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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 HEO 2

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-2000 30

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 VSAT 91

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 SCPC 292

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 TDMA 314

6.3.5 主要特性总结 317

6.4 多波束卫星中的 FDMA/TDMA 317

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/TDMA 320

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/IP 406

8.4.5 卫星环境中 ATM 上的 IP 409

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