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第1章 卫星通信概况1

1.1 卫星通信的发展简况和重大里程碑1

1.1.1 Arthur C.Clarke 的早期设想1

1.1.2 今天的卫星通信系统——GEO、LEO、MEO 和 HEO2

1.1.3 卫星通信的主要应用领域2

1.1.4 卫星通信发展中的重大里程碑4

1.2 卫星通信的使用频带7

1.2.1 无线电通信的频谱资源和频带命名7

1.2.2 用于固定卫星业务(FSS)的主要频段7

1.2.3 用于移动卫星业务(MSS)的主要频段8

1.3 卫星通信系统的组成9

1.3.1 卫星通信系统的空间段9

1.3.2 卫星通信系统的地面段12

1.4 编码、复接、调制和多址联接14

1.4.1 脉冲编码调制(PCM)和自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)14

1.4.2 时分复接系统(PDH)和同步数字系列(SDH)16

1.4.3 数字调制、信号传输质量的衡量标准20

1.4.4 多址联接21

1.5 正交极化频率复用24

1.5.1 电磁波极化和它的数学表示式24

1.5.2 双极化运行时的关键性能指标——正交极化鉴别度26

1.6 移动和个人卫星通信28

1.6.1 移动卫星通信的应用29

1.6.2 个人卫星通信29

1.6.3 UMTIS&IMT-200030

1.7 宽带多媒体卫星通信31

复习思考题和计算题32

第2章 卫星运动轨道和通信卫星组成35

2.1 卫星运动轨道36

2.1.1 椭圆和圆形轨道36

2.1.2 卫星运动速度和轨道周期37

2.1.3 静止轨道上卫星的定位39

2.1.4 轨道平面取向和轨道参量42

2.1.5 轨道的扰动44

2.1.6 地面跟踪45

2.2 卫星和地球的几何关系47

2.2.1 卫星和地球站终端之间的几何关系47

2.2.2 从地球站看向卫星的方位角、仰角和极化角48

2.2.3 最小仰角给定时一定高度卫星的覆盖面积51

2.2.4 长时延的影响和消除53

2.2.5 星蚀现象与日凌中断55

2.3 卫星星座和系统概念57

2.3.1 Walker 倾斜星座58

2.3.2 极星座60

2.3.3 非同步极星座62

2.3.4 GEO、LEO、MEO 和 HEO 系统概念62

2.4 通信卫星设计和有效载荷65

2.4.1 通信卫星设计考虑65

2.4.2 通信卫星有效载荷(payload)68

2.5 卫星公用平台和寿命79

2.5.1 卫星公用平台(Platform or Bus)79

2.5.2 卫星的寿命和可靠性87

复习思考题和计算题89

第3章 卫星地球站和 VSAT91

3.1 引言91

3.1.1 设计考虑92

3.1.2 国际规定和技术限制93

3.1.3 地球站技术近期发展趋向94

3.1.4 地球站设备一般组成95

3.2 地球站射频基本性能97

3.2.1 有效全向辐射功率(EIRP)的定义和计算97

3.2.2 接收系统噪声分析和品质因素 G/T 值计算97

3.3 天线、馈源和跟踪系统104

3.3.1 天线基本性能104

3.3.2 天线系统107

3.3.3 馈源系统111

3.3.4 跟踪系统113

3.4 射频(RF)分系统117

3.4.1 发送设备117

3.4.2 接收设备125

3.5 通信公用和网络接口分系统127

3.5.1 上变频器(UC)和下变频器(DC)的设计127

3.5.2 频率合成器132

3.5.3 中频放大、滤波和均衡135

3.5.4 调制和解调137

3.5.5 基带信号处理137

3.5.6 网络接口分系统137

3.6 固定和广播卫星业务地球站138

3.6.1 大、中型固定业务(FSS)地球站138

3.6.2 广播卫星业务(BSS)地球站和卫星电视接收148

3.7 很小孔径终端(VSAT)网络156

3.7.1 VSAT 网络结构和组网方案159

3.7.2 典型 VSAT 系统组成162

3.7.3 VSAT 系统工作原理164

3.7.4 20世纪90年代后期 VSAT 网络的发展173

3.7.5 VSAT 星形网链路计算实例174

3.8 地球站监控，辅助设备和可靠性分析175

3.8.1 地球站监控(M&C)175

3.8.2 辅助设备177

3.8.3 设备可靠性分析177

复习思考题和计算题179

第4章 卫星链路设计183

4.1 传输方程183

4.1.1 引言183

4.1.2 传输方程184

4.1.3 其他传输损耗186

4.2 基本卫星链路分析188

4.2.1 上行载噪比计算(透明型转发器)188

4.2.2 下行载噪比和总的载噪比计算190

4.2.3 卫星上高功放的输入和输出回退量(或称补偿量)191

4.2.4 卫星链路计算实例192

4.2.5 再生型转发器计算公式196

4.3 卫星链路干扰分析197

4.3.1 载波噪声干扰功率比197

4.3.2 进入或来自邻近卫星系统的干扰198

4.3.3 地面微波等其他干扰202

4.3.4 交调干扰产生的噪声204

4.4 降雨衰减分析208

4.4.1 降雨衰减预测和计算208

4.4.2 降雨衰减对系统噪声温度的影响215

4.4.3 降雨引起的去极化效应216

4.4.4 缓解降雨衰减的方法216

4.5 信号阻挡和多径衰落217

4.5.1 地面移动卫星信道的窄带模型217

4.5.2 高频时的卫星信道221

4.5.3 地面移动卫星信道的宽带模型222

4.6 卫星系统的可用度和设计实例226

4.6.1 卫星系统的可用度(或有效性)226

4.6.2 一般卫星链路设计思路227

4.6.3 VSAT 链路设计实例231

复习思考题和计算题234

第5章 信号传输与处理技术237

5.1 信源技术237

5.1.1 信源及其编码237

5.1.2 多媒体信号248

5.1.3 数据信号及压缩技术248

5.2 数字信号调制251

5.2.1 相位调制(MPSK)251

5.2.2 频率调制256

5.2.3 各种调制的性能及功率谱259

5.3 信道编码260

5.3.1 基本知识261

5.3.2 线性分组码262

5.3.3 循环码264

5.3.4 卷积码269

5.3.5 级联码276

5.3.6 编码调制278

5.4 差错控制282

5.4.1 纯 ARQ(Pure ARQ)282

5.4.2 混合 ARQ 方式284

复习思考题和计算题285

第6章 多址联接289

6.1 频分双工(FDD)和时分双工(TDD)289

6.1.1 频分双工290

6.1.2 时分双工290

6.2 频分多址联接291

6.2.1 MCPC 和 SCPC292

6.2.2 小型固定业务地球站(SCPC)294

6.2.3 设计考虑298

6.2.4 转发器利用、预分配和按需分配299

6.2.5 带宽和功率受限，主要特性总结301

6.3 时分多址联接(TDMA)302

6.3.1 帧结构306

6.3.2 独特码检测和网络同步308

6.3.3 帧效率和转发器利用312

6.3.4 预分配和按需分配 TDMA314

6.3.5 主要特性总结317

6.4 多波束卫星中的 FDMA/TDMA317

6.4.1 多波束卫星的引出(又称空分多址 SDMA)317

6.4.2 卫星交换 SS/TDMA320

6.4.3 星上信号处理用于 FDMA/TDM 运行322

6.5 码分多址联接(CDMA)324

6.5.1 直接序列扩频传输(DS-CDMA)325

6.5.2 频率跳跃扩频传输(FH-CDMA)329

6.5.3 伪随机噪声(PN)序列331

6.5.4 扩频系统容量和 RAKE 接收机334

6.6 卫星分组数据通信(RA/TDMA)338

6.6.1 分组数据通信基本概念339

6.6.2 分组数据传输协议339

6.6.3 Internet 业务(Direc-PC)和卫星通信的结合343

6.7 关于多址联接的讨论及多址联接的发展趋向346

6.7.1 关于多址联接的讨论346

6.7.2 今后的发展趋向347

复习思考题和计算题348

第7章 卫星蜂窝移动系统351

7.1 卫星蜂窝的概念351

7.2 频率复用353

7.2.1 星内的频率复用353

7.2.2 星间频率复用356

7.2.3 CDMA 的频率复用358

7.3 同信道干扰358

7.3.1 FDMA/TDMA 系统中的同信道干扰359

7.3.2 CDMA 系统中的同信道干扰362

7.4 系统结构365

7.4.1 空间段365

7.4.2 地面段366

7.5 网络控制367

7.5.1 网络控制概述367

7.5.2 移动性管理369

7.5.3 呼叫控制371

7.5.4 无线资源管理373

7.6 切换376

7.6.1 不同的切换情形376

7.6.2 切换的操作379

7.6.3 切换引起的资源分配问题381

7.6.4 CDMA 系统中的软切换382

7.7 业务容量383

7.7.1 单小区的爱尔兰容量383

7.7.2 系统的容量及频谱效率384

复习思考题和计算题385

第8章 卫星系统中的多媒体通信386

8.1 宽带通信网络类型386

8.1.1 传统的电路交换网络和分组交换因特网(Internet)386

8.1.2 采用新卫星轨道的新型多媒体卫星系统386

8.2 多媒体服务和业务特性388

8.2.1 图像业务和 MPEG 编码388

8.2.2 自相似业务389

8.3 基于 ATM 的卫星通信系统390

8.3.1 ATM 原理390

8.3.2 基于 ATM 卫星网络的意义397

8.4 通过卫星系统的因特网服务398

8.4.1 TCP/IP 原理398

8.4.2 因特网协议(IP)399

8.4.3 传输控制协议(TCP)400

8.4.4 卫星环境中的 TCP/IP406

8.4.5 卫星环境中 ATM 上的 IP409

8.5 基于 ATM 的卫星网络409

8.5.1 系统结构409

8.5.2 服务410

8.5.3 协议结构412

8.5.4 ATM 资源管理413

8.5.5 对 ATM 卫星系统的多址联接415

8.5.6 无线电资源管理419

8.5.7 误差控制420

复习思考题421