内容发布更新时间 : 2024/11/7 23:42:19星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

TDMA和CDMA第三代移动卫星通信系统主要技术比较

周林风、王东进

【摘要】本文讨论了TDMA和CDMA第三代移动卫星通信系统（即第三代移动通信系统中的卫星移动通信网）一些主要技术，并考虑了其面临的一些主要问题及可能的解决方案。

【关键调】 第三代移动通信系统 移动卫星通信系统 TDMA CDMA 1概述

第三代移动卫星通信系统的关键技术之一是接入技术的选择，在有限的频谱内增加系统容量。主要有两种候选方案：TDMA技术和CDMA技术。而FDMA技术随着数字通信技术的发展早已不单独使用，经常与TDMA或CDMA技术混合使用。在第二代移动卫星通信系统中，接入技术的不同已导致了两类不同的相互竞争的移动卫星通信系统的发展：Iridium、ICO（TDMA）；Globalstar、Odyssey（CDMA）。

ITU提出的在2000年建设第三代移动通信系统IMT－2000的卫星移动通信系统部分现已收到的6个提案中，既有TDMA的，也有CDMA的，还有TDMA和CDMA以及FDMA综合的，如：由ICO Global Communications公司主持的 ICOGlobal Communications系统（TDMA）；由ESA提出的SW－CDMA系统（空中接口基于地面的WCDMA技术）；由Iridium Operating LLC主持的INX系统（TDMA/CDMA／FDMA混合方式）；由ESA提出的SW—C/TDMA系统（DS－CDMA与TDMA混合方案）等。

各种提案的共同特点是：①全球覆盖；②小区切换；③支持多媒体业务，一般业务速率可达到144 kb/s；④支持电路数据业务和分组数据业务（接入Internet）等。

当然，这种对比并不是绝对的，有些方面对两者都适用。另外，由于篇幅所限，TDMA和CDMA系统的一些重要的共性技术本作探讨，如星间链路、对宽带业务的支持。名普勒频移抵消等。

2 TDMA技术

2.1 PRMA（分组预约多址接入）

现有的第二代数字移动通信系统大多已经采用了TDMA多址访问方式（如著名的GSM系统），如何在现有设备和技术上实现系统容量的增加和业务的综合是目前面临的现实而具体的问题。 1989年美国Bell实验室的D．J．Goodman等人为未来的蜂窝移动通信系统提出了一种多址协议一PRMA，该协议较成功地解决了基于TDMA方式的蜂窝移动通信系统的容量增加和业务综合等问题，因此它一经提出就受到了高度的重视，世界上许多的组织和机构都对它进行了深入的研究。

PRMA协议类似R－ALOHA，是TDMA和分槽 ALOHA协议的结合。采用 PRMA协议的蜂窝移动通信系统主要优点有：采用话音激活技术，性能较TDMA有较大的改善；具有软容量，即系统中用户数的增加超过设计值时仅造成性能的恶化；终端访问信道延迟时间小；可实现无缝隙的越区切换接续；具有分布式控制功能；可方便地与基于ATM的固定网互连。

在PRMA中，各载波有一帧结构，由若干个TS（时隙）组成，每个TS能承载一分组。TS和信道不是—一对应的，任何TS能承载任何信道的分组。各接收终端通过读取分组头识别出分组是否是传送给自己的。PRMA技术的目标是利用大多数业务内在的空闲时间。各TS并不像传统TDMA系统那样由某呼叫的全部时间所占用，而是可以被任何呼叫占用。

在前向信道（BSS至MS），BSS（Base StationSystem）将分组复用以TDM方式发送出去；各MS（MobileStation）读取分组头且只保留标记给自己的分组。 在反向信道（MS至BSS），采用与分槽ALOHA技术类似的方法，有新信息要发送的MS随机接入某可用TSn；MS通过读取由BSS广播的业务控制分组（其中有当前各TS的预约情况）知道该TS的可用性。如果MS a在可用TSn中发送的分组成功到达BSS而没有与其它分组发生碰撞，则BSS将TSn分配给MS a使用，直到在TSn上收到空闲信号为止。因此，从所有MS由业务控制分组告知TSn被分配的时刻起，MS a发送的分组不会碰撞。

在卫星环境下，由于卫星传播时延较大，PRMA有一较大缺陷。设Td为往返时延，则从MS发送分组时刻起，到所有MS被告知TS分配情况，需要2Td的

时间［如，在GEO（静止轨道）中，约有540m］。因此，MS必须至少等待2Td的时间才能开始无碰撞的分组传送。

PRMA在卫星环境的应用取决于Td、业务最大时延容限和业务差错率容限。因此，在某卫星环境下，可以将业务分为两类：PRMA兼容的业务和不兼容的业务。如，若使用GEO则语音业务不是PRMA兼容的；而若使用LEO（低轨道），则是PRMA兼容的。

实际上，在某卫星系统中，以上两种业务可以共存，此时PRMA技术仅用于PRMA兼容的呼叫，而PRMA不兼容的呼叫仍可用传统TDMA技术来处理，即在整个呼叫期间TS一直为其所用。而且，PRMA不兼容呼叫的MS可以利用呼叫中的空闲时间来传送其他PRMA兼容的呼叫（如，在GEO环境下，低速数据传送可以利用话音呼叫的空闲时间完成）。即使两者的目标FES（Fixed Earth Station）不同，也是可行的。

假设备载波每帧有S个TS，则传统TDMA每帧可提供S个信道，而PRMA可提供?ηS（η＞1）。其中η被称为PRMA效率因子。对的大小取决于分组丢失率容限、每帧TS数和帧长等参数。通过合理选择这些参数，η达1.5～1.7。因此，若假定各点波束业务量相同，则式（1）成立。其中河是卫星系统能提供的信道总数（假定无限可用功率）；C是可用载波教，等于可用带宽W与各载波带宽Wc之比； NC是非交叠的点波束簇数（点波束簇是为避免同信道干扰太大时同种载波不能再用的一组点波束的集合）。 N’＝ηsCNc（1）

式（1）表示出了带宽对系统容量的限制。功率对系统容量也有限制（此处不多作讨论）。

假定无限可用带宽时卫星系统可提供的可用信道数为N”，则卫星系统实际可提供的信道总数N＝min（N'，N''）。

2.2DCA（动态信道分配）

信道分配要解决的核心是如何将有限的信道资源高效地分配给用户，使系统达到最大的容量和最好的服务质量。信道分配方案分为两大类：FCA（固定信道分配）和DCA。