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第1章 绪论 1

1.1 卫星通信的基本概念 1

1.1.1 卫星通信的定义 1

目录 1

1.1.2 静止卫星通信 3

1.1.3 卫星通信系统分类 4

1.2 静止卫星通信的特点 5

1.3 卫星通信系统的组成 6

1.3.1 卫星转发器 8

1.3.2 通信地球站 8

1.4.1 卫星通信的发展简史 9

1.4 卫星通信的发展和应用 9

1.4.2 目前卫星通信的技术水平和应用概况 10

1.4.3 卫星通信技术的发展趋势 11

1.5 其他卫星应用技术简介 14

1.5.1 卫星导航系统 14

1.5.2 卫星遥感系统 18

第2章 卫星通信无线电波传播和工作频段的选择 22

2.1 无线电波工作频段的选择和利用 22

2.2 无线电波在自由空间传播的损耗 32

2.3 大气对电波传播的影响 33

2.3.1 对流层对电波传播的影响 34

2.3.2 电离层对电波传播的影响 35

2.4 其他传播影响 37

2.4.1 多径衰落和阴影遮蔽效应 37

2.4.2 多普勒频移 39

2.4.3 电波传播延迟 40

2.5 电波传播过程中引入的各种噪声 41

2.5.1 宇宙噪声 42

2.5.2 大气噪声 43

2.5.3 降雨噪声 43

2.5.4 地面噪声 44

2.5.5 干扰噪声 44

2.6 卫星通信系统间的干扰和协调 46

第3章 通信卫星 51

3.1 卫星种类 51

3.2 卫星轨道 54

3.2.1 卫星运动的基本规律 54

3.2.2 卫星轨道的分类 57

3.2.3 卫星的摄动 59

3.2.4 星蚀及日凌中断 59

3.2.5 轨道平面的倾斜效应和位置控制 61

3.2.6 通信卫星的姿态控制 62

3.3 通信卫星的覆盖 65

3.3.1 地球覆盖区类型 65

3.3.3 静止卫星覆盖范围的确定 70

3.3.2 通信卫星的覆盖图 70

3.3.4 方位角、仰角和站星距的计算 71

3.3.5 非静止卫星的方位角、仰角和站星距 73

3.3.6 卫星“共视区” 74

3.4 通信卫星的组成 74

3.4.1 空间平台 75

3.4.2 通信卫星的有效载荷 78

3.5 通信卫星新技术 82

3.5.1 多波束卫星天线 82

3.5.2 星上中频和基带交换 83

3.5.3 整体解调器 85

3.5.4 先进卫星技术 86

3.5.5 SPACEWAY（太空路）计划 87

3.5.6 第三代通信技术卫星 89

第4章 卫星通信地球站 90

4.1 地球站的分类、组成及性能要求 90

4.1.1 地球站的种类 90

4.1.2 地球站的组成 91

4.1.3 对地球站的性能要求 92

4.2 天线馈线分系统 94

4.2.1 天馈系统的组成和功能 94

4.2.2 对天线馈线设备的基本要求 95

4.2.3 天线 96

4.2.4 双工器 97

4.2.5 极化变换器 98

4.2.6 信标分离器 99

4.3 发射分系统 99

4.3.1 大功率发射机分系统的组成及要求 99

4.3.2 大功率放大器 100

4.3.3 上变频器 102

4.3.4 本机振荡器（泵源） 103

4.4 接收分系统 103

4.4.1 低噪声接收机分系统的组成与要求 103

4.4.2 低噪声放大器 104

4.5.1 伺服跟踪系统的作用 107

4.5 伺服跟踪分系统 107

4.4.3 下变频器和本机振荡器 107

4.5.2 跟踪方式 108

4.5.3 跟踪系统的基本组成 110

4.5.4 步进制跟踪系统 110

4.6 电源分系统 112

4.6.1 电源中断的影响及对电源供电的要求 112

4.6.2 应急电源设备 113

4.6.3 交流不间断电源设备 113

4.7 回波抵消设备 115

4.8 地球站站址的选择和布局 116

4.8.1 地球站站址的选择 116

4.8.2 地球站的布局 119

第5章 卫星通信信号传输技术 121

5.1 模拟信号的传输 121

5.1.1 FDM/FM方式 121

5.1.2 SCPC/CFM方式 122

5.2 语音压缩编码 124

5.2.1 概述 124

5.2.2 线性预测编码（LinearPredictionCoding,LPC） 127

5.2.3 残差激励线性预测编码（ResidualExcitedLinearPredictionCoder,RELP） 129

5.2.4 多脉冲线性预测编码器（MultipulseLinearPredictionCoder,MPLPC） 130

5.2.6 码激励线性预测编码（Code-ExcitedLinearPredictionCoding,CELP） 131

5.2.5 矢量量化（VectorQuantization,VQ） 131

5.2.7 共轭结构－代数码激励线性预测（CS-ACELP）语音编码器 132

5.2.8 低延迟码激励线性预测（LD-CELP）编码器 132

5.2.9 多带激励编码（Multi-BandExcitationCoding,MBE） 134

5.3 数字信号调制技术 135

5.3.1 对数字调制技术的要求 135

5.3.2 几种常用的恒包络数字调制 136

5.3.3 π/4-QPSK 139

5.3.4 连续相位调制（CPM） 143

5.3.5 多H相位编码调制（MHPM） 146

5.4 差错控制与扰码 147

5.4.1 概述 147

5.3.6 非恒包络调制 147

5.4.2 前向纠错（FEC） 148

5.4.3 自动要求重发（ARQ） 148

5.4.4 线性分组码 149

5.4.5 卷积码 152

5.4.6 前向纠错编码的性能比较 157

5.4.7 网格编码调制（TCM） 158

5.4.8 扰码与解扰 161

第6章 卫星通信基本多址技术 164

6.1 概述 164

6.1.1 多址连接的基本概念 164

6.1.2 多址方式的信道分配技术 165

6.2 频分多址（FDMA）方式 166

6.2.1 FDM/FM/FDMA/PA 168

6.2.2 SCPC/FDMA 169

6.2.3 TDM/PSK/FDMA（时分多路／移相键控／频分多址） 177

6.3 时分多址（TDMA）方式 178

6.3.1 系统结构 179

6.3.2 TDMA系统的同步 180

6.4 频分多址－时分多址（FDMA-TDMA） 181

6.5 卫星交换－时分多址（SS-TDMA） 181

6.6 码分多址（CDMA）方式 182

6.7 ALOHA方式 184

7.1.1 卫星通信线路的质量指标 190

7.1 概述 190

第7章 卫星通信系统线路设计 190

7.1.2 可用度指标 193

7.2 卫星通信线路载波功率的计算 193

7.2.1 天线增益G 193

7.2.2 有效全向辐射功率（EIRP） 193

7.2.3 载波接收功率 194

7.3 卫星通信线路噪声功率的计算 194

7.3.1 噪声功率与等效噪声温度 194

7.3.2 卫星通信线路的噪声及其分配 196

7.4.1 上行线路载噪比与卫星接收机性能指数 197

7.4 卫星通信线路载波功率与噪声功率比 197

7.4.2 下行线路载噪比与地球站性能指数 199

7.4.3 卫星转发器载波功率与互调噪声功率比 199

7.4.4 卫星通信线路的总载噪比 200

7.4.5 载噪比计算举例 201

7.4.6 门限余量和降雨余量 202

7.5 调频制模拟卫星通信线路的设计 204

7.5.1 主要通信参数的计算方法 204

7.5.2 计算实例 206

7.6 数字卫星通信线路设计 211

7.6.1 SCPC系统线路的计算 211

7.6.2 PSK数字卫星通信线路的设计 215

7.6.3 TDMA系统容量的估算 219

8.1 卫星发射与测控 222

8.1.1 概述 222

8.1.2 运载火箭发射卫星的过程 222

第8章 卫星通信组网技术 222

8.1.3 航天飞机发射卫星的过程 224

8.1.4 发射窗口 225

8.2 网络建立与入网验证 226

8.2.1 新地球站入网运行程序 226

8.2.2 地球站的必备性能特性 227

8.2.3 验证测试项目与测试方法 230

8.2.4 卫星转发器主要参数的测量 237

8.3.1 跟踪遥测指令分系统 240

8.3 网络监控与管理 240

8.3.2 监控分系统 242

8.3.3 卫星通信系统的管理 243

8.4 地面接口技术 245

8.4.1 同步数据公共接口 245

8.4.2 64kbit/s接口标准 246

8.4.3 2048kbit/s基群数字系列接口 249

8.4.4 卫星链路与地面网的接口 250

第9章 时分多址（TDMA）系统 253

9.1 概述 253

9.2.1 概述 254

9.2 TDMA的帧结构 254

9.2.2 基准突发（RB） 255

9.2.3 业务突发 258

9.2.4 保护时间 259

9.2.5 帧效率 259

9.3 捕捉与同步 259

9.3.1 概述 259

9.3.2 直接闭环（环回）捕捉与同步 260

9.3.3 开环捕捉 261

9.3.4 合作反馈同步 262

9.3.5 卫星位置的确定 262

9.4 TDMA的网络管理功能 263

9.4.1 信道的按需分配 264

9.4.2 故障的隔离和排除 264

9.4.3 链路性能的监视 264

9.4.4 TDMA系统监视器（TSM） 265

9.5 数字话音内插（DSI） 265

9.5.1 数字TASI 265

9.5.2 话音预测编码通信（SPEC） 267

9.5.3 DSI增益 267

9.6 TDMA终端设备 269

9.6.1 地面接口设备（TIE） 269

9.6.2 TDMA接口模块（TIM） 270

9.6.3 公共TDMA终端设备（CTTE） 271

9.7 卫星交换时分多址（SS-TDMA）系统 272

9.7.1 概述 272

9.7.2 微波交换矩阵（MSM） 272

9.7.3 SS-TDMA的帧结构 273

9.7.4 SS-TDMA的捕捉和同步 275

9.7.5 星上时钟校正 277

第10章 IDR系统 281

10.1 概述 281

10.2 IDR方式的特点 282

10.3.1 误比特率性能 283

10.3 IDR的主要技术特性 283

10.3.2 建议的载波规格 284

10.3.3 频率分配 284

10.3.4 前向纠错（FEC） 285

10.3.5 QPSK特性和传输参数 285

10.3.6 数字分级和信息速率 286

10.3.7 EIRP稳定度 286

10.3.8 载波频率容差 287

10.3.9 能量扩散信号（扰码） 287

10.3.10 工程勤务电路（ESC）和告警 287

10.3.11 时延补偿 287

10.3.12 工作方式 288

10.3.13 波束覆盖范围 289

10.5 IDR载波的实现 291

10.4 转发器容量 291

10.5.1 复接标准和相互连接 292

10.5.2 EIRP要求、降雨余量和上行链路功率控制 292

10.5.3 调制解调器 296

10.5.4 FEC编码的选择 297

10.5.5 定时和缓冲 298

10.5.6 扩展 298

10.6.1 概述 299

10.6.2 技术考虑 299

10.6 具有低速率编码（LRE）的512kbit/sIDR系统 299

10.6.3 技术优点 303

10.7 数字电路倍增设备（DEME） 303

10.7.1 概述 303

10.7.2 工作方式 305

10.7.3 DCME终端简介 306

10.7.4 电路倍增增益 307

10.7.5 网络总体考虑 309

第11章 IBS系统和VISTA系统 312

11.1 概述 312

11.2 IBS网络组成 312

11.2.1 网络互连性 313

11.2.2 地球站和组网选择 315

11.2.3 网络分类 318

11.3 IBS业务类型及应用 319

11.3.1 IBS的业务类型 319

11.3.2 业务质量 319

11.3.3 应用类型 320

11.3.4 IBS载波特性和链路预算 322

11.4 网络拓扑 323

11.5 数据网的分层结构 324

11.5.1 数据网的分层结构 324

11.5.2 开放系统互连（OSI）参考模型 325

11.5.3 开放系统互连（OSI）环境 328

11.5.4 IBS的作用 329

11.5.5 第2层功能的实现 330

11.6 VISTA系统 330

11.6.1 概述 330

11.6.2 网络结构及技术特点 330

11.6.3 网络容量 332

11.6.4 运营问题 332

11.6.5 VISTA的实际应用 333

第12章 VSAT卫星通信网 334

12.1 VSAT卫星通信网的基本概念及其特点 334

12.2 VSAT网的组成及工作原理 336

12.2.1 VSAT网的组成 336

12.2.2 VSAT系统工作原理 338

12.3 VSAT分类及特点 340

12.4 VSAT业务类型及典型应用 342

12.4.1 业务类型及应用 342

12.4.2 典型用户要求 343

12.4.3 业务性质 344

12.5 VSAT网络结构及组网形式 345

12.6 VSAT网络体系结构 349

12.6.1 数据VSAT网的特点 349

12.6.2 用户接口协议 349

12.6.3 VSAT网络体系结构 350

12.6.4 卫星时延的补偿 351

12.7 VSAT数据网多址协议 353

12.7.1 卫星数据网的主要特点 353

12.7.2 选择多址协议时主要考虑的原则 354

12.7.3 VSAT网多址协议应用概况与用户选择 355

12.8 VSAT系统信号传输技术 358

12.8.1 信源编码 358

12.8.2 差错控制 358

12.9.1 话音VSAT网的网络结构 359

12.9.2 话音VSAT网按需分配呼叫过程 359

12.9 VSAT话音通信网 359

12.8.3 调制解调 359

12.10VSAT网中的网络管理 362

12.10.1 网络结构管理 362

12.10.2 计费管理和设备管理 363

12.10.3 安全管理 363

12.10.4 运行管理 363

12.1 1VSAT网主要传输体制 365

12.11.1 选择传输体制的考虑原则 365

12.11.2 数据VSAT网的传输体制 366

12.12.1 概述 367

12.12VSAT网系统设计 367

12.11.3 话音VSAT网的传输体制 367

12.12.2 用户需求分析 368

12.12.3 VSAT的总体设计 369

12.12.4 VSAT卫星通信网的工程建设 371

第13章 移动卫星通信和个人卫星通信系统 374

13.1 概述 374

13.1.1 移动卫星通信系统的分类和发展状况 374

13.1.2 移动卫星通信系统的特点 383

13.1.3 移动卫星通信系统的关键技术及发展趋势 384

13.2 海事卫星通信系统（INMARSAT） 385

13.2.1 概述 385

13.2.2 INMARSAT系统的构成 386

13.3.1 概述 394

13.3 陆地移动卫星通信系统 394

13.3.2 MSAT系统 395

13.3.3 提供手机业务的GEO移动卫星通信系统 398

13.4 低轨道移动卫星通信系统 399

13.4.1 概述 399

13.4.2 “铱”（Iridium）系统 402

13.4.3 “全球星”（GlobalStar） 408

13.4.4 其他低轨道移动卫星通信系统 415

13.5 中轨道移动卫星通信系统 420

13.5.1 ICO系统的组成 421

13.5.2 ICO系统的空间段 421

13.5.3 ICO系统的地面段 422

13.5.4 ICO系统的用户段 423

13.6 个人卫星通信系统 423

第14章 卫星电视广播 425

14.1 卫星电视广播系统 425

14.1.1 概述 425

14.1.2 卫星电视广播系统的组成 425

14.1.3 卫星电视上行发射系统 426

14.2 卫星电视广播的有关技术特性 427

14.2.1 调制方式 427

14.2.2 使用频段和频道 429

14.2.5 加权信噪比 430

14.2.4 预加重和去加重 430

14.2.3 电波的极化 430

14.2.6 服务方式和服务等级 432

14.2.7 Ku频段接收天线特性 432

14.2.8 卫星电视接收设备的组成 433

14.2.9 卫星电视接收系统的计算方法 434

14.3 PCM－副载波数字伴音系统 435

14.3.1 PCM数字传输码流 435

14.3.2 准瞬时压扩编码技术 437

14.3.3 PCM信号的解码原理 438

14.3.4 PCM－副载波数字伴音系统实例 439

14.4.1 概述 441

14.4 卫星电视广播MAC制 441

14.4.2 MAC制图像信号及其编码 442

14.4.3 MAC制声音信号的编码与传输 444

14.5 卫星数字电视广播系统 448

14.5.1 概述 448

14.5.2 MPEG-2图像压缩技术 449

14.5.3 MPEG声音压缩技术 453

14.5.4 MPEG-2码流结构 456

14.5.5 卫星数字电视节目的传输 458

附录A 中国大陆卫星电视频道总览（2000） 469

附录B 我国卫星电视的现行标准 471

主要参考文献 472