意 Ｄ
网 络
ＴＤ ＭＡ体 制 。 当 ＭＦ Ｔ — ＤＭＡ系 统 的 空 中速 率 逐 步 降低 ， 载 波 源 进 行 动 态 分 配 ，实 现 对 Ｉ 多媒 体 业 务 的灵 活支 持 。 Ｐ 数 逐 渐 增 多 ， 当 空 中 速 率 低 到 用 户 终 端 的 速 率 时 ， 对 应 的 就 是Ｆ ＤＭＡ （ Ｃ Ｃ） 体制 。 Ｓ Ｐ ＭＦ ＴＤ — ＭＡ和 动 态 ＭＦ ＴＤ 两 种 。静 态 ＭＦ ＴＤ — ＭＡ ‘ — ＭＡ Ｊ
多 频 时分 多址 接 入 （ － ＭＡ）是 将 Ｆ ＭＦ ＴＤ ＤＭＡ和 ＴＤＭＡ
体 制相结合 的一种 混合 多址 接入 方式。作 为 目前 宽带 多媒体
卫 星 通 信 系 统 所 采 用 的 主 流 体 制 ， Ｍ Ｆ ＴＤＭＡ允 许 众 多 用 — 户 终 端 共 享 一 系 列 不 同 速 率 的 载 波 ， 每 个 载 波 进 行 时 隙 划
一种MF-TDMA通信体制下的抗干扰技术
一种MF-TDMA通信体制下的抗干扰技术摘要分析MF-TDMA卫星通信系统，其自身的门限终端就拥有保护时间频率跳变的功能，通过与跳频进行有机结合，从而实现抗干扰的最终目标。
本文分析MF- TDMA 卫星通信和自适应跳频技术，归纳并总结二者的特征，对比应用范围比较广的自适应跳频技术，同时，严格按照对比分析的结果，提出保护时间MF- TDMA(AFH- MF- TDMA)卫星通信技术。
适应时延 MF- TDMA(AFH- MF- TDMA)卫星通信技术本身是基于分布式干扰检测和频点进行集中规划，拥有干扰检测精准度高的特点外，还拥有频率资源综合利用率高的特征，从而将MF-TDMA卫星通信系统的抗干扰能力充分发挥出来。
关键词：门限，保护时间，时延，抗干扰Application of Adaptive Frequency-hopping in MF-TDMA SatelliteCommunicationAbstract：The MF-TDMA satellite communication system is analyzed, and its own intranet terminal has the function of frequency hopping, and organically combines with frequency hopping to achieve the ultimate goal of anti-interference. This paper analyzes MF-TDMA satellite communication and adaptive frequency hopping technology, summarizes and summarizes the characteristics of the two, compares the widely used adaptive frequency hopping technology, and strictly follows the results of comparative analysis to propose adaptive frequency hopping MF- TDMA (AFH-MF-TDMA) satellite communication technology. The adaptive frequency hopping MF-TDMA (AFH-MF-TDMA) satellite communication technology itself is based on distributed interference detection and frequency point for centralized planning. It has the characteristics of high accuracy of interference detection, and also has the characteristics of high comprehensive utilization offrequency resources. Therefore, the anti-interference ability of the MF-TDMA satellite communication system is fully utilized.Key words: T hreshold, Guard time, Delay, Anti-jamming1引言分析门限适应跳频MF-TDMA(AFH- MF- TDMA)卫星通信技术，该技术自身是没有一点抗干扰能力,一般情况下，该技术通过保护时间与跳频相结合，从而达到有效提升MF- TDMA技术的抗干扰能力的目标，并更加有效的适应特俗环境下的应用需求[1]。
一言难尽的TDMA(第一回)——《马路上的卫星》之二
——《马路上的卫星》之二一言难尽的TDMA（第一回）上面是战国时期宋玉和楚王之间很有名的一段对话。
对话虽短，但却包含了好几个成语——阳春白雪、下里巴人和曲高和寡，而用这三个成语来形容移动通信技术的发展倒是颇为贴切。
的确，移动通信刚开始第一代（1G）的时候，采用的是最为简单的FDMA（频分多址）技术，那时懂得其原理的人不计其数，几乎所有人都能说出个子丑寅末，可谓下里巴人；但等到了2G以TDMA（时分多址）技术为主的时候[1]，懂得其原理的人就一下子少了许多，只有为数不多的人才能真正理解，可谓阳春白雪；而等到了3G的CDMA和4G的OFDMA的时候，一般人也就只知道个词儿了，真正懂得其原理的人已然凤毛麟角，可谓曲高和寡。
这一现象同样也适用于卫星通信。
虽然卫星通信的起源早于移动通信，但其发展却远没有移动通信那么快，迄今为止常见的技术也仅仅只相当于移动通信中1G的FDMA和2G 的TDMA。
而SCPC[2]、MCPC[3]、MF-TDMA[4]、TDM/TDMA[5]、TDM/MF-TDMA、DVB/RCS[6]等等，则基本上仍是这两种技术的变形和组合，并没有什么本质上的改变。
在卫星通信的所有体制中，TDMA技术，尤其是纯TDMA技术[7]最为复杂，相比于SCPC、MCPC等FDMA技术都要难懂得多。
不过虽然看似复杂，但倘若用马路交通来作比喻，理解起来也并非难事。
一、马路上的TDMA如果我们把天上的卫星比作一座城市，那么卫星上的那些转发器就好比是这座城市中的一条条大街。
在这些大街上都铺设有宽宽的马路，而马路上则划分有好几条车道。
这些车道有的宽，有的窄，有的可以行驶高速的机动车，有的则只能通行低速的非机动车，而这就好比卫星上不同带宽的频率信道。
马路两旁有各种各样的单位，如酒店、商场、学校、医院、政府机关、写字楼等等。
这些单位就好比是卫星网中的各个地面站，这些单位中各种各样的物品就好比是地面站中的数据、话音和图像等业务，而这些单位中负责运送物品的车辆就好比是把业务发射上星的载波。
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MF—TDMA卫星通信系统技术体制分析
摘要本文主要是探讨分析MF-TDMA卫星通信系统技术体制，该体制具有灵活的组网方式，并且能够接入综合业务，使大小终端同时联网进行工作。
在设计各个需求时具有较大的灵活性。
该技术体制已经广泛应用在国内外卫星领域，并且已经成为近年来研究和探讨的热点话题。
在分析该项技术体制时介绍了几种安全机制以及抗衰落技术，这样能够满足特殊应用的各项需求。
关键词MF-TDMA卫星通信系统技术；多波束；分多址
MF-TDMA主要是结合时分和频分的二维多址方式，能够借助于跳变和频率进行接收和发送，具备虚电路技术和变速率技术，能够通过大小终端对业务站型和种类进行较为灵活的组网。
1 透明转发MF-TDMA体制
透明转发主要分别为多波束间和单波束间。
在进行多波束透明转发时需要卫星上设置交链转发频段。
1.1 单波束内透明转发
单波束内透明转发比较简便，主要是由主站和一般业务组成，主站主要负责对参考信号进行发送，其作为全网各站的时间基准，一般业务主要是将信号基准站在向本站进行分配时，在时间间隔阶段对突发数据进行发送。
单波束透明转发主要是借助地面终端进行，所以，其帧结构，捕获，参数和同步都能够按照实际应用情况进行设计，具有较大的灵活性，在设计跳载波时也能够按照实际需求将其设计为发不跳收跳或者发跳收不跳等方式[1]。
1.2 星上微波交换矩阵多波束体制
在微波矩阵交换条件之下，针对其他波束内地球站的通信方式来说，需要将上行链路发射时间控制在特定时隙内，这样有利于转发器按照时隙位置选择相应的下行链路。
在MF-TDMA卫星通信系统技术体制之下，上行链路地球站的发展需要在特定时隙内完成，不能向常规的TDMA技术那样在数据时隙内进行发射。
该体制的突出问题在于借助于星上进行交换，处于某个波束内部的上行链路能够按照地球站的信号选择到其他波束当中。
2 MF-TDMA卫星通信系统技术安全机制
2.1 抗截获增强技术
有相关学者研究了抗截获增强方案，并且全面对该方案的重要技术进行了仿
真分析，该方案主要是应用信息重叠传输机制，采用隐藏性传输方式将突发当中的信息进行传输。
如下图所示，在完成传输之后，需要将信息进行扩频调制，将其他数据信息进行常规调制，之后需要叠加发送2路信息。
接收端需要对数据常规调制，之后借助于消除干扰技术对隐藏信息进行调制。
需要通过扩频调制方式对隐藏信息进行解读，在使用扩频码时不是一成不变的，并且2路信息的重叠位置也处于变化状态。
需要按照突发携带的TOD信息决定变化方式[2]。
2.2 抗干扰增强技术
MF-TDMA卫星通信系统技术不具有抗干扰技术，但是为了适用于各个环境的要求，需要对其抗干扰增强技术进行研究分析。
现阶段在分析抗干扰增强技术时主要是实行自定义干扰躲避技术以及结合跳频技术。
其中，自定义干扰躲避技术主要是当工作频点遭受干扰时，可以将工作频点自动转化为躲避干扰模式，需要在新的频点进行组网通信。
该干扰躲避技术的特点在于需要对冗余频带进行预先分配，并且具有较强的应急通信能力。
为了实现该技术，需要对突发信号检测，频点搜索以及干扰检测等技术进行处理，但是该项干扰躲避技术存在较大的缺点，其无法对转发式干扰进行对抗。
MF-TDMA卫星通信系统技术自身就具备频率跳变和突发发送优势，这样就能够结合调频技术，提升自身抗干扰能力。
通常情况下，设计调频抗干扰系统主要有以下方法：由于载波的频率不是一成不变的，按照调频图进行改变，每一个地球站都需要使用同一个调频图案。
在确定调频图案時需要按照中心站的TOD 完成。
中心站需要借助于勤务跳向全网传输TOD信息。
网内各站在接收到TOD 信息之后，需要通过TDMA对精确传输时间进行测量。
2.3 抗毁技术体制
有部分学者结合分散控制信道分配方式对TDMA技术体制进行论述，该技术具有较强的自治能力和毁坏性。
在系统当中，每一个地球站都有平等的地位，其中某一个地球站失效之后不会对其他站的通信产生影响[3]。
该技术体制的帧结构主要表现在测距时隙，数据时隙和申请时隙上，相比于传统帧结构，该体制的帧结构不能参考突发时隙，不具备参考站。
在使用申请时隙时需要通过固定预分配方式，各个地球站的申请时隙在帧结构当中的位置是一成不变的。
地球站在成功入网之后，不仅需要发送无业务信息，还需要发动帧结构当中制定位置的申请突发信息。
3 MF-TDMA卫星通信系统技术中抗衰落技术体制
Ka频段的卫星通信具有较大的通信容量，窄波束，以及较强的抗干扰能力和较小的终端尺寸。
然而该频段容易受到大气因素影响，为了确保链路可用性，
需要采取抗雨衰对策。
自适应时分多址能够有效抗雨衰，在实际处理期间主要包括地球站结构，安排帧结构以及估计链路质量等。
自适应时分多址的优势特点在于能够有效结合符号率可变以及自适应编码技术，能够有效应用在下链路衰减当中[4]。
自适应TDMA技术的主要思想原理在于提升单位比特能量对抗雨衰。
为了实现自适应TDMA技术，需要注重以下技术：第一，设计突发调制调解器，能够发送和接收同一数据突发内变传输速率，低信噪比接收技术。
第二，适应链路状况的快速信道分配技术。
第三，跟踪和快速估计链路衰减，有效区分上行链路和下行链路衰减，控制自适应功率，调整码率和速率技术等。
参考文献
[1] 黄先超.一种MF-TDMA卫星通信系统信道资源分配方法[J].电子世界，2017，11（16）：48.
[2] 吴翔宇，廖育荣，倪淑燕.基于改进MF-TDMA的临近空间通信网协议设计与仿真[J].兵器装备工程学报，2016，37（08）：131-136.
[3] 徐灿，张亮.关于MF-TDMA卫星通信系统技术体制探究[J].通讯世界，2016，16（14）：73-74.
[4] 杨迎辉，刘建武.MF-TDMA卫星通信系统技术体制分析[J].电子技术与软件工程，2016，23（11）：69.。