寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)RSM-A空中接口設(shè)計(jì)(三)

馮少棟 秦長(zhǎng)路 徐志平

下行鏈路設(shè)計(jì)

1、下行鏈路超幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

下行鏈路超幀結(jié)構(gòu)如圖1所示，每個(gè)超幀以導(dǎo)頻時(shí)隙中的偽隨機(jī)序列作為起始，每一超幀中只包含一個(gè)周期的偽隨機(jī)序列。衛(wèi)星保持著一個(gè)ToD(Time ofDay)計(jì)數(shù)器，以超幀的長(zhǎng)度間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，衛(wèi)星通過其傳輸?shù)男畔l(fā)布超幀計(jì)數(shù)器的值。

2、下行鏈路載波模式設(shè)計(jì)

下行鏈路采用一個(gè)下行高速率載波，該載波采用兩種極化方式，系統(tǒng)通過在不同波束使用獨(dú)立的極化方式達(dá)到頻率的復(fù)用。下行鏈路中的導(dǎo)頻、廣播、空閑、PTP時(shí)隙的極化方式與上行鏈路相互獨(dú)立。

另外，根據(jù)時(shí)隙類型不同，下行鏈路的傳輸速率分為1／3、1／4速率及全速率：

1)1/3速率：sps(即調(diào)制器的1和Q分量的符號(hào)速率為BPSK sps)

2)1／4速率：100×sps(即調(diào)制器的l和Q分量的符號(hào)速率為100×BPSKsps)

3)全速率：400×sps(即調(diào)制器的l和Q分量的符號(hào)速率為400×BPSKsps)

用戶終端發(fā)送頻率可在上行鏈路子帶范圍內(nèi)進(jìn)行切換(即跳頻)，切換時(shí)間不超過3ms，誤差范圍在30Hz以內(nèi)。

用戶終端在接收時(shí)可以在不同下行鏈路速率模式之間進(jìn)行切換，切換時(shí)間不超過6s。并且用戶終端還可以進(jìn)行極化方式的切換，時(shí)間也不超過6s。

載波模式的切換發(fā)生通常發(fā)生在空閑時(shí)隙，空閑時(shí)隙內(nèi)還可以進(jìn)行極化方式的切換。

另外下行鏈路載波極化方式的切換發(fā)生在導(dǎo)頻和廣播時(shí)隙之間。

3、幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

下行鏈路載波幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示，幀長(zhǎng)為3ms，每一幀由導(dǎo)頻時(shí)隙、廣播時(shí)隙、空閑時(shí)隙及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)時(shí)隙(PTP)組成。

導(dǎo)頻時(shí)隙中包括傳輸周期為0.768s偽隨機(jī)序列的一部分，主要用于用戶終端與衛(wèi)星的時(shí)間同步，以及上下行鏈路幀計(jì)數(shù)器的同步。

導(dǎo)頻時(shí)隙之后為廣播時(shí)隙，根據(jù)廣播模式不同其長(zhǎng)度為PTP時(shí)隙的3或4倍長(zhǎng)，相應(yīng)的速率為PTP的1／3或1／4。該時(shí)隙通過賦型波束向衛(wèi)星整個(gè)或部分覆蓋區(qū)進(jìn)行廣播。

空閑時(shí)隙位于廣播時(shí)隙之后，每幀只出現(xiàn)一次，用于實(shí)現(xiàn)特定的系統(tǒng)功能。

除此之外，剩下均為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(PTP)傳輸時(shí)隙(_二直編號(hào)直137)。PTPB寸隙可用于向下行鏈路單個(gè)波束小區(qū)的單播及向上行鏈路點(diǎn)波束小區(qū)對(duì)應(yīng)的7個(gè)下行波束小區(qū)的組播。

在整個(gè)下行鏈路幀中，各時(shí)隙傳輸?shù)乃俾矢鞑幌嗤渲蠵TP時(shí)隙為全速率(400Mbps)傳輸，導(dǎo)頻時(shí)隙、空閑時(shí)隙以1／3速率傳輸，在廣播時(shí)隙以1／3或1，4全速率傳輸。由于廣播時(shí)隙速率有兩種可選項(xiàng)(1／3或1/4全速率)，因此下行鏈路幀中廣播時(shí)隙數(shù)是可變的，剩下的時(shí)隙被分配給PTP。如表1所示：

各時(shí)隙結(jié)構(gòu)如圖3所示：

各時(shí)隙長(zhǎng)度配置如下(表2表3)：

4、下行鏈路突發(fā)設(shè)計(jì)

由于下行鏈路為廣播方式，所以以較大TDM突發(fā)方式進(jìn)行傳輸，TDM突發(fā)的基本結(jié)構(gòu)和形成過程形如圖4所示：來自上層的RSM—A分組每?jī)蓚€(gè)一組形成下行鏈路MAC數(shù)據(jù)包，將這些MAC數(shù)據(jù)包的凈荷進(jìn)行加擾并進(jìn)行Rs編碼，然后每6個(gè)碼塊進(jìn)行交織，交織過后的碼塊進(jìn)行卷積編碼，編碼過后在前面添加獨(dú)特字封裝一個(gè)TDM突發(fā)。

2.5加擾及封裝

如圖5所示，一個(gè)MAc數(shù)據(jù)包由兩個(gè)RSM-A分組構(gòu)成，每個(gè)分組由8字節(jié)分組頭和100字節(jié)的信息位構(gòu)成。加擾僅針對(duì)信息位進(jìn)行，信息位是由用戶終端或者衛(wèi)星產(chǎn)生，分組頭部分不進(jìn)行加擾，從圖中可以看出加擾是基于分組進(jìn)行的。

2.6編碼

編碼主要經(jīng)過下面三個(gè)步驟：

■外碼：基于MAC數(shù)據(jù)包進(jìn)行Rs編碼(236，216)。

■交織：編碼后每6個(gè)碼塊進(jìn)行交織。

一內(nèi)碼：經(jīng)過交織后的碼塊進(jìn)行2／3率的卷積編碼。

外碼經(jīng)交織后被分為四個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)流，每一部分總共包含2838bits(包括354bytes及6位對(duì)齊比特)，然后對(duì)其分別進(jìn)行內(nèi)編碼得到4257bits。

2.7突發(fā)成形

下行鏈路采用TDM突發(fā)形式。主要有兩種時(shí)隙類型：廣播時(shí)隙及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(PTP)時(shí)隙。每個(gè)時(shí)隙由起始的保護(hù)時(shí)間及突發(fā)構(gòu)成。突發(fā)包括獨(dú)特字和數(shù)據(jù)字段，如圖6所示。

各時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)如下：

突發(fā)長(zhǎng)度配置如下(表4)：

為了減小交叉極化干擾帶來的干擾，下行鏈路TDM也采用了獨(dú)特字的方法進(jìn)行標(biāo)識(shí)。為了保證系統(tǒng)能夠支持兩顆個(gè)衛(wèi)星，下行鏈路可選的獨(dú)特字為22個(gè)，其中：

，

1)導(dǎo)頻時(shí)隙分配2個(gè)(短個(gè)極化方向各1個(gè))

2)廣播時(shí)隙和空閑時(shí)隙分配2個(gè)(每極化方向各1個(gè))

3)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)時(shí)隙分配14個(gè)(每極化方向各7個(gè)，對(duì)應(yīng)7個(gè)下行波束小區(qū))

4)其他4個(gè)為第二顆個(gè)衛(wèi)星的廣播／空閑和導(dǎo)頻時(shí)隙預(yù)留

獨(dú)特字長(zhǎng)度配置如下(表5)：

在廣播和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)突發(fā)中，數(shù)據(jù)字段為6個(gè)交織碼塊，每個(gè)數(shù)據(jù)字段含1 2個(gè)RSM—A分組。在空閑突發(fā)中，數(shù)據(jù)字段為PN數(shù)據(jù)序列。不同時(shí)隙類型數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度配置如下(表6)：

2.8調(diào)制

下行鏈路采用QPSK調(diào)制。

2.9下行鏈路功率控制

由于下行鏈路會(huì)受降雨影響，下行鏈路功率控制(DPLC)通過向受降雨影響的波束增加功率以保證鏈路的有效性。

結(jié)束語(yǔ)

RSM—A系統(tǒng)下行鏈路采用TDM方式，根據(jù)需求不同，不同時(shí)隙采用不同的速率，其中廣播時(shí)隙對(duì)可靠性要求較高，因此采用相對(duì)較低的速率，而點(diǎn)對(duì)點(diǎn)時(shí)隙對(duì)傳輸效率要求較高，因此采用相對(duì)較高的速率。