劉雯

摘要 MF-TDMA多頻時(shí)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(luò)擴(kuò)展能力，可以較好地滿足中速率節(jié)點(diǎn)間以及以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的用戶間組網(wǎng)通信。但在實(shí)際應(yīng)用中，受應(yīng)用場(chǎng)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(nèi)各站型的變頻鏈路往往多種多樣，頻率參數(shù)的配置復(fù)雜度很高，所以對(duì)參數(shù)配置的專業(yè)性要求較高，在業(yè)務(wù)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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、高效、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)的頻率控制方法。

【關(guān)鍵詞】MF-TDMA 頻率控制

MF-TDMA是一種基于頻分和時(shí)分相結(jié)合的二維多址方式，通過(guò)在多個(gè)載波中設(shè)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(diǎn)是在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)建設(shè)和規(guī)劃時(shí)往往不能保證整個(gè)系統(tǒng)中所有業(yè)務(wù)站型的配置一致，系統(tǒng)內(nèi)各站型的變頻鏈路往往多種多樣，頻率參數(shù)的配置復(fù)雜度很高。

本文介紹了一種MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)異構(gòu)站型頻率控制的方法，通過(guò)頻率搬移、頻域參數(shù)自適應(yīng)映射等方法，實(shí)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(guān)概念

1.1 上下行頻差補(bǔ)償

MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)中包含中心站和業(yè)務(wù)站兩種站型;中心站為全網(wǎng)提供定時(shí)基準(zhǔn)和頻率基準(zhǔn)，并對(duì)全部業(yè)務(wù)站進(jìn)行管理。上下行頻差補(bǔ)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(wù)站在加入多頻時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)前，在業(yè)務(wù)站的信道終端內(nèi)設(shè)置本站的上下行頻差補(bǔ)償值。

1.2 網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃

工作載波包含主載波和業(yè)務(wù)載波，全網(wǎng)的頻率參數(shù)是指各個(gè)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(luò)的頻率規(guī)劃是指本網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)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(luò)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(luò)的頻率規(guī)劃是指本網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)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(luò)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(shí)信息時(shí)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(hào)，用于傳輸全網(wǎng)定時(shí)信息、管理信息和全網(wǎng)參數(shù)。一個(gè)參考突發(fā)中無(wú)法容納要傳輸?shù)男畔r(shí)，可將要傳輸?shù)男畔⒃诙鄠€(gè)參考突發(fā)中分段下發(fā)。系統(tǒng)抗截獲要求高時(shí)，參考突發(fā)不定期發(fā)送，抗截獲要求低時(shí)，參考突發(fā)定期發(fā)送。

參考在衛(wèi)星通信幀結(jié)構(gòu)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(wù)站信道終端捕獲參考突發(fā)直到入網(wǎng)過(guò)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(luò)標(biāo)識(shí)參數(shù)，其中參考突發(fā)的接收頻率是指業(yè)務(wù)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(shí)，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(shè)計(jì)

對(duì)MF-TDNA衛(wèi)星通信系統(tǒng)異構(gòu)站型的頻率控制流程可大致分為兩個(gè)階段：中心站根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的頻率規(guī)劃生成全網(wǎng)頻率參數(shù);業(yè)務(wù)站接收全網(wǎng)頻率參數(shù)后計(jì)算頻率補(bǔ)償值，修正全網(wǎng)頻率參數(shù)，網(wǎng)內(nèi)的異構(gòu)站型自動(dòng)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償功能，完成全網(wǎng)頻率控制過(guò)程。

第一階段主要涉及到中心站的對(duì)頻率參數(shù)的規(guī)劃生成。全網(wǎng)各業(yè)務(wù)站在加入MF-TDMA系統(tǒng)前，可以在業(yè)務(wù)站的信道終端內(nèi)設(shè)置本站的上下行頻差補(bǔ)償值。中心站MF-TDMA系統(tǒng)中心站根據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(wù)站方面，在業(yè)務(wù)站的信道終端上設(shè)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(jì)算本站的下行頻率補(bǔ)償值。業(yè)務(wù)站信道終端利用本站下行頻率補(bǔ)償值和本站上下行頻差補(bǔ)償值計(jì)算上行頻率補(bǔ)償值，并根據(jù)上行頻率補(bǔ)償值和下行頻率補(bǔ)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(shí)分多址衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)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(shí)施過(guò)程

本方法在實(shí)施過(guò)程中采用全網(wǎng)頻率參數(shù)自動(dòng)下發(fā)技術(shù)完成頻率參數(shù)的下發(fā)，并采用業(yè)務(wù)站自動(dòng)計(jì)算和補(bǔ)償技術(shù)完成了全網(wǎng)頻率的一致性控制。能夠在業(yè)務(wù)站操作人員無(wú)感的狀態(tài)下完成異構(gòu)站型的參數(shù)配置和切換過(guò)程。

具體實(shí)施方式如下：

全網(wǎng)各業(yè)務(wù)站在加入多頻時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)前，在業(yè)務(wù)站的信道終端內(nèi)設(shè)置本站的上下行頻差補(bǔ)償值;中心站根據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(wù)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(jì)算本站的下行頻率補(bǔ)償值。業(yè)務(wù)站信道終端利用本站下行頻率補(bǔ)償值和本站上下行頻差補(bǔ)償值計(jì)算上行頻率補(bǔ)償值。業(yè)務(wù)站信道終端根據(jù)上行頻率補(bǔ)償值和下行頻率補(bǔ)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(bǔ)償值進(jìn)行修正，所有接收頻率利用下行頻率補(bǔ)償值進(jìn)行修正。業(yè)務(wù)站信道終端使用修正后的全網(wǎng)頻率參數(shù)，在多頻時(shí)分多址衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。完成多頻時(shí)分多址衛(wèi)星組網(wǎng)通信的頻率控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本文介紹的異構(gòu)站型頻率控制方法優(yōu)勢(shì)在于利用了參數(shù)下發(fā)的方式實(shí)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(diǎn)實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)站型統(tǒng)一頻率配置和頻率參數(shù)自動(dòng)生成，所以本方法能夠在不增加業(yè)務(wù)站配置復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，完成異構(gòu)站型的頻率統(tǒng)一控制。并且具有用戶對(duì)變頻鏈差異無(wú)感、設(shè)備使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于頻率參數(shù)不同的站型之間進(jìn)行MF-TDMA衛(wèi)星組網(wǎng)通信。

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