劉雯

摘要 MF-TDMA多頻時分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有靈活的接入和交換能力，高效的衛(wèi)星資源利用率和網(wǎng)絡擴展能力，可以較好地滿足中速率節(jié)點間以及以數(shù)據(jù)業(yè)務為主的用戶間組網(wǎng)通信。但在實際應用中，受應用場景、站型混合配置、站型兼容等條件的限制，MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)內各站型的變頻鏈路往往多種多樣，頻率參數(shù)的配置復雜度很高，所以對參數(shù)配置的專業(yè)性要求較高，在業(yè)務站逐一配置難度非常大。本研究旨在克服這些不足，提供了一種實現(xiàn)簡單、高效、可靠性高、實用性強的頻率控制方法。

【關鍵詞】MF-TDMA 頻率控制

MF-TDMA是一種基于頻分和時分相結合的二維多址方式，通過在多個載波中設置不同載波速率的方式，支持多種類型地球站間混合組網(wǎng)通信。缺點是在實際應用中，系統(tǒng)建設和規(guī)劃時往往不能保證整個系統(tǒng)中所有業(yè)務站型的配置一致，系統(tǒng)內各站型的變頻鏈路往往多種多樣，頻率參數(shù)的配置復雜度很高。

本文介紹了一種MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)異構站型頻率控制的方法，通過頻率搬移、頻域參數(shù)自適應映射等方法，實現(xiàn)了不同頻段的終端、不同變頻參數(shù)的站型之間的組網(wǎng)通信和全網(wǎng)頻率參數(shù)的統(tǒng)一管理。

1 MF-TDMA系統(tǒng)頻率控制相關概念

1.1 上下行頻差補償

MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)中包含中心站和業(yè)務站兩種站型;中心站為全網(wǎng)提供定時基準和頻率基準，并對全部業(yè)務站進行管理。上下行頻差補償值是指本站上下行變頻鏈的頻差值與中心站上下行變頻鏈的頻差值之差。全網(wǎng)各業(yè)務站在加入多頻時分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)前，在業(yè)務站的信道終端內設置本站的上下行頻差補償值。

1.2 網(wǎng)絡頻率規(guī)劃

工作載波包含主載波和業(yè)務載波，全網(wǎng)的頻率參數(shù)是指各個工作載波在中心站信道終端的接收頻率和發(fā)送頻率。網(wǎng)絡的頻率規(guī)劃是指本網(wǎng)絡中的各個工作載波在衛(wèi)星上行鏈路和下行鏈路中占用的頻率值。全網(wǎng)的頻率參數(shù)根據(jù)網(wǎng)絡頻率規(guī)劃生成，各載波的接收頻率為該載波頻率的規(guī)劃值減去中心站下行鏈路的變頻頻差，各載波的發(fā)送頻率為該載波頻率規(guī)劃值減去中心站上行鏈路的變頻頻差。網(wǎng)絡的頻率規(guī)劃是指本網(wǎng)絡中的各個工作載波在衛(wèi)星上行鏈路和下行鏈路中占用的頻率值。中心站根據(jù)網(wǎng)絡的頻率規(guī)劃和本站的上行、下行變頻鏈參數(shù)，生成全網(wǎng)頻率參數(shù)。中心站將全網(wǎng)頻率參數(shù)封裝在參考突發(fā)數(shù)據(jù)中，并在主載波中發(fā)送參考突發(fā)數(shù)據(jù)。

1.3 參考突發(fā)

主載波是指中心站發(fā)送全網(wǎng)參數(shù)和定時信息時使用的載波，參考突發(fā)是中心站在主載波頻率上發(fā)送的一種突發(fā)信號，用于傳輸全網(wǎng)定時信息、管理信息和全網(wǎng)參數(shù)。一個參考突發(fā)中無法容納要傳輸?shù)男畔r，可將要傳輸?shù)男畔⒃诙鄠€參考突發(fā)中分段下發(fā)。系統(tǒng)抗截獲要求高時，參考突發(fā)不定期發(fā)送，抗截獲要求低時，參考突發(fā)定期發(fā)送。

參考在衛(wèi)星通信幀結構中的位置如圖1所示。

1.4 入網(wǎng)參數(shù)和全網(wǎng)參數(shù)

入網(wǎng)參數(shù)指業(yè)務站信道終端捕獲參考突發(fā)直到入網(wǎng)過程中需要配置的參數(shù)，包括參考突發(fā)的接收頻率、速率和編碼參數(shù)，還包括中心站地址、網(wǎng)絡標識參數(shù)，其中參考突發(fā)的接收頻率是指業(yè)務站信道終端接收參考突發(fā)的頻率;全網(wǎng)頻率參數(shù)從全網(wǎng)參數(shù)中提取，全網(wǎng)參數(shù)分段下發(fā)時，先合成全網(wǎng)參數(shù)，再提取全網(wǎng)頻率參數(shù)。

2 頻率控制流程設計

對MF-TDNA衛(wèi)星通信系統(tǒng)異構站型的頻率控制流程可大致分為兩個階段：中心站根據(jù)網(wǎng)絡的頻率規(guī)劃生成全網(wǎng)頻率參數(shù);業(yè)務站接收全網(wǎng)頻率參數(shù)后計算頻率補償值，修正全網(wǎng)頻率參數(shù)，網(wǎng)內的異構站型自動實現(xiàn)頻率補償功能，完成全網(wǎng)頻率控制過程。

第一階段主要涉及到中心站的對頻率參數(shù)的規(guī)劃生成。全網(wǎng)各業(yè)務站在加入MF-TDMA系統(tǒng)前，可以在業(yè)務站的信道終端內設置本站的上下行頻差補償值。中心站MF-TDMA系統(tǒng)中心站根據(jù)網(wǎng)絡的頻率規(guī)劃和本站的上行、下行變頻鏈參數(shù)生成全網(wǎng)頻率參數(shù)，并將全網(wǎng)頻率參數(shù)封裝在參考突發(fā)數(shù)據(jù)中，在主載波中發(fā)送。如圖2所示。

第二階段，業(yè)務站方面，在業(yè)務站的信道終端上設置入網(wǎng)參數(shù)，捕獲中心站發(fā)送的參考突發(fā)數(shù)據(jù)，并從參考突發(fā)數(shù)據(jù)中提取全網(wǎng)頻率參數(shù)并利用入網(wǎng)參數(shù)中的參考突發(fā)接收頻率和全網(wǎng)頻率參數(shù)中的主載波頻率計算本站的下行頻率補償值。業(yè)務站信道終端利用本站下行頻率補償值和本站上下行頻差補償值計算上行頻率補償值，并根據(jù)上行頻率補償值和下行頻率補償值，修正從參考突發(fā)數(shù)據(jù)中提取的全網(wǎng)頻率參數(shù)，最后使用修正后的全網(wǎng)頻率參數(shù)，在多頻時分多址衛(wèi)星通信網(wǎng)絡中進行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，完成MF-TDMA衛(wèi)星組網(wǎng)通信的頻率控制。

3 實施過程

本方法在實施過程中采用全網(wǎng)頻率參數(shù)自動下發(fā)技術完成頻率參數(shù)的下發(fā)，并采用業(yè)務站自動計算和補償技術完成了全網(wǎng)頻率的一致性控制。能夠在業(yè)務站操作人員無感的狀態(tài)下完成異構站型的參數(shù)配置和切換過程。

具體實施方式如下：

全網(wǎng)各業(yè)務站在加入多頻時分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)前，在業(yè)務站的信道終端內設置本站的上下行頻差補償值;中心站根據(jù)網(wǎng)絡的頻率規(guī)劃和本站的上行、下行變頻鏈參數(shù)，生成全網(wǎng)頻率參數(shù)，將全網(wǎng)頻率參數(shù)封裝在參考突發(fā)數(shù)據(jù)中作為全網(wǎng)參數(shù)的一部分，在主載波中發(fā)送參考突發(fā)數(shù)據(jù)。

在業(yè)務站的信道終端上配置入網(wǎng)參數(shù)，捕獲中心站發(fā)送的參考突發(fā)數(shù)據(jù)，并從參考突發(fā)數(shù)據(jù)中提取全網(wǎng)頻率參數(shù)。業(yè)務站信道終端提取全網(wǎng)頻率參數(shù)后，利用入網(wǎng)參數(shù)中的參考突發(fā)接收頻率和全網(wǎng)頻率參數(shù)中的主載波接收頻率計算本站的下行頻率補償值。業(yè)務站信道終端利用本站下行頻率補償值和本站上下行頻差補償值計算上行頻率補償值。業(yè)務站信道終端根據(jù)上行頻率補償值和下行頻率補償值，修正從參考突發(fā)中提取的全網(wǎng)頻率參數(shù)，生成修正后的全網(wǎng)頻率參數(shù)。全網(wǎng)頻率參數(shù)中的所有載波的發(fā)送頻率利用上行頻率補償值進行修正，所有接收頻率利用下行頻率補償值進行修正。業(yè)務站信道終端使用修正后的全網(wǎng)頻率參數(shù)，在多頻時分多址衛(wèi)星通信網(wǎng)絡中進行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。完成多頻時分多址衛(wèi)星組網(wǎng)通信的頻率控制。

4 結束語

與現(xiàn)有技術相比，本文介紹的異構站型頻率控制方法優(yōu)勢在于利用了參數(shù)下發(fā)的方式實現(xiàn)了系統(tǒng)頻率規(guī)劃的全網(wǎng)分發(fā)，并利用了MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點實現(xiàn)了異構站型統(tǒng)一頻率配置和頻率參數(shù)自動生成，所以本方法能夠在不增加業(yè)務站配置復雜度的基礎上，完成異構站型的頻率統(tǒng)一控制。并且具有用戶對變頻鏈差異無感、設備使用簡單等優(yōu)點，特別適用于頻率參數(shù)不同的站型之間進行MF-TDMA衛(wèi)星組網(wǎng)通信。

參考文獻

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