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TDMA和CDMA第三代移动卫星通信系统主要技术比较<2>
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TDMA和CDMA第三代移动卫星通信系统主要技术比较<2>
2.4 TDMA中的同步
实现上述无缝切换需解决的主要问题之一是返回键路与新BSS（FES）同步的初始捕获。
GSM中，在跟踪阶段，发送和接收有3TS＋TA（时间提前量，Timing Advnance）的时间
参差。其中3TS参差避免了MS的同时发送和接收，因此不需双工器；TA为MS发送提供正确的
BSS时钟同步。某MS的合适TA值由相应的BSS根据接收的突发信号与TS边缘的时间偏移计算，
并每隔一定时间发送至MS。显然TA介于2dmin/c和2dmax/c之间，其中d是MS与BSS间的距离，
c是光速。在初始捕获阶段（即呼叫建立或发生切换时），BSS必须根据MS发送的第一个突发
信号（呼叫建立情况下的随机接入突发信号，切换情况下的切换接入突发信号）确定TA的
初始值。对于这些突发信号，要求长的护卫时间来允许MS在不知其与BSS距离时接入BSS，显
然为了使MS可处于任意位置，这些护卫时间必须大于2（dmax一dmi）/c。在GSM中是0.252ms。
在卫星环境下，［dmin，dmax范围（其中d是MS与FES的距离）大于地面蜂窝网中的值。
因此，在跟踪阶段，更不可能去避免同时发送和接收，因此接收MS中须有双工器。同样地，
在初始捕获阶段，由于2（dmax-dmin)/c大于0.252m，第一个接人突发信号不再能在GSM TS
内提供。一种可能的解决办法是使用一个。ad hoc卫星随机接八载波，完全用于承载随机接
入突发信号，以非分槽ALOFLA方式由MS接入。同一随机接八载波可以由几个FES共享。
不幸的是，采用此种与GSM同步过程类似的方法以及对卫星系统的改进与无缝切换概念
相抵触。因为为了进行返回链路与新BSS（FES）同步的初始捕获，返回链路业务流有两个往
返时延的中断（第一个往返时延用于将切换接入突发信号发送至BSS（FES），第二个用于接
收初始TA值）。这一问题的一种解决方案（与PRMA环境相适应）是，以非分槽ALOHA而不是
分槽ALOHA方式发送第一个信息突发信号至新FES。显然，这种方案使得碰撞概率增加；另一
种解决方案（适合于GEO卫星系统）是，将MS和GPS终端综合在一起，以便各MS基于其实际位
置来计算其与BSS（FES）的实际距离。其距离偏差可由短护卫时间来补偿。
3 CDMA技术
3.1CDMA的改进
3.2 CDMA的C／I。监控技术
C／I。是参考信号功率与干扰谱密度（即热噪声密度和固有噪声密度等之和）的比值。
每个MS（FES）对所有的CDMA模块依次测量其当前C／I。值，寻找C／I。最高的模块。如果其
大于相应阈值（以下称之为C／I。门限），则MS（FES）认为在相应的CDMA模块中前向（返回）
业务信道是可用的；否则MS认为无CDMA模块有可用业务信道，呼叫建立过程失败。
由于众所周知的异步CDMA技术的故障弱化性能（即个别部件发生故障时，仍能工作，迫
性能下降），C／I。暂时低于C／I。门限是允许的。一定的传播时延引起的碰撞裁决就可引
起这种情况的发生。如，假定某CDMA模块当前的C／I。仅稍大于C／I。门限，仅能支持一个
额外呼叫；若此时有两个几乎同时的呼叫建立尝试，则在该CDMA模块中建立此两呼叫，导致
以上情况的发生。
3.3 CDMA中的软切换
由于CDMA的各小区均采用同一载频的天线系统，其间的区别仅仅是码序列不同，所以当
MS从一小区跨入另一小区时，不会发生频率切换，即不是硬切换而是软切换，因此在越区切
换时，通话者不会有任何感觉，对于数据传输也不会造成任何损害。
很显然，此种切换的实现需在相邻点波束中再用同一CDMA模块。
在负荷透明传输的情况下，某CDMA模块中的所有信号必须作为一个整体进行路由选择；
因此，该CDMA模块中的所有信号均选路至与该模块相对应的那一点波束。呼叫某MS（FES）的
各FES（MS）必须在与该点波束相对应的CDMA模块中发送，而其目的地 MS正处于漫游之中
（而目的地 FES是固定的）。必须清楚，这种安排不允许软切换，因为相邻点波束与不同的
CDMA模块相联系。
在负荷再生传输且具有星上处理器的情况下，某CDMA模块中的各信号可选路至与同一模
块的其他信号相独立的任一点波束。因此同一CDMA模块在所有相邻点波束中可有效再用，这
是因为，由于合理的星上选路，同一CDMA模块在不同的点波束上承载不同的信号（即，在某
点波束中，它只承载实际寻址至该点波束的信号）。此种安然允许实现软切换。事实上CDMA
模块的选择仅可在呼叫建立时进行；某CDMA模块中建立的呼叫在整个呼叫期间均保持在该模
块中，而不管呼叫中MS是否跨越该点波束。
在软切换可行的情况下，可引入宏分集概念。当呼叫进行中的MS想改变卫星小区时，该
MS可同时连到多个卫星小区上；该多个卫星小区的集合称为活动集。一般从一点波束转到另
一点波束的MS可与两个小区连接。在前向键路，由于使用Rake接收机，MS可将来自活动集中
的所有FES信号综合起来；同样地，在返回键路，与某MS的活动集中的卫星小区相关的不同
FES接收的信号也可以综合起来。
3.4与CDMA技术有关的其它直要问题
Rake接收机和干扰抑制器用于提高CDMA系统性能。Rake接收机可放在MS和FES中。多径分
量（其可代化组合）的数目等于Rake接收机中接收键的数目；而且，若使用软切换，Rake可
像上述那样使用。干扰抑制器可放在FES中的一组CDMA信号解调之后，以提高性能。事实上，
干扰抑制器首先解调最强的信号，然后从总信号中减去此信号，再解调次强的信号，依此类
推；这样，接收C／I。在每次减操作之后都增大（因为一部分固有噪声被抑制）。
采用异步CDMA时，不同CDMA信号到达接收机时对于其它信号具有随机时间偏移。然而，
至少在前向键路，可将FES发送的所有信号与一参考过发送的公用参考信号在chip、bit和fr
ame级同步起来。实现此全网同步的一种方法是各FES均设有一MS接收机，既接收自己的信号，
也接收参考站发送的参考信号；通过比较上述信号，各FES可以方便地调整其发送信号。这
种技术将CDMA码的自相关和互相关特性全部利用起来。
快速捕获和功率控制对于CDMA卫星系统的高效工作非常重要。快速捕获用在话音激活
机制的间歇期之后，以及在Rake接收机中获取急速变化的多径成分。功控可减少用户对星上
功率的要求从而增加系统容量。
4结束语
从本文所作的探讨可以看出，在卫星移动通信系统中，CDMA和TDMA方式的采用各有其优
越性，一时难以就教优孰劣下结论。事实上，到底采用哪种多址联接方式需要从多方面综合
进行考虑，如：通信容量的要求；卫星频带和功率的有效使用；相互连接能力的要求；便于
处理各种不同业务，并对业务量和网络的不断增长有灵活的自适应能力；与地面传输网接口
的要求；成本和经济效益；技术的先进性和可实现性；能适应技术和政治情况的变化；保密
性和抗干扰能力等。但可以肯定，大容量数字卫星移动通信技术的发展是未来卫星移动通信
的发展方向，21世纪，卫星移动通信将和其它通信手段一起，携手步入个人通信的新时代。
摘自《无线电通信技术》
2.4 TDMA中的同步
实现上述无缝切换需解决的主要问题之一是返回键路与新BSS（FES）同步的初始捕获。
GSM中，在跟踪阶段，发送和接收有3TS＋TA（时间提前量，Timing Advnance）的时间
参差。其中3TS参差避免了MS的同时发送和接收，因此不需双工器；TA为MS发送提供正确的
BSS时钟同步。某MS的合适TA值由相应的BSS根据接收的突发信号与TS边缘的时间偏移计算，
并每隔一定时间发送至MS。显然TA介于2dmin/c和2dmax/c之间，其中d是MS与BSS间的距离，
c是光速。在初始捕获阶段（即呼叫建立或发生切换时），BSS必须根据MS发送的第一个突发
信号（呼叫建立情况下的随机接入突发信号，切换情况下的切换接入突发信号）确定TA的
初始值。对于这些突发信号，要求长的护卫时间来允许MS在不知其与BSS距离时接入BSS，显
然为了使MS可处于任意位置，这些护卫时间必须大于2（dmax一dmi）/c。在GSM中是0.252ms。
在卫星环境下，［dmin，dmax范围（其中d是MS与FES的距离）大于地面蜂窝网中的值。
因此，在跟踪阶段，更不可能去避免同时发送和接收，因此接收MS中须有双工器。同样地，
在初始捕获阶段，由于2（dmax-dmin)/c大于0.252m，第一个接人突发信号不再能在GSM TS
内提供。一种可能的解决办法是使用一个。ad hoc卫星随机接八载波，完全用于承载随机接
入突发信号，以非分槽ALOFLA方式由MS接入。同一随机接八载波可以由几个FES共享。
不幸的是，采用此种与GSM同步过程类似的方法以及对卫星系统的改进与无缝切换概念
相抵触。因为为了进行返回链路与新BSS（FES）同步的初始捕获，返回链路业务流有两个往
返时延的中断（第一个往返时延用于将切换接入突发信号发送至BSS（FES），第二个用于接
收初始TA值）。这一问题的一种解决方案（与PRMA环境相适应）是，以非分槽ALOHA而不是
分槽ALOHA方式发送第一个信息突发信号至新FES。显然，这种方案使得碰撞概率增加；另一
种解决方案（适合于GEO卫星系统）是，将MS和GPS终端综合在一起，以便各MS基于其实际位
置来计算其与BSS（FES）的实际距离。其距离偏差可由短护卫时间来补偿。
3 CDMA技术
3.1CDMA的改进
3.2 CDMA的C／I。监控技术
C／I。是参考信号功率与干扰谱密度（即热噪声密度和固有噪声密度等之和）的比值。
每个MS（FES）对所有的CDMA模块依次测量其当前C／I。值，寻找C／I。最高的模块。如果其
大于相应阈值（以下称之为C／I。门限），则MS（FES）认为在相应的CDMA模块中前向（返回）
业务信道是可用的；否则MS认为无CDMA模块有可用业务信道，呼叫建立过程失败。
由于众所周知的异步CDMA技术的故障弱化性能（即个别部件发生故障时，仍能工作，迫
性能下降），C／I。暂时低于C／I。门限是允许的。一定的传播时延引起的碰撞裁决就可引
起这种情况的发生。如，假定某CDMA模块当前的C／I。仅稍大于C／I。门限，仅能支持一个
额外呼叫；若此时有两个几乎同时的呼叫建立尝试，则在该CDMA模块中建立此两呼叫，导致
以上情况的发生。
3.3 CDMA中的软切换
由于CDMA的各小区均采用同一载频的天线系统，其间的区别仅仅是码序列不同，所以当
MS从一小区跨入另一小区时，不会发生频率切换，即不是硬切换而是软切换，因此在越区切
换时，通话者不会有任何感觉，对于数据传输也不会造成任何损害。
很显然，此种切换的实现需在相邻点波束中再用同一CDMA模块。
在负荷透明传输的情况下，某CDMA模块中的所有信号必须作为一个整体进行路由选择；
因此，该CDMA模块中的所有信号均选路至与该模块相对应的那一点波束。呼叫某MS（FES）的
各FES（MS）必须在与该点波束相对应的CDMA模块中发送，而其目的地 MS正处于漫游之中
（而目的地 FES是固定的）。必须清楚，这种安排不允许软切换，因为相邻点波束与不同的
CDMA模块相联系。
在负荷再生传输且具有星上处理器的情况下，某CDMA模块中的各信号可选路至与同一模
块的其他信号相独立的任一点波束。因此同一CDMA模块在所有相邻点波束中可有效再用，这
是因为，由于合理的星上选路，同一CDMA模块在不同的点波束上承载不同的信号（即，在某
点波束中，它只承载实际寻址至该点波束的信号）。此种安然允许实现软切换。事实上CDMA
模块的选择仅可在呼叫建立时进行；某CDMA模块中建立的呼叫在整个呼叫期间均保持在该模
块中，而不管呼叫中MS是否跨越该点波束。
在软切换可行的情况下，可引入宏分集概念。当呼叫进行中的MS想改变卫星小区时，该
MS可同时连到多个卫星小区上；该多个卫星小区的集合称为活动集。一般从一点波束转到另
一点波束的MS可与两个小区连接。在前向键路，由于使用Rake接收机，MS可将来自活动集中
的所有FES信号综合起来；同样地，在返回键路，与某MS的活动集中的卫星小区相关的不同
FES接收的信号也可以综合起来。
3.4与CDMA技术有关的其它直要问题
Rake接收机和干扰抑制器用于提高CDMA系统性能。Rake接收机可放在MS和FES中。多径分
量（其可代化组合）的数目等于Rake接收机中接收键的数目；而且，若使用软切换，Rake可
像上述那样使用。干扰抑制器可放在FES中的一组CDMA信号解调之后，以提高性能。事实上，
干扰抑制器首先解调最强的信号，然后从总信号中减去此信号，再解调次强的信号，依此类
推；这样，接收C／I。在每次减操作之后都增大（因为一部分固有噪声被抑制）。
采用异步CDMA时，不同CDMA信号到达接收机时对于其它信号具有随机时间偏移。然而，
至少在前向键路，可将FES发送的所有信号与一参考过发送的公用参考信号在chip、bit和fr
ame级同步起来。实现此全网同步的一种方法是各FES均设有一MS接收机，既接收自己的信号，
也接收参考站发送的参考信号；通过比较上述信号，各FES可以方便地调整其发送信号。这
种技术将CDMA码的自相关和互相关特性全部利用起来。
快速捕获和功率控制对于CDMA卫星系统的高效工作非常重要。快速捕获用在话音激活
机制的间歇期之后，以及在Rake接收机中获取急速变化的多径成分。功控可减少用户对星上
功率的要求从而增加系统容量。
4结束语
从本文所作的探讨可以看出，在卫星移动通信系统中，CDMA和TDMA方式的采用各有其优
越性，一时难以就教优孰劣下结论。事实上，到底采用哪种多址联接方式需要从多方面综合
进行考虑，如：通信容量的要求；卫星频带和功率的有效使用；相互连接能力的要求；便于
处理各种不同业务，并对业务量和网络的不断增长有灵活的自适应能力；与地面传输网接口
的要求；成本和经济效益；技术的先进性和可实现性；能适应技术和政治情况的变化；保密
性和抗干扰能力等。但可以肯定，大容量数字卫星移动通信技术的发展是未来卫星移动通信
的发展方向，21世纪，卫星移动通信将和其它通信手段一起，携手步入个人通信的新时代。
摘自《无线电通信技术》
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