TDMA和CDMA第三代移動衛星通信系統主要技術比較

2019-11-03 09:47:37

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TDMA和CDMA第三代移動衛星通信系統主要技術比較<2>2.4 TDMA中的同步實現上述無縫切換需解決的主要問題之一是返回鍵路與新BSS（FES）同步的初始捕獲。 GSM中，在跟蹤階段，發送和接收有3TS＋TA（時間提前量，Timing Advnance）的時間參差。其中3TS參差避免了MS的同時發送和接收，因此不需雙工器；TA為MS發送提供正確的BSS時鐘同步。某MS的合適TA值由相應的BSS根據接收的突發信號與TS邊緣的時間偏移計算，并每隔一定時間發送至MS。顯然TA介于2dmin/c和2dmax/c之間，其中d是MS與BSS間的距離，c是光速。在初始捕獲階段（即呼叫建立或發生切換時），BSS必須根據MS發送的第一個突發信號（呼叫建立情況下的隨機接入突發信號，切換情況下的切換接入突發信號）確定TA的初始值。對于這些突發信號，要求長的護衛時間來允許MS在不知其與BSS距離時接入BSS，顯然為了使MS可處于任意位置，這些護衛時間必須大于2（dmax一dmi）/c。在GSM中是0.252ms。在衛星環境下，［dmin，dmax范圍（其中d是MS與FES的距離）大于地面蜂窩網中的值。因此，在跟蹤階段，更不可能去避免同時發送和接收，因此接收MS中須有雙工器。同樣地，在初始捕獲階段，由于2（dmax-dmin)/c大于0.252m，第一個接人突發信號不再能在GSM TS內提供。一種可能的解決辦法是使用一個。ad hoc衛星隨機接八載波，完全用于承載隨機接入突發信號，以非分槽ALOFLA方式由MS接入。同一隨機接八載波可以由幾個FES共享。不幸的是，采用此種與GSM同步過程類似的方法以及對衛星系統的改進與無縫切換概念相抵觸。因為為了進行返回鏈路與新BSS（FES）同步的初始捕獲，返回鏈路業務流有兩個往返時延的中斷（第一個往返時延用于將切換接入突發信號發送至BSS（FES），第二個用于接收初始TA值）。這一問題的一種解決方案（與PRMA環境相適應）是，以非分槽ALOHA而不是分槽ALOHA方式發送第一個信息突發信號至新FES。顯然，這種方案使得碰撞概率增加；另一種解決方案（適合于GEO衛星系統）是，將MS和GPS終端綜合在一起，以便各MS基于其實際位置來計算其與BSS（FES）的實際距離。其距離偏差可由短護衛時間來補償。3 CDMA技術3.1CDMA的改進3.2 CDMA的C／I。監控技術 C／I。是參考信號功率與干擾譜密度（即熱噪聲密度和固有噪聲密度等之和）的比值。每個MS（FES）對所有的CDMA模塊依次測量其當前C／I。值，尋找C／I。最高的模塊。如果其大于相應閾值（以下稱之為C／I。門限），則MS（FES）認為在相應的CDMA模塊中前向（返回）業務信道是可用的；否則MS認為無CDMA模塊有可用業務信道，呼叫建立過程失敗。由于眾所周知的異步CDMA技術的故障弱化性能（即個別部件發生故障時，仍能工作，迫性能下降），C／I。暫時低于C／I。門限是允許的。一定的傳播時延引起的碰撞裁決就可引起這種情況的發生。如，假定某CDMA模塊當前的C／I。僅稍大于C／I。門限，僅能支持一個額外呼叫；若此時有兩個幾乎同時的呼叫建立嘗試，則在該CDMA模塊中建立此兩呼叫，導致以上情況的發生。3.3 CDMA中的軟切換由于CDMA的各小區均采用同一載頻的天線系統，其間的區別僅僅是碼序列不同，所以當MS從一小區跨入另一小區時，不會發生頻率切換，即不是硬切換而是軟切換，因此在越區切換時，通話者不會有任何感覺，對于數據傳輸也不會造成任何損害。很顯然，此種切換的實現需在相鄰點波束中再用同一CDMA模塊。在負荷透明傳輸的情況下，某CDMA模塊中的所有信號必須作為一個整體進行路由選擇；因此，該CDMA模塊中的所有信號均選路至與該模塊相對應的那一點波束。呼叫某MS（FES）的各FES（MS）必須在與該點波束相對應的CDMA模塊中發送，而其目的地 MS正處于漫游之中（而目的地 FES是固定的）。必須清楚，這種安排不允許軟切換，因為相鄰點波束與不同的CDMA模塊相聯系。在負荷再生傳輸且具有星上處理器的情況下，某CDMA模塊中的各信號可選路至與同一模塊的其他信號相獨立的任一點波束。因此同一CDMA模塊在所有相鄰點波束中可有效再用，這是因為，由于合理的星上選路，同一CDMA模塊在不同的點波束上承載不同的信號（即，在某點波束中，它只承載實際尋址至該點波束的信號）。此種安然允許實現軟切換。事實上CDMA模塊的選擇僅可在呼叫建立時進行；某CDMA模塊中建立的呼叫在整個呼叫期間均保持在該模塊中，而不管呼叫中MS是否跨越該點波束。在軟切換可行的情況下，可引入宏分集概念。當呼叫進行中的MS想改變衛星小區時，該MS可同時連到多個衛星小區上；該多個衛星小區的集合稱為活動集。一般從一點波束轉到另一點波束的MS可與兩個小區連接。在前向鍵路，由于使用Rake接收機，MS可將來自活動集中的所有FES信號綜合起來；同樣地，在返回鍵路，與某MS的活動集中的衛星小區相關的不同FES接收的信號也可以綜合起來。3.4與CDMA技術有關的其它直要問題 Rake接收機和干擾抑制器用于提高CDMA系統性能。Rake接收機可放在MS和FES中。多徑分量（其可代化組合）的數目等于Rake接收機中接收鍵的數目；而且，若使用軟切換，Rake可像上述那樣使用。干擾抑制器可放在FES中的一組CDMA信號解調之后，以提高性能。事實上，干擾抑制器首先解調最強的信號，然后從總信號中減去此信號，再解調次強的信號，依此類推；這樣，接收C／I。在每次減操作之后都增大（因為一部分固有噪聲被抑制）。采用異步CDMA時，不同CDMA信號到達接收機時對于其它信號具有隨機時間偏移。然而，至少在前向鍵路，可將FES發送的所有信號與一參考過發送的公用參考信號在chip、bit和frame級同步起來。實現此全網同步的一種方法是各FES均設有一MS接收機，既接收自己的信號，也接收參考站發送的參考信號；通過比較上述信號，各FES可以方便地調整其發送信號。這種技術將CDMA碼的自相關和互相關特性全部利用起來。快速捕獲和功率控制對于CDMA衛星系統的高效工作非常重要。快速捕獲用在話音激活機制的間歇期之后，以及在Rake接收機中獲取急速變化的多徑成分。功控可減少用戶對星上功率的要求從而增加系統容量。4結束語從本文所作的探討可以看出，在衛星移動通信系統中，CDMA和TDMA方式的采用各有其優越性，一時難以就教優孰劣下結論。事實上，到底采用哪種多址聯接方式需要從多方面綜合進行考慮，如：通信容量的要求；衛星頻帶和功率的有效使用；相互連接能力的要求；便于處理各種不同業務，并對業務量和網絡的不斷增長有靈活的自適應能力；與地面傳輸網接口的要求；成本和經濟效益；技術的先進性和可實現性；能適應技術和政治情況的變化；保密性和抗干擾能力等。但可以肯定，大容量數字衛星移動通信技術的發展是未來衛星移動通信的發展方向，21世紀，衛星移動通信將和其它通信手段一起，攜手步入個人通信的新時代。摘自《無線電通信技術》

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