StarLink采用信号体制有可能是OFDMA

admin 2023年6月22日04:13:19评论77 views字数 2607阅读8分41秒阅读模式

通过SpaceX在加利福尼亚州山景城和华盛顿州雷德蒙德两大研发中心招聘DSP 通信系统工程师 的要求信息来看。及结合过去的几个针对StarLink信号分析文章来看,分析StarLink采用的相似OFDM的信号体制。然而根据SpaceX加利福尼亚州山景城和华盛顿州雷德蒙德两大研发中心招聘星链和星盾的DSP 通信系统工程师及StarLink的DSP ASIC/FPGA设计工程师(硅工程)的要求来看需要研发工程师了解的是OFDMA的信号体制。

 OFDMA(正交频分多址)的子载波抑制传输,以提高卫星移动通信系统的频率利用效率,该系统在卫星和陆地移动系统之间共享相同的频带。在引入信道轮换方案的OFDMA中,所提出的方案可以实现与单用户相似的多用户性能。

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SpaceX招聘网站中共招聘1000多种职位,其中在加州霍桑和华盛顿州雷德蒙德两大研发中心招聘大量卫星通信开发人员。

StarLink采用信号体制有可能是OFDMA

https://www.spacex.com/careers/jobs/

StarLink采用信号体制有可能是OFDMA

OFDM与OFDMA区别

OFDM(正交频分复用)和OFDMA(正交频分多址)都是宽带数字通信技术;它们都是将具有特殊特性的多个均匀间隔的子载波捆绑到一个大块中,且在传输介质上单独传输。但在提供同时多用户接入时两种技术在信道分配机制上存在显着差异。

什么是OFDM?

OFDM是一种频分复用(FDM)机制,其工作原理是将单个宽带信号划分为一大组窄带子载波,使所有相互正交的子载波均匀分布。换句话说OFDM将一个高速信号分成许多慢速信号,以便在接收端更加稳健,这样子信道就可以传输数据,而不会受到单载波传输所面临的相同强度的多径失真的影响。然后在接收器处收集众多子载波并重新组合以形成一个高速传输。

OFDM定义

是将传送资料对应于载波变化的动作,可以是载波的相位、频率、幅度、或是其组合。正交频分复用之基本观念为将一高速资料流程,分割成数个低速资料流程,并将这数个低速资料流程同时调制在数个彼此相互正交载波上传送。由于每个子载波带宽较小,更接近于相干带宽,故可以有效对抗频率选择性衰弱,因此现今以大量采用于无线通信。

正交频分复用属于多载波(multi-carrier)传输技术,所谓多载波传输技术指的是将可用的频谱分割成多个子载波,每个子载波可以载送一低速资料流程。

子载波的正交提供高频谱效率和低载波间干扰(ICI)。由于每个子载波都被视为不同的窄带信号,每个子载波都单独调制,因此可以轻松应对多径引起的频率选择性衰落。由于窄带子载波的性质,需要简化的信道均衡。此外每个子载波的低数据速率(Symbol Rate)大大降低了符号间干扰(ISI),从而导致系统的信噪比(SNR)非常高。由于以上所有优点,使得实现单频网络(SFN)并解决此类系统的商业实施中的频谱限制问题成为可能。

在OFDM系统中,在任何给定时间,只有一个用户可以在所有子载波上进行传输。为了容纳多个用户,严格的OFDM系统必须采用时分多址(TDMA-单独的时间帧)或频分多址(FDMA-单独的信道)。这些技术都不是时间或频率有效的。这种静态多址方案的主要缺点是没有利用不同用户以不同方式看到无线信道(子载波)的事实。OFDM技术通常采用游牧、固定和单向传输标准,范围从电视传输到Wi-Fi以及固定WiMAX和更新的多播无线系统,如高通的仅前向链路(FLO)。

在频域上,不妨考虑常规FDM(Frequency Division Multiplexing):

StarLink采用信号体制有可能是OFDMA

可以看出,在两路的信号中存在着保护频段(Guard bands)来保证不发生频谱泄露.显然,这样会带来额外的开销和较低的吞吐量.

什么是OFDMA?
OFDMA是一种多用户OFDM技术,可以在TDMA和FDMA基础上分配用户,其中单个用户不一定需要在任何给定时间占用所有子载波。换言之,子载波的子集被分配给特定用户。这允许从多个用户同时进行低数据速率传输,并且可以为特定用户动态分配最佳非衰落、低干扰信道,并避免分配不良子载波。点对多点固定和移动系统使用OFDMA,大多数新系统都使用OFDMA,例如 Mobile WiMAX和LTE。
OFDM和OFDMA区别
如下图所示
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OFDM缺点
1、传送与接收端需要精确的同步
此項缺點是指取樣頻率產生偏移時,會造成所收到的星座圖產生旋轉的現象,若無法取出正確的訊號時,則會造成ICI的產生,使性能下降。此外,都卜勒效應所造成的頻率偏移,或是傳送端和接收端的振盪器產生的頻率有所誤差,也皆會造成系統同步上有偏差。
2、对于多普勒效应频率漂移敏感
當符元時間的取樣點不準確時,會造成ISI與ICI,ISI現象是因為取樣點的偏移量,超過防護區間長度時,會去取到下一個符元的訊號。ICI現象是因為取樣點取錯時,會使得OFDM子載波彼此之間失去正交性。
3、峰均比高
由定性的角度思考,OFDM系統架構中,所傳送的訊號是所有子載波訊號的線性加總,因此OFDM訊號的振幅會產生一個極大範圍的動態變化,即振幅的大小範圍很廣。PAPR高的缺點在於對於能量使用率並不是非常好。
4、循环前缀(Cyclic Prefix)造成的负荷
對於傳輸而言,需要多傳輸循環前綴,而使單位時間內能傳輸的內容較沒有傳輸循環前綴時來的少。
OFDM与OFDMA之后的区别主要集中在以下四方面
1、OFDM仅通过TDMA支持多用户(多路接入),而OFDMA支持基于TDMA或FDMA或同时支持两者;
2、OFDMA支持来自多个用户的同时低数据速率传输,但OFDM在给定时间只能支持一个用户;
3、由于OFDMA可以通过避免分配坏信道来为每个用户分配子载波子集,因此OFDMA对衰落和干扰的鲁棒性进一步提高;
4、OFDMA支持每个信道或子载波功率,而OFDM需要为所有子载波保持相同的功率。

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职位要求具体要求链接如下:
https://boards.greenhouse.io/spacex/jobs/6730062002?gh_jid=6730062002
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https://boards.greenhouse.io/spacex/jobs/6749022002?gh_jid=6749022002

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原文始发于微信公众号(太空安全):StarLink采用信号体制有可能是OFDMA

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