卫星通信第3和4章.docx

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卫星通信第3和4章

一、填空题。

1．按划分对象不同，卫星通信中应用的基本多址方式有：

（）、（）、（）和（）四种。

答案：

频分多址、时分多址、码分多址和空分多址。

2．多路复用在通信过程中都包含有多个信号的————、————和————这三个过程。

答案：

复合、传输和分离。

3．信道分配技术分为————和————两种方式。

答案：

预分配（PA）方式、按需分配（DA）方式。

4．在TDMA系统中，————、————和————等技术都是十分重要的。

答案：

载波同步、时钟同步和分帧同步。

5．分帧同步的方法也分为————和————两种。

答案：

开环式分帧同步、闭环式分帧同步。

6．非线性放大器的影响分为————、————、————和————。

答案：

交调干扰、频谱扩展、信号抑制和调制交换。

7．用于通信业务的TDMA地球站，主要包含————、————和————等三部分设备。

答案：

TDMA终端、地面接口和信道终端。

8．TDMA系统的同步分为————、————两方面的内容。

答案：

初始捕捉、分帧同步。

9．实现CDMA方式的基本技术是————。

答案：

扩频技术。

10．时分多址（TDMA）方式分配给各地球站的不是特定的————，而是一个制定的————。

答案：

频带、时隙。

二、判断题。

1．频分多址是一种按规定时隙分配给各地球站的多址通信方式。

（X）

2．频分多址是卫星通信多址技术中的一种最复杂、应用最广泛的多址技术。

（X）简单

3．用于卫星转发器和地球站发射机的高功率行波管放大器（TWTA）是非线性放大器。

（√）

4．频谱扩展通常是指已调制载波经非线性放大器放大后，在输入信号主频谱内测也出现信号频率成份。

（X）外测

5．在一个卫星通信系统中，往往没有大、小站同时工作的情况。

（X）有

6．交扰调制是FDMA方式中的一个突出问题，而这种方式又是目前在广泛使用的多址方式。

（√）

7．扩散信号的电平不能自动地随多路电话信号的电平变化。

（X）能

8．时分多址（TDMA）方式分配给各地球站的是特定的频带（X）不是

9．TDMA系统的帧结构主要包括同步分帧（也称基准分帧）（RB）和数据（业务）分帧（DB）两部分。

（√）

10．采用CDMA方式联接时，各地球站所发射的信号都在同一频带内工作。

（√）

三、名词解释。

1．初始捕捉。

答案：

就是使射频分帧准确的进入所指定时隙的过程。

2．分帧同步。

答案：

是指分帧完成初始捕捉后，为了使各地球站发送的分帧保持在TDMA帧内所规定的时隙上，而进行得分帧发送定时控制。

3．预约方式多址联接技术

答案：

是企图最大限度地减少或消除随机因素，避免发送竞争所带来的对信道资源的无秩序争夺，使系统能按各地球站的实际业务需要合理地分配信道。

4．预分配（PA）方式

答案：

在预分配的卫星通信系统中，卫星信道是预先分配给各地球站的。

其中，特别把在使用过程中不再变动的预分配称为固定预分配方式，相反，对应于每日通信业务量的变化而在使用过程中不断改变的预分配称为动态预分配方式。

5．按需分配（DA）方式

答案：

这种方式是把所有信道归各站所公有，信道的分配是根据各地球站提出申请而临时决定的。

6．交调干扰

答案：

在FDMA卫星通信系统中，最大的问题是卫星转发处于多载波工作状态，当多载波通过TWTA放大时，由于TWTA的非线性而产生各种组合频率成份。

当这些组合频率成分一旦落入通道内，便会造成对有用信号的干扰，这种干扰称为交调干扰。

7．频谱扩展

答案：

通常是指已调载波经非线性放大器放大后，在输入信号主频谱外测也出现信号频谱成份。

8．空分多址方式

答案：

空分多址（SDMA）方式是按空间划分联接方式的简称。

它是利用具有多波束天线的卫星来实现。

9．SCPC方式

答案：

SCPC方式是每载波单路的FDMA方式，它既可以采用固定预分配路线方式，也可以采用按需分配路线方式。

10．SPADE方式

答案：

这是一种按需分配SCPC方式，即SCPC/PCM/DA/FDMA方式，简称SPADE方式。

11．仙农编码定理：

对于一个给定的有扰信道，它有极限的信息传输能力C，只要信息速率不超过这个极限信道容量，则一定存在一种编译码方法，使得译码差错概率Pe随码长N的增加，按指数下降至任意小值，即

其中，E（R）是大于零的误差函数，它是编码器输入速率R和信息传输能力C的函数。

四、简答题。

1．TDMA方式有哪些特点？

答：

（1）属于“间歇”通信方式，而不同于一般的连续通信。

（2）是一种无交调多址连接方式。

（3）是一种数字通信方式。

2．多址方式的分类

答：

（1）频分多址（FDMA）

（2）时分多址（TDMA）

（3）码分多址（CDMA）

（4）空分多址（SDMA）

3．信道分配技术

答：

目前信道分配技术大致有以下两种，即预分配方式和按需分配方式。

预分配方式：

指在预分配的卫星通信系统中，卫星信道是预先分配给各地球站的。

其中，特别把在使用过程中不再变动的预分配称为固定预分配方式，相反，对应于每日通信业务量的变化而在使用过程中不断改变的预分配称为动态预分配方式。

按需分配方式：

这种方式是把所有信道归各站所公有，信道的分配是根据各地球站提出申请而临时决定的。

4．非线性放大器的影响

答：

已调载波经非线性放大器放大会产生各种失真，从而使信号质量恶化。

特别是在FDMA方式中，卫星转发器的TWTA同时放大多个不同频率的载波时，会对系统的性能产生以下不良影响：

（1）交调干扰；

（2）信号频谱扩展；

（3）信号抑制现象；

（4）调制变换。

5．减少交调产物的方法

答：

（1）控制各载波中心频率的间隔，合理的分配不同幅度、不同容量的载波位置；

（2）加能量扩散信号；

（3）对上行线路的载波功率进行控制以及合理地选择行波管的工作点。

6．分帧同步包括的内容

答：

所谓分帧同步包括两方面的内容：

（1）何时发射分帧脉冲，即分帧的初始捕捉；

（2）如何使分帧稳定地工作，即分帧的同步（跟踪）。

7．CDMA方式的典型的扩频技术

答：

（1）直接序列（DS）方式，这种方式比较简单、易于实现、适宜于低速数据传输；

（2）跳频（FH）方式，它要采用多个载波频率，频谱扩展是通过使载波频率按伪随即序列的对应模式跳变实现的；

（3）跳时（TH）方式，是它通过扩频用的伪随即码使载波断续以实现频谱扩展的一种方式；

（4）组合扩频方式，是把两种以上的扩频方式组合起来使用的方式，其系统处理增益是各扩频方式处理增益的乘积，可见，能使系统获得大的处理增益是这种组合方式的特点。

8．伪随即序列地址码的选择原则

答：

（1）要有良好的自相关特性和互相关特性，最好有近似白噪声那样的相关特性；

（2）选用的地址码族中，所含有的可用码序列的数量应足够地多，使系统的通信容量不受地址码数量的限制；

（3）码序列的周期应有足够的长度，以提供必要的处理增益。

（4）要有尽可能短的接入时间，即地址码的初始捕捉时间要短，且容易捕捉与同步；

（5）地址码的实现应力求简便；

（6）地址码的频谱分布应尽量地宽，而且均匀。

9．CDMA通信系统的性能指标

答：

主要包括

（1）抗干扰能力；

（2）多址工作能力；

（3）系统效率；

（4）误码率。

10．卫星通信数据传输与交换的特性

答：

（1）由于数据可以非实时地传输，为了可靠、有效地提供通信业务，在通信时，可以先把整个数据进行分组，然后传输，最后在接收点再将各数据分组装配合并。

（2）对于短而高速的突发数据，由于发送时间往往是随即的，因此，不能像话务那样，连续使用信道；

（3）由于突发式传送数据的数据率可能很高（如数千比特/秒），不传送时的数据率为零。

因此，其峰值传送率与平均传送率相差很远，其比值有时高达几千，其规律与话音信道相比是根本不同的。

一般地说，比值越大，信道利用率越低；

（4）数据业务的种类繁多，如数据终端之间的通信，人机对话，文本检索和大容量的数据传输系统；

（5）数据卫星通信网的一般特性是具有大量的低成本的小型地球站，利用卫星信道的广播性质可构成完全连接的信息网。

11．卫星分组通信网的联接方式

答：

卫星分组通信网的联接方式大体可分为：

（1）固定分配联接；

（2）随即联接；

（3）预约联接。

其中固定分配联接方式是和一般预分配TDMA方式相同的多址方式。

12．什么是延时锁定跟踪环？

答：

答题要点

基带信号直接加到中频环路上，使其与本地产生的PN序列的超前、滞后型式相乘。

两条通路相减后的差信号用来控制VCO码钟，实现本地PN序列对输入码序列的跟踪。

13．TDMA的帧同步中控制帧同步的方法

答：

答题要点

（1）星载定时，以卫星上切换电路的状态为基准，所有地球站都按照它来同步。

（2）地球定时，由基准地球站控制星上的切换电路，而其它的地球站受它控制。

14．SCPC方式的有点

答：

这是一种按需分配SCPC方式，即SCPC/PCM/DA/FDMA方式，简称SPADE方式。

SCPC方式式每载波单路的FDMA方式，它即可以采用固定预分配线路方式，也可以采用按需分配线路方式。

这种方式对话音线路可以使用话音激活技术，具有更有效利用卫星转发器的优点。

因此，适用于包含大量小业务量的地球站共用一个卫星转发器的系统。

15．分帧同步的方法有哪几种？

分别加以说明。

答：

分帧同步的方法分为开环式同步和闭环式同步两种：

（1）开环式分帧同步

这种方法也是基于对卫星位置进行测量或推算估计，求出地球站与卫星间的距离来决定分帧的发射时间（从接收到基准分帧到送出本站分帧的这段时间）。

（2）闭环式分帧同步

这种同步是通过由本站发出并经卫星发回的分帧与基准分帧进行比较，检出接收定时差来控制发射分帧定时，使分帧稳定地在时隙内工作。

16．TDMA帧结构中帧的报头结构分为几部分？

答：

他一般包括：

（1）保护时间；

（2）联络信道时间；

（3）管理信道时间；

（4）勤务信道时间。

17．一般基准分帧中的信令时间有几部分？

答：

（1）联络指令时间（tR），在各地面站之间往返传送联络指令，该指令信息即可以是话音也可以是数据；

（2）管理指令时间（tM），用于基准站向业务站发射管理指令，譬如，更改各站间业务分帧的长度和位置排列，把检测或控制信息发送给各业务站；

（3）发射定时时间（tT），把捕捉和同步信息传送给各业务站，使各站发射的分帧准确进入卫星转发器所指定的时隙内。

18．业务分帧中的信令时间由几部分组成？

答：

有两部分

（1）联络指令时间（tR），它与基准分帧中的联络指令相同；

（2）勤务指令时间（tc），把业务站的情况传送给基准站，或者将其他信息（如丢失独特码的告警信息）传给其他业务站。

19．按划分的对象不同，卫星通信中应用的基本多址方式有那几种？

分别做将要说明。

答：

1）频分多址（FDMA）：

把卫星占用的频带按频率高低划分给个地球站的一种多址联接方式；

2）时分多址（TDMA）：

按规定时隙分配给各地球站的多址联接方式；

3）码分多址（CDMA）：

在这种多址方式中，分别给各地球站分配一个特殊的地址编码，以扩展频谱带宽，使网内的各地球站可以同时占用转发器的全部频带发送信号，而没有时间和频率的限制（可以互相重叠）；

4）空分多址（SDMA）：

在卫星上装有多副窄波束天线，把这些指向不同区域的天线波束分配给各对应区域的地球站，通信卫星上的路径选择功能向各自的目的地发射信号。

20.简述仙农编码定理，并说明其内涵。

答：

仙农编码定理：

对于一个给定的有扰信道，它有极限的信息传输能力C，只要信息速率不超过这个极限信道容量，则一定存在一种编译码方法，使得译码差错概率Pe随码长N的增加，按指数下降至任意小值，即

其中，E（R）是大于零的误差函数，它是编码器输入速率R和信息传输能力C的函数。

内涵：

上述定理说明，在实际通信中，数字信息通过有扰信道传输后，尽管存在差错，而且在不同的应用场合用户对差错的要求也可能不同。

但只要使用适当的编码方法，这些差错是一定能按用户要求进行纠正的。

这对于卫星通信来说，很有实际意义。

五、利用分帧长度最短的编排方法，对已知的某个3*3交换矩阵进行编排，已知矩阵为：

4

9

2

3

5

7

8

1

6

解：

因为该3*3交换矩阵的每行的通信量都相等（都为15），所以选取哪行作为临界行都可以。

因此可以选取第2行为临界行进行第一次的编排，即

（二）对D2重复进行同样步骤，可得第2个分帧的编排：

继续编排：

再继续：

所以，最终结果为：

那么，TDMA帧内各波束区域的收发分帧编排为：

或者

所以，最终结果为：

那么，TDMA帧内各波束区域的收发分帧编排为：

利用分帧长度最短的编排方法，对已知的某个3*3交换矩阵进行编排，已知矩阵为：

5

1

5

4

3

4

2

7

2

解：

因为该3*3交换矩阵的每行的通信量都相等（都为11），所以选取哪行作为临界行都可以。

因此可以选取第2行为临界行进行第一次的编排，即

（二）对D2重复进行同样步骤，可得第2个分帧的编排：

继续编排：

再继续：

所以，最终结果为：

那么，TDMA帧内各波束区域的收发分帧编排为：