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第1章 卫星通信网络概述 1

1.1 从GEO卫星通信系统到多层卫星通信网络 1

1.2 卫星通信网络体系结构 6

1.2.1 网络拓扑 6

1.2.2 协议体系 7

1.3 卫星通信网络的特征 11

1.4 卫星通信网络的关键技术 12

1.4.1 星座设计 12

1.4.2 路由算法 13

1.4.3 多播技术 13

1.4.4 资源分配 14

1.4.5 星间链路 14

1.5 天地一体化信息网络 15

1.5.1 建立天地一体化信息网络的必要性 15

1.5.2 天地一体化信息网络的内涵及其特点 16

1.5.3 天地一体化信息网络的研究现状和发展趋势 16

1.5.4 天地一体化信息网络的结构和功能 18

1.5.5 空间感知层现有资源及其特点 20

1.6 章节安排 22

参考文献 23

第2章 卫星轨道和星座设计 24

2.1 卫星运行轨道 24

2.1.1 第一、第二和第三宇宙速度 25

2.1.2 开普勒定律 26

2.1.3 轨道参数 27

2.1.4 常用卫星轨道 28

2.2 卫星星座设计 30

2.2.1 星下点轨迹 30

2.2.2 卫星覆盖范围 31

2.2.3 仰角与星地链路 32

2.2.4 区域覆盖星座与全球覆盖星座 33

2.2.5 星间链路 34

2.3 多层卫星星座设计 35

2.3.1 单层卫星网络存在的问题 36

2.3.2 单层π型卫星网络存在的问题 37

2.3.3 低轨Walker Delta 2π型卫星星座覆盖问题 38

2.3.4 单层卫星网络的通信中断问题 38

2.3.5 多层卫星星座设计 39

2.3.6 多层卫星网络星座链路几何特征 41

2.4 星间链路几何特征分析 43

2.4.1 MEO卫星层内星间链路 43

2.4.2 LEO卫星层内星间链路 44

2.4.3 多层卫星网络层间链路 45

2.5 STK软件 48

2.5.1 STK/Astrogator 49

2.5.2 STK/Chains模块 50

2.5.3 STK/Comm模块 50

2.5.4 STK/Coverage模块 50

2.5.5 STK/Radar模块 51

2.5.6 STK/HRES模块 51

2.5.7 STK/CON模块 51

2.5.8 STK/MATLAB接口 52

2.5.9 STK/GIS扩展模块 52

2.6 本章小结 52

参考文献 53

第3章 卫星网络路由技术 54

3.1 通信网络中的路由 54

3.1.1 多目标优化 54

3.1.2 最短路问题 56

3.2 卫星通信网络中的路由 56

3.3 单层卫星网络路由 59

3.3.1 考虑时延的路由算法 59

3.3.2 考虑时延抖动的路由算法 63

3.3.3 混合路由算法 64

3.3.4 基于ATM的自适应路由算法 68

3.3.5 自适应最小阻塞路由算法 79

3.3.6 单层卫星网络路由小结 84

3.4 多层卫星网络路由 86

3.4.1 单层卫星网络路由问题 86

3.4.2 多层卫星网络路由的特点 87

3.4.3 多层卫星网络基于ATM的自适应路由算法 87

3.4.4 多层卫星网络自适应IP路由算法 94

3.4.5 多层卫星网络路由小结 104

3.5 本章小结 105

参考文献 106

第4章 卫星多址接入技术 107

4.1 卫星多址接入体制分析 107

4.1.1 传统多址技术的局限性 107

4.1.2 IDMA产生的技术背景及其优势 108

4.1.3 IDMA技术在卫星通信中的适用性 110

4.2 IDMA技术概述 111

4.2.1 IDMA技术的基本原理 111

4.2.2 IDMA系统的多用户检测技术 112

4.2.3 基于SINR Evolution技术的IDMA半解析分析方法 114

4.3 卫星IDMA系统模型 117

4.3.1 卫星系统干扰模型 117

4.3.2 卫星IDMA的系统容量 117

4.3.3 基于IDMA的卫星接入控制模型 123

4.4 卫星IDMA系统的接入控制协议 127

4.4.1 接入请求机制 128

4.4.2 基于SINR Evolution技术的最小功率分配策略 133

4.4.3 连接接纳控制策略 135

4.4.4 性能评估与分析 145

4.5 本章小结 151

参考文献 151

第5章 多波束卫星功率分配技术 153

5.1 多波束卫星系统 153

5.2 多波束卫星功率分配问题描述 155

5.3 多目标优化问题概述 156

5.3.1 多目标优化的基本概念 156

5.3.2 多目标优化问题的求解方法 157

5.4 ITU-R雨衰模型 159

5.5 经典多波束功率分配算法 161

5.5.1 基于雨衰补偿的多波束功率分配算法 161

5.5.2 基于链路质量平衡准则的多波束功率分配算法 164

5.5.3 以SINR为目标的多波束功率分配算法 166

5.6 基于IDMA的多波束卫星功率分配算法 169

5.6.1 IDMA体制多波束卫星系统干扰模型 169

5.6.2 基于SINR Evolution的负载平衡多波束功率分配算法 170

5.6.3 性能仿真 175

5.7 单播多播共存环境的卫星多波束功率分配算法 181

5.7.1 系统结构 181

5.7.2 数学建模 182

5.7.3 利用NSGA II算法进行求解 185

5.7.4 性能仿真 187

5.8 本章小结 191

参考文献 192

第6章 卫星多播技术 193

6.1 多播通信技术概述 193

6.1.1 多播的基本概念 194

6.1.2 可靠多播 195

6.1.3 多播拥塞控制算法 200

6.2 卫星通信系统的多播应用 204

6.3 卫星网络的特点及其对多播协议的影响 207

6.4 卫星多播拥塞控制 208

6.4.1 理论分析模型 209

6.4.2 性能分析 212

6.4.3 改进措施 216

6.5 卫星可靠多播方案 219

6.5.1 基于异或编译码的差错恢复策略 220

6.5.2 分割连接的卫星可靠多播解决方案 222

6.5.3 性能评估 228

6.6 本章小结 234

参考文献 235

第7章 卫星中继与深空通信 237

7.1 深空通信中的信息传输问题 238

7.1.1 信息传输问题 238

7.1.2 传统深空通信方法 239

7.2 天基测控通信系统 241

7.3 深空通信的信道 243

7.3.1 自由空间信道 243

7.3.2 大气链路信道 245

7.4 卫星中继链路特性分析 248

7.4.1 卫星中继链路的接收信号功率 248

7.4.2 中继链路的信噪比 249

7.4.3 中继链路的信道容量 249

7.4.4 仿真结果及数据分析 249

7.4.5 GEO卫星协作中继 252

7.5 GEO卫星编队连续导航定位 254

7.5.1 GEO卫星编队连续导航系统 255

7.5.2 几何参数精度因子 257

7.5.3 时差导航 261

7.5.4 频差导航 266

7.6 本章小结 270

参考文献 270

第8章 星际传输与星际互联网络 272

8.1 星际信息传输模式 273

8.1.1 IPN采用互联网协议的问题 273

8.1.2 星际信息传输方式 280

8.1.3 星际信息传输效率 284

8.1.4 容失传输 315

8.2 星际互联网络 328

8.2.1 网络业务模型 329

8.2.2 网络安全结构 332

8.2.3 频谱结构 334

8.3 容迟网络 338

8.3.1 DTMN中的路由 341

8.3.2 DTMN中的信息传输 343

8.4 本章小结 344

参考文献 345

名词索引 347