卫星通信系统 修订本PDF电子书下载

第一章 概述 1

1.1 卫星通信的一般概念 1

1.1.1 卫星通信的含义及卫星通信系统的分类 1

1.1.2 卫星通信发展概况 7

1.1.3 卫星通信的特点及其在技术上带来的一些问题 9

1.2 卫星通信系统的组成、网络形式和运行 12

1.2.1 系统的组成 12

1.2.2 卫星通信网络的结构 16

1.2.3 系统的工作过程 17

1.3 卫星通信线路计算的基本公式 19

1.3.1 接收信号的功率 19

1.3.2 传输损耗 23

1.3.3 噪声与干扰 45

1.3.4 卫星通信线路中的载波功率与噪声功率比 74

1.3.5 卫星通信线路计算的一般任务 94

1.4 卫星通信使用的频率 98

1.4.1 频率分配 98

1.4.2 卫星通信频率范围选用的依据 108

1.4.3 当前卫星通信使用的频段 111

附录Ⅰ 微波波段的划分 113

附录Ⅱ 模拟制信号传输的假设参考电路和国际卫星通信组织IS—Ⅳ系统的噪声分配 114

参考文献 116

第二章 通信卫星 119

2.1 卫星的轨道 119

2.1.1 卫星运动的轨道及主要参数 119

2.1.2 卫星的摄动 126

2.1.3 星蚀及日凌中断 127

2.1.4 轨道平面的倾斜效应 129

2.1.5 通信卫星的姿态稳定技术 131

2.1.6 静止卫星的发射过程 134

2.2 静止卫星轨道的有效利用 137

2.2.1 静止卫星轨道的分配与管理 137

2.2.2 静止卫星轨道的有效利用 139

2.3 通信卫星的覆盖区及传输迟延时间 145

2.3.1 全球波束覆盖区的几何关系 145

2.3.2 对准静止卫星时地球站天线主波束的方位角和仰角 147

2.3.3 卫星信道的传输时延及回波的抑制或抵消 150

2.4 静止卫星的组成 154

2.4.1 天线分系统 156

2.4.2 通信分系统（转发器） 160

2.4.3 电源分系统 163

2.4.4 跟踪、遥测、指令分系统 164

2.4.5 控制分系统 164

2.5 通信卫星简介 165

2.5.1 对地静止通信卫星实例—国际通信卫星IS—V 165

2.5.2 一些主要的在轨对地静止通信卫星简介 171

2.5.3 对地非静止通信卫星的实例 186

附录 几个公式的推导 188

参考文献 194

第三章 卫星信道中信号的传输 196

3.1 模拟信号的传输 196

3.1.1 频率调制的几个基本问题 196

3.1.2 电话线路的调频传输带宽 209

3.1.3 电话线路的加权信噪比 214

3.2 数字基带信号的传输—话音 231

3.2.1 连续可变斜率增量调制（CVSD）方式 231

3.2.2 差分脉码调制（DPCM）和自适应差分脉码调制（AD-PCM）方式 237

3.2.3 声码器（Vocoder） 241

3.2.4 几种新型话音编码器的比较与评述 245

3.2.5 TDM—PCM电话的传输标准 248

3.2.6 数字话音插空（DSI）技术 253

3.2.7 数字话路倍增设备（DCME） 263

3.3 数字基带信号的传输—数据 271

3.3.1 数据的代码及传输方式 274

3.3.2 传输控制电路 286

3.3.3 DTE与DCE的物理接口标准 293

3.3.4 数据链路通信协议—HDLC协议 307

3.3.5 广域网的X.2 5建议 320

3.4 数字信号的调制与解调 333

3.4.1 几种数字信号的调制方式 335

3.4.2 目前设备中常用的调制方式（数字化） 343

3.4.3 用电话线路传输数据所需的Modem 364

3.5 数字卫星通信中的差错控制 371

3.5.1 自动要求重发（ARQ）方式 372

3.5.2 前向纠错（FEC）方式 376

3.6 格状编码调制—TCM 394

3.6.1 概述 394

3.6.2 TCM的基本原理 396

3.7 扰码 402

3.7.1 扰码的作用 402

3.7.2 实施方法 403

3.8 线路要求的〔C/n0〕与〔Eb/n0〕th的关系 405

3.8.1 未采用纠错编码情况 406

3.8.2 采用纠错编码情况 407

附录 信道带宽与滚降系数的关系 411

参考文献 413

第四章 卫星通信体制导论 420

4.1 卫星通信体制的基本内容 420

4.2 多址联接方式的概述 422

4.2.1 实现多址联接的依据 422

4.2.2 几种常用的多址联接方式 429

4.3 多址分配制度 436

4.3.1 多址分配制度的含义 436

4.3.2 几种常用的多址分配制度 437

4.3.3 采用不同分配制度时转发器通道数及各地球站载波数的计算 447

4.3.4 与提高通道利用率有关的若干措施 453

4.3.5 按申请全可变分配的控制方式 455

4.4 几种常用的体制类型 461

附录 欧兰—B公式及欧兰表 462

参考文献 478

第五章 频分多址（FDMA）方式 479

5.1 FDMA的基本原理与特点 479

5.1.1 基本原理 479

5.1.2 FDMA的特点 481

5.2 频分多址卫星通信系统中的互调 482

5.2.1 行波管放大器非线性特性的影响 482

5.2.2 互调的基本分析 485

5.2.3 减小互调干扰的主要措施 495

5.3 多路复用的FDMA系统——模拟制 510

5.3.1 概述 510

5.3.2 模拟制多路复用的FDMA系统 512

5.4 多路复用的FDMA系统——数字制IDR 519

5.4.1 IS系统的IDR 519

5.4.2 IDR的工作方式及有关规范 521

5.4.3 单址地球站IDR业务的工作过程 524

5.4.4 多址地球站IDR业务的工作过程 528

5.4.5 IDR数字MODEM终端设备与末端设备 530

5.4.6 IDR系统的同步问题——多普勒／准同步缓冲器 537

5.4.7 IDR业务射频带宽求法 544

5.4.8 线路计算 545

5.5 SCPC系统 549

5.5.1 概述 549

5.5.2 预分配的DM（PCM）—PSK—SCPC系统 551

5.5.3 预分配的FM—SCPC系统 566

5.5.4 SCPC—DA系统 567

5.5.5 传输线路参数的计算 577

附录Ⅰ 利用等幅双波测得的〔C/I〕2～〔BOi〕预测等幅多波（n＞2）工作时的〔C/I〕n～〔BOi〕 584

附录Ⅱ 微波相位噪声 587

参考文献 595

第六章 时分多址（TDMA）方式 598

6.1 TDMA方式的基本概念 599

6.1.1 帧结构 599

6.1.2 实现突发式发射与接收的方法 602

6.1.3 系统定时 603

6.2 帧长的选择 605

6.2.1 系统传输的比特速率Rb 606

6.2.2 帧长与取样周期的关系 606

6.2.3 分帧长度Tb 607

6.2.4 帧效率ηf 607

6.2.5 选择帧长需考虑的因素 608

6.3 初始捕获与分帧同步 609

6.3.1 初始捕获的方法 609

6.3.2 同步方法与同步精度 613

6.4 报头检测 614

6.4.1 独特码（UW）的检测 615

6.4.2 载波与比特定时恢复 621

6.5 数字话音插空和纠错编码技术的应用 628

6.5.1 数字话音插空技术（DSI）的应用 628

6.5.2 纠错编码技术在TDMA中应用举例 629

6.6 与地面线路的接口 632

6.6.1 与模拟FDM线路的接口 632

6.6.2 与数字TDM线路的直接数字接口（DDI） 634

6.7 卫星交换—时分多址（SS—TDMA） 636

6.7.1 SS—TDMA的基本特点 636

6.7.2 SS—TDMA的帧同步 637

6.7.3 交换矩阵以及转换序列的排列 639

6.8 TDMA线路计算 641

6.8.1 转发器工作点的选择 641

6.8.2 线路计算的基本公式 645

6.8.3 TDMA系统容量的估算 645

6.8.4 举例 647

附录 相位模糊问题 649

参考文献 652

第七章 随机联接时分多址（RA/TDMA）方式 656

7.1 引言 656

7.2 ALOHA方式 658

7.2.1 工作过程 658

7.2.2 ALOHA方式的信道利用率 661

7.2.3 SREJ—ALOHA（选择重发ALOHA） 664

7.3 S—ALOHA方式 665

7.3.1 基本工作过程及信道利用率 665

7.3.2 优先等级问题 666

7.3.3 容纳站址数的估算 667

7.4 R—ALOHA方式 667

7.5 小结 673

参考文献 677

第八章 码分多址（CDMA）方式 680

8.1 概述 680

8.1.1 码分多址的基本原理 680

8.1.2 码分多址方式的主要优缺点 683

8.2 直接序列调相码分多址方式（CDMA/DS） 687

8.2.1 系统的组成与工作过程 687

8.2.2 CDMA/DS系统的性能分析 691

8.2.3 CDMA/DS方式的地址码设计 701

8.2.4 CDMA/DS卫星通信线路的同步 707

8.3 跳频码分多址方式（CDMA/FH） 718

8.3.1 CDMA/FH方式同CDMA/DS方式的对比 718

8.3.2 跳频图案的设计 719

8.3.3 跳频扩频用的频率合成器 723

附录 寻找m序列优选对的一种方法 728

参考文献 730

第九章 VSAT与VSAT网络 732

9.1 概述 732

9.1.1 VSAT的概念、特点与发展 732

9.1.2 VSAT发展迅速的原因 734

9.1.3 VSAT发展的状况 737

9.2 VSAT系统分析 739

9.2.1 引言 739

9.2.2 VSAT网 739

9.3 多址方式 744

9.3.1 多址方式与性能比较 744

9.3.2 响应时间的估算 754

9.3.3 VSAT网的容量 756

9.4 VSAT数据网的数据通信协议 757

9.4.1 VSAT网中分层通信结构 758

9.4.2 VSAT数据网特点 762

9.5 第二代VSAT系统 766

9.5.1 网络结构 766

9.5.2 多址入网协议—通报式随机多址方式 776

9.5.3 网络的监控管理 782

9.5.4 VSAT系统中噪声与干扰的分析计算 786

9.6 VSAT网的新应用与新网络概念 789

9.6.1 VSAT站的分类与VSAT技术 789

9.6.2 利用VSAT实现卫星广域网（SWAN） 795

9.6.3 VSAT网与移动通信系统相结合 798

9.7 利用VSAT卫星通信系统的综合业务数字网络（ISDN） 799

9.7.1 引言 799

9.7.2 卫星ISDN的性能要求 800

9.7.3 卫星ISDN的实现 803

9.8 发展趋势 810

参考文献 814

第十章 几种卫星通信系统 817

10.1 国际卫星通信系统（INTELSAT） 817

10.1.1 概述 817

10.1.2 空间段 822

10.1.3 地面段 836

10.1.4 具体应用举例 837

10.2 国内卫星通信系统 842

10.2.1 概述 842

10.2.2 中国国内卫星通信系统 850

10.3 移动业务卫星通信系统（MSS） 853

10.3.1 概述 853

10.3.2 国际海事卫星通信系统（INMARSAT） 859

10.3.3 陆地移动业务卫星通信系统 866

10.3.4 航空移动业务卫星通信系统 872

参考文献 880

第十一章 卫星通信系统总体的若干问题 884

11.1 静止通信卫星定点位置的优选 884

11.1.1 与同频段卫星网络间的协调 884

11.1.2 轨道位置对地球站天线仰角的影响 884

11.1.3 轨道位置对星蚀的影响 886

11.1.4 轨道位置对服务区视在大小的影响 887

11.1.5 基本结论 890

11.2 卫星通信系统的经济成本分析 891

11.2.1 经济成本分析比较的必要性及基本方法 891

11.2.2 卫星通信系统的成本估算 892

11.2.3 地球站经济成本优化选择举例 898

11.3 FDMA系统中卫星转发器容量和链路性能的优化设计 903

11.3.1 优化设计的必要性 903

11.3.2 每载波多路（MCPC）的载波排列及链路性能的优化 904

11.3.3 每载波单路（SCPC）的载波排列及链路性能优化 907

11.4 同频段系统间的干扰与协调 923

11.4.1 系统间的干扰类型 923

11.4.2 无线电规则的有关规定 924

11.4.3 地球站的协调区域 929

11.5 卫星通信系统的可靠性 934

11.5.1 常用的几种通信可靠性尺度 934

11.5.2 复杂系统的可靠度计算 937

11.5.3 通信卫星的可靠性 938

11.5.4 地球站的可靠性 940

11.6 卫星通信用的保密技术 941

11.6.1 用固态器件实现的单次密码器 942

11.6.2 公钥密码系统 942

11.6.3 数字签名 945

11.6.4 多路复用和密码术的结合 945

11.6.5 前向纠错和密码术的结合 948

11.6.6 小结 950

11.7 结束语—发展趋势 951

参考文献 953