TDMA卫星通信方式
第一部分
1.前言
时分多址(TDMA)通信方式，是各站用所发数字信号调制同一无线频率，仅在特定的 分配时间里发出电波进行通信的方式.这一通信方式的优点是，可充分发挥无线通信多址联
接的特长，能用一部调制解调器与多个站同时进行通信，可使转发器工作在饱和状态(转发
器输出的利用率达100)'缺点是收发信速度快，收发信须取得同步. 近年来，随着数字通信技术的发展，卫星通信的趋向是FDMA方式将由从低速到高速得到
广泛应用的TDMA方式所取代.此外,"用户无线通信"，移动通信也在向TDMA方式的
方向发展TDMA方式的硬件技术，初期是采用分立集成电路(Ic)'现在是低速处理部
分采用微处理器，高速处理部分采用大规模集成龟路(LSI).在系统上，国际通信的同步
基准——网同步等问题正在逐步得到解决，用一个波束覆盖工作区的单波束卫星通信将发展
为用多个波束覆盖一个或多个工作区的多波束通信.在硬件技术方面，正在研究一种多波束sent协议
卫星通信方式所必需的卫星交换——时分多扯(SS--TDMA)设备，这种设备能在星上选
择交换输入输出突发信号.另外，为了能在在星上进行再生中继，各国正在研究星载TDMA 设备.但如前所述,TDMA通信尚需如下一些复杂的功能，如压缩扩展，收发信同步，报
头的生成以及与发信信号的合成，收信信号的分离等，这些技术尚欠成熟，需进一步研究开
发.
本文就TDMA方式的历史，实用TDMA卫星通信方式的原理及未来展望进行讨论.
首先讨论的内容是TDMA通信的原理，包括同其他多址联接(MA)方式的比较，指出
'I'DMA通信方式的特点及TDMA通信的发展概况.接着讨论TDMA通信的基本技术——收信
同步，捕获发信同步及同步码的检出，并讨论TDMA通信用的突发脉冲^剐解调器及纠 错方式.最后讨论TDMA设备构成，设备和系统举例，以及未来展望和研究课题.此外,
往与TDMA设备一起使用的数字话音内插法(DSI)，因不属TDMA方式特有技术，故本文
不予涉及.
2.概述
±.1TDMA通信原理
卫星通信中，位于能"旨到"同一颗卫星范围内的地球站，互相可』通过卫星直接
进行通信.卫星通信的一大特点就是能做到多个站其用一个转发器互相进行通信(多址联
接).多个站共用一个转发器，可避免通信电路之间的干扰.TDMA方式就是多址联接方
式之一.
TDMA通信的概念如图l所示.这一概念就是规定出收发信信号的基本周期——1TDMA
帧(一定长度的时间，图1中表示为Tf)，用在此帧内分配到的一对时隙跟对方站进行通
信.下面讨论TDMA通信的基本功能.
图1TDMA通信的概念
(a)信息的压缩/扩展
在TDMA通信中，是通过间歇(突发)发出无线电路信号进行信息的收发(通信)的, 因为是按时间分割使用同一额率的卫星电路，所以无线电路的传输速度远远高于可发送的数
字信号的传输速度(通常为几倍～几千倍).为进~TDMA通信，须将终端或地面网发来的数
字信号在时间轴上加以压缩，变换成高速突发信号.
反过来，在收端接收到的是突发性高速信号，须扩展成与终端或地面网的时钟速度相同
的信号.这种对信号的压缩/扩展过程是TDMA通信的特点之一.
(b)同步
为使各站发出的突发信号不致在卫星上相互重叠，须对各发信定时进行控制.为此各站
具有共同的定时基准，设定发信定时(发信时间基准)，须把各站到卫星的距离差考虑进
去.从收信信号里检出特定的信号(基准站同步突发脉冲)作为时间基准的称作收信同步,
一机双号
决定向卫星发送信号的定时称作发信同步(或突发同步).
例如，图1中的地球站一1是向TDMA帧的时隙T发出信号，而与地球站一1通信的地球
站一n则向时隙T发送信号.这样一来，各站的发信信号在卫星的TDMA帻上按T.～T的
r2d2顺序收信而不重台，卫星接收的信号被转发器放大后再发给各地球站.因此，上例中在时隙
T.发出的信号，在地球站一n由时隙T接收.反过来，地球站一l接收地球站一n在
时隙T发
来的信号.
(c)突发脉冲调制解调器.
TDMA通信中，收和发的信号是突发脉冲信号，所以，稠铷解诩器颓在突发状态下工
2
作.这种调制解调器与收发连续信号的调制解调器不同，调制器只在有发信信号时才输出调翩
信号，所以需要开关电路，而解调器为了能解调出收到的突发脉冲信号，需具有利用设置在
各突发脉冲报头中的载波恢复码(cR)和时钟再生码(BTR)高速再生出载波和时钟的功
能.
(d)保护时间
虽说是静止卫星，其实卫星在其轨道保持位置范围内还是经常秽动的.随着卫星与地球
之间距离的变动(多普勒额移)，收发信频率也会变动.所以，只要不是采用下述的SMAX
网同步方式，突发脉冲串之间就需要一段无信号时间(保护时间GT).
保护时间具有代表性的构成要素示于表1.它们的具体数值需根据卫星位置的保持精
度，发信同步周期地球站H寸钟的AFC方式等参数分别加以研究.
(e)帧结构
决定TDMA帧周期的主要因素有：通信信号的容许时延"和压缩/扩展部分的存储量，建立TDMA同步基准的基准站同步突发脉冲的发信周期，突发脉冲(回路)的分配周期
及修正各站发信时间位置的同步控制周期.通常多构成与上述3种周期相应的3层帧,TD
MA的帧结构举例如图2所示.图中基帧(2ms)用于基准站同步突发脉冲的发信周期，复帧
(20ms)用于分配突发脉冲的周期，面超帧(128Ores)用于控发信同步的周期.
VBR
囊1保护时问的主要构成因素(--般站)
高校bbs单波束通信方式多波束通信方式
反馈电路闭台电路(反馈电路)
卫星距离变化率oo0
发信时钟频率误差(簇差)o0O
多昔勒频率误差o0O
数字处理突发位置误差检出O(基准站)O(一般站)0(基准站)
量亿误差l收发信同步控制O0Ojc1
每转发器系统*在星上距离差O"OO
基准站突发脉冲同步误差O,
.●只在转换转戋器时需要
鲁÷转戋器.星藏中继器
构成帻的脉冲分为基准站同步脉冲(R,R)，一般站同步腺冲(N)，数据脉冲
(D)及起始捕获脉冲，分别用于TDMA时间基准(从两个基准站发信)一般站时间基准，可发信的信息及起始捕获时的信号传输..
备突发脉冲串中带有称作报头的前置码.报头由上述的保护时间(GT)，载波恢复码3
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