TDMA和CDMA第三代移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要技術(shù)比較<2>

TDMA和CDMA第三代移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要技術(shù)比較<2>
2.4 TDMA中的同步
    實(shí)現(xiàn)上述無(wú)縫切換需解決的主要問(wèn)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(fā)送和接收有3TS＋TA（時(shí)間提前量，Timing Advnance）的時(shí)間
參差。其中3TS參差避免了MS的同時(shí)發(fā)送和接收，因此不需雙工器；TA為MS發(fā)送提供正確的
BSS時(shí)鐘同步。某MS的合適TA值由相應(yīng)的BSS根據(jù)接收的突發(fā)信號(hào)與TS邊緣的時(shí)間偏移計(jì)算，
并每隔一定時(shí)間發(fā)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(fā)生切換時(shí)），BSS必須根據(jù)MS發(fā)送的第一個(gè)突發(fā)
信號(hào)（呼叫建立情況下的隨機(jī)接入突發(fā)信號(hào)，切換情況下的切換接入突發(fā)信號(hào)）確定TA的
初始值。對(duì)于這些突發(fā)信號(hào)，要求長(zhǎng)的護(hù)衛(wèi)時(shí)間來(lái)允許MS在不知其與BSS距離時(shí)接入BSS，顯
然為了使MS可處于任意位置，這些護(hù)衛(wèi)時(shí)間必須大于2（dmax一dmi）/c。在GSM中是0.252ms。
    在衛(wèi)星環(huán)境下，［dmin，dmax范圍（其中d是MS與FES的距離）大于地面蜂窩網(wǎng)中的值。
因此，在跟蹤階段，更不可能去避免同時(shí)發(fā)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(gè)接人突發(fā)信號(hào)不再能在GSM TS
內(nèi)提供。一種可能的解決辦法是使用一個(gè)。ad hoc衛(wèi)星隨機(jī)接八載波，完全用于承載隨機(jī)接
入突發(fā)信號(hào)，以非分槽ALOFLA方式由MS接入。同一隨機(jī)接八載波可以由幾個(gè)FES共享。
    不幸的是，采用此種與GSM同步過(guò)程類(lèi)似的方法以及對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)的改進(jìn)與無(wú)縫切換概念
相抵觸。因?yàn)闉榱诉M(jìn)行返回鏈路與新BSS（FES）同步的初始捕獲，返回鏈路業(yè)務(wù)流有兩個(gè)往
返時(shí)延的中斷（第一個(gè)往返時(shí)延用于將切換接入突發(fā)信號(hào)發(fā)送至BSS（FES），第二個(gè)用于接
收初始TA值）。這一問(wèn)題的一種解決方案（與PRMA環(huán)境相適應(yīng)）是，以非分槽ALOHA而不是
分槽ALOHA方式發(fā)送第一個(gè)信息突發(fā)信號(hào)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(wèi)星系統(tǒng)）是，將MS和GPS終端綜合在一起，以便各MS基于其實(shí)際位
置來(lái)計(jì)算其與BSS（FES）的實(shí)際距離。其距離偏差可由短護(hù)衛(wèi)時(shí)間來(lái)補(bǔ)償。
3 CDMA技術(shù)
3.1CDMA的改進(jìn)
3.2 CDMA的C／I。監(jiān)控技術(shù)
    C／I。是參考信號(hào)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(gè)MS（FES）對(duì)所有的CDMA模塊依次測(cè)量其當(dāng)前C／I。值，尋找C／I。最高的模塊。如果其
大于相應(yīng)閾值（以下稱(chēng)之為C／I。門(mén)限），則MS（FES）認(rèn)為在相應(yīng)的CDMA模塊中前向（返回）
業(yè)務(wù)信道是可用的；否則MS認(rèn)為無(wú)CDMA模塊有可用業(yè)務(wù)信道，呼叫建立過(guò)程失敗。
    由于眾所周知的異步CDMA技術(shù)的故障弱化性能（即個(gè)別部件發(fā)生故障時(shí)，仍能工作，迫
性能下降），C／I。暫時(shí)低于C／I。門(mén)限是允許的。一定的傳播時(shí)延引起的碰撞裁決就可引
起這種情況的發(fā)生。如，假定某CDMA模塊當(dāng)前的C／I。僅稍大于C／I。門(mén)限，僅能支持一個(gè)
額外呼叫；若此時(shí)有兩個(gè)幾乎同時(shí)的呼叫建立嘗試，則在該CDMA模塊中建立此兩呼叫，導(dǎo)致
以上情況的發(fā)生。
3.3 CDMA中的軟切換
    由于CDMA的各小區(qū)均采用同一載頻的天線系統(tǒng)，其間的區(qū)別僅僅是碼序列不同，所以當(dāng)
MS從一小區(qū)跨入另一小區(qū)時(shí)，不會(huì)發(fā)生頻率切換，即不是硬切換而是軟切換，因此在越區(qū)切
換時(shí)，通話者不會(huì)有任何感覺(jué)，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸也不會(huì)造成任何損害。
    很顯然，此種切換的實(shí)現(xiàn)需在相鄰點(diǎn)波束中再用同一CDMA模塊。
    在負(fù)荷透明傳輸?shù)那闆r下，某CDMA模塊中的所有信號(hào)必須作為一個(gè)整體進(jìn)行路由選擇；
因此，該CDMA模塊中的所有信號(hào)均選路至與該模塊相對(duì)應(yīng)的那一點(diǎn)波束。呼叫某MS（FES）的
各FES（MS）必須在與該點(diǎn)波束相對(duì)應(yīng)的CDMA模塊中發(fā)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?yàn)橄噜忺c(diǎn)波束與不同的
CDMA模塊相聯(lián)系。
    在負(fù)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(hào)可選路至與同一模
塊的其他信號(hào)相獨(dú)立的任一點(diǎn)波束。因此同一CDMA模塊在所有相鄰點(diǎn)波束中可有效再用，這
是因?yàn)椋�由于合理的星上選路，同一CDMA模塊在不同的點(diǎn)波束上承載不同的信號(hào)（即，在某
點(diǎn)波束中，它只承載實(shí)際尋址至該點(diǎn)波束的信號(hào)）。此種安然允許實(shí)現(xiàn)軟切換。事實(shí)上CDMA
模塊的選擇僅可在呼叫建立時(shí)進(jìn)行；某CDMA模塊中建立的呼叫在整個(gè)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(diǎn)波束。
    在軟切換可行的情況下，可引入宏分集概念。當(dāng)呼叫進(jìn)行中的MS想改變衛(wèi)星小區(qū)時(shí)，該
MS可同時(shí)連到多個(gè)衛(wèi)星小區(qū)上；該多個(gè)衛(wèi)星小區(qū)的集合稱(chēng)為活動(dòng)集。一般從一點(diǎn)波束轉(zhuǎn)到另
一點(diǎn)波束的MS可與兩個(gè)小區(qū)連接。在前向鍵路，由于使用Rake接收機(jī)，MS可將來(lái)自活動(dòng)集中
的所有FES信號(hào)綜合起來(lái)；同樣地，在返回鍵路，與某MS的活動(dòng)集中的衛(wèi)星小區(qū)相關(guān)的不同
FES接收的信號(hào)也可以綜合起來(lái)。
3.4與CDMA技術(shù)有關(guān)的其它直要問(wèn)題
    Rake接收機(jī)和干擾抑制器用于提高CDMA系統(tǒng)性能。Rake接收機(jī)可放在MS和FES中。多徑分
量（其可代化組合）的數(shù)目等于Rake接收機(jī)中接收鍵的數(shù)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(hào)解調(diào)之后，以提高性能。事實(shí)上，
干擾抑制器首先解調(diào)最強(qiáng)的信號(hào)，然后從總信號(hào)中減去此信號(hào)，再解調(diào)次強(qiáng)的信號(hào)，依此類(lèi)
推；這樣，接收C／I。在每次減操作之后都增大（因?yàn)橐徊糠止逃性肼暠灰种疲��?br />    采用異步CDMA時(shí)，不同CDMA信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)對(duì)于其它信號(hào)具有隨機(jī)時(shí)間偏移。然而，
至少在前向鍵路，可將FES發(fā)送的所有信號(hào)與一參考過(guò)發(fā)送的公用參考信號(hào)在chip、bit和fr
ame級(jí)同步起來(lái)。實(shí)現(xiàn)此全網(wǎng)同步的一種方法是各FES均設(shè)有一MS接收機(jī)，既接收自己的信號(hào)，
也接收參考站發(fā)送的參考信號(hào)；通過(guò)比較上述信號(hào)，各FES可以方便地調(diào)整其發(fā)送信號(hào)。這
種技術(shù)將CDMA碼的自相關(guān)和互相關(guān)特性全部利用起來(lái)。
      快速捕獲和功率控制對(duì)于CDMA衛(wèi)星系統(tǒng)的高效工作非常重要。快速捕獲用在話音激活
機(jī)制的間歇期之后，以及在Rake接收機(jī)中獲取急速變化的多徑成分。功控可減少用戶(hù)對(duì)星上
功率的要求從而增加系統(tǒng)容量。
4結(jié)束語(yǔ)
    從本文所作的探討可以看出，在衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中，CDMA和TDMA方式的采用各有其優(yōu)
越性，一時(shí)難以就教優(yōu)孰劣下結(jié)論。事實(shí)上，到底采用哪種多址聯(lián)接方式需要從多方面綜合
進(jìn)行考慮，如：通信容量的要求；衛(wèi)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(yè)務(wù)，并對(duì)業(yè)務(wù)量和網(wǎng)絡(luò)的不斷增長(zhǎng)有靈活的自適應(yīng)能力；與地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)接口
的要求；成本和經(jīng)濟(jì)效益；技術(shù)的先進(jìn)性和可實(shí)現(xiàn)性；能適應(yīng)技術(shù)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(shù)字衛(wèi)星移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展是未來(lái)衛(wèi)星移動(dòng)通信
的發(fā)展方向，21世紀(jì)，衛(wèi)星移動(dòng)通信將和其它通信手段一起，攜手步入個(gè)人通信的新時(shí)代。

摘自《無(wú)線電通信技術(shù)》