第1章 引言 1
1.1概述 1
1.2IMT-2000以及SATCOM,LMS所处的地位 2
1.2.1全球覆盖 2
1.2.2IMT-2000中的地面替代方式和无缝覆盖 3
1.2.3IMT-2000的实现和LMS的作用 3
1.2.4包含LMS的通信体系结构 3
1.3多媒体信息业务 4
1.4IP/ATM网络 5
1.5本书主要内容 6
1.6小结 8
参考文献 8
第2章 陆地卫星移动通信概述 11
2.1概述 11
2.1.1LMS系统的特点和局限性 11
2.2卫星轨道的划分（LEO,MEO,GEO） 13
2.2.1一般卫星轨道模型 14
2.2.2轨道周期 14
2.2.3覆盖区域、波束宽度、星端距 15
2.2.4星际链路 16
2.3频率分配及规则问题 16
2.4干扰限制 18
2.4.1干扰限制 18
2.4.2MSS空－地频段（2170～2200MHz） 18
2.4.3MSS地－空频段（2170～2200MHz） 18
2.4.4卫星信号泄漏 18
2.5链路预算分析 19
2.4.6ISM（工业、科学、医疗）频段中的WLAN和短距无线链路 19
2.4.5用户终端信号泄漏 19
2.5.1功率和增益 20
2.5.2路径损耗 20
2.5.3热噪声 20
2.5.4有星上处理功能的卫星链路分析 20
2.6现有的和计划发展的卫星通信系统概况 22
2.6.1全球星系统（GlobalStar） 23
2.6.2ICO系统 23
2.7IMT-2000中的陆地卫星移动通信 24
2.6.5Orbcomm系统 24
2.6.4铱星系统 24
2.6.3Inmarsat-C系统 24
2.7.1UTRA和宽带CDMA 25
2.7.2卫星UMTS（S-UMTS） 26
2.8S-UMTSITU-RRTT建议 26
2.8.1SAT-CDMA 27
2.8.2ESARTT建议 28
2.8.5业务类型及其性能要求 29
2.8.4其他（非ITU）建议 29
2.8.3ICOGlobalCommunicationRTT建议 29
2.8.6IMT-2000卫星通信系统的特征 30
2.9朝着第4代移动系统和超4代移动系统发展 31
2.9.1宽带移动业务 31
2.9.2宽带卫星通信：ATM卫星通信系统及开发 32
2.10小结 33
参考文献 34
第3章 陆地卫星移动通信信道 38
3.1.1瑞利衰落和散射多径信号的组成 39
3.1.2信号 39
3.1多径衰落 39
3.2瑞利衰落过程和散射信号的组成 40
3.3莱斯衰落、视距传播和镜面反射信号组成 40
3.3.1LOS和镜面反射分量 41
3.3.2莱斯衰落 41
3.4NAKAGAMI衰落模型 43
3.5阴影效应和对数正态模型 43
3.6.2信号相位 44
3.7.1相干带宽（f0） 44
3.7频率、时间和空间选择性衰落 44
3.6.1阴影与衰落（Loo模型） 44
3.6阴影效应与衰落（Loo模型） 44
3.7.2相干长度（l0） 45
3.7.3相干时间（τ0） 45
3.7.4到达角度偏差（σ0） 45
3.8功率谱密度 45
3.8.1情形1（全向天线） 46
3.8.2情形2（方向性天线） 46
3.9功率延迟谱 47
3.9.1情形1（全向天线） 47
3.9.2情形2（方向性天线） 47
3.10.1电平穿越率 48
3.10衰落速率 48
3.10.2情形1（瑞利衰落） 49
3.10.3情形2（莱斯衰落） 49
3.11瑞利衰落统计量 49
3.11.1平均衰落持续时间 49
3.11.2多径衰落有效性 50
3.12小结 50
参考文献 51
附录 3A常用等式 53
4.2空中接口和系统设计驱动 54
第4章 系统设计问题 54
4.1简介 54
4.2.1LMS空中接口驱动 55
4.2.2CDMA系统的成本和复杂度 56
4.2.3LMS体系结构 56
4.3空中接口及其相关技术 57
4.3.1多址技术和问题 57
4.3.2LMS中的CDMA 58
4.3.3多用户检测和干扰抵消 59
4.3.4干扰抵消 61
4.3.6功率控制 62
4.3.5信道估计和均衡 62
4.3.7同步 63
4.3.8调制 65
4.3.9LMS中的差错控制和纠错问题 66
4.3.10双工方式 67
4.3.11切换 67
4.3.12接收机实现和均衡 68
4.3.13自适应均衡 69
4.3.15自适应“智能”天线技术 70
4.3.14交织 70
4.3.16间接信息和空中接口实现 71
4.3.17安全性 71
4.4小结 71
参考文献 71
第5章 多址技术介绍 74
5.1引言 74
5.2FDMA 75
5.2.3频率不确定性和保护频带 76
5.2.2ACI限制 76
5.2.1FDMA容量 76
5.2.4漂移和偏移导致的频率不确定性 77
5.2.5互调产物的敏感度 77
5.3TDMA 78
5.3.1TDMA容量 79
5.4卫星链路的时间和频率的不确定性 79
5.4.1时间和频率不确定性的原因 80
5.4.2卫星运动引起的频率不确定性 80
5.4.3偏移和漂移带来的时间不确定性 82
5.4.4短期稳定性：时钟间的定时抖动 83
5.5DS-CDMA 84
5.5.1CDMA容量 84
5.5.2DS-CDMA接收器 85
5.5.3IP/ATM与CDMA结合的问题 88
5.6混合FH/DS-CDMA空中接口 89
5.7基于WCDMA的S-UMTS的空中接口 90
5.7.1UMTS中的CDMA码 91
5.8小结 93
参考文献 93
6.1引言 96
第6章 MPSKTCM 96
6.2.1一般MPSK性能模型 97
6.2MPSK模型和实用MPSKTCM 97
6.2.2实用MPSKTCM性能模型和修正 99
6.3实用MPSKTCM性能 102
6.3.1AWGN情况下的性能 102
6.3.2莱斯衰落的性能 103
6.3.3瑞利衰落的性能 104
6.4带字符差异的MPSKTCM（格形编码调制） 105
6.5连接的RS-MPSKTCM 106
参考文献 107
6.6小结 107
附录 6ATermSatHammingDistance12 109
第7章 天线 110
7.1引言 110
7.2LMS天线基础 110
7.2.1方向性和增益 110
7.2.2LMS终端 111
7.2.3跟踪 111
7.3.1地面段的天线分集 112
7.3天线与分集 112
7.3.3分集合并技术 113
7.3.2卫星分集 113
7.4智能天线 116
7.4.1相控阵天线 116
7.4.2自适应阵列天线 117
7.5小结 119
参考文献 119
8.1引言 122
8.1.1多媒体 122
第8章 LMS多媒体信息服务 122
8.1.2多媒体系统的设计目的 123
8.2多媒体信息服务 124
8.2.1移动多媒体服务 124
8.2.2基于LMS的多媒体问题 125
8.2.3内容 126
8.2.4可再利用的对象、分发和传送机制 126
8.2.5从SATCOM角度考虑的服务 126
8.2.6移动宽带服务评论 127
8.2.7安全 127
8.3.1多媒体MPEG标准 128
8.3标准纵览 128
8.3.2移动MPEG4情况 129
8.3.3出错恢复视频编码 129
8.4QoS要求 129
8.4.1延时 130
8.4.2出错性能 130
8.5地面移动卫星假定参考连接 130
8.5.1差错性能分配 130
8.5.2时延和时延均衡 131
8.5.4卫星运动引起的时延变化 132
8.5.3时延变化来源 132
8.6网络服务透视 133
8.6.1IP和ATM网络 133
8.6.2点到点服务 133
8.6.3广播服务 134
8.6.4多点传送服务（通过卫星） 134
8.7中间件 134
8.7.1什么是中间件 134
8.7.2资源分配和适应 135
参考文献 136
8.8小结 136
9.1ATM技术简介 140
9.1.1基于卫星通信的ATM技术的潜在优势 140
第9章 基于卫星通信的ATM技术 140
9.1.2基于卫星通信的ATM运作的关键问题 141
9.2ATM协议包 143
9.2.1服务类及B-ISDN参考模型 143
9.2.2ATM信元结构 143
9.3IP/ATM卫星通信 144
9.4业务模型及其与基于卫星通信的ATM之间的关系 145
9.4.2卫星通信的实质 146
9.4.1对业务种类及业务强度的敏感性 146
9.5ATM中的QoS衡量 147
9.6ATM-SATCOM系统及其发展 148
9.7ATM-SATCOM网络的实现 149
9.7.1ATM-SATCOM中继 149
9.7.2什么是OBP、信号重生及OBS 154
9.7.3卫星交换ATM 156
9.8基于CDMA的ATM卫星通信连接允许控制 157
9.8.3基于容量的SGT的ATM-SATCOMCAC 158
9.8.1连接允许控制 158
9.8.2基于容量的空中交换ATM-SATCOMCAC 158
9.8.4ATM-CDMA的CAC举例 159
9.9小结 160
参考文献 160
第10章 基于卫星的TCP/IP 162
10.1引言 162
10.2TCP/IP描述 162
10.2.1IP数据报 163
10.2.2TCP字段 164
10.3主要问题及限制 165
10.3.1GEO与LEO的比较 165
10.3.2增强TCP 165
10.3.3QoS（服务质量）意识 166
10.3.4IP路由选择和ATM交换 167
10.3.5IP路由选择技术 168
10.3.6IP多播 170
10.3.7基于卫星通信的IP安全 170
10.4.1性能依赖于TCP窗口大小 171
10.3.8拥塞控制 171
10.4基于ATM卫星通信的TCP/IP和差错控制的重要性 171
10.4.2差错、时延和窗口尺寸的综合效应 172
10.4.3TCP应答机制 172
10.4.4对MTU尺寸和时延的依赖 174
10.4.5对TCP窗口大小及MTU大小的依赖 174
10.5小结 175
参考文献 175
11.1引言 178
11.2泊松到达 178
第11章 业务模型 178
11.2.1泊松分布 179
11.2.2产生／消灭过程状态流图 179
11.2.3稳态方程 180
11.2.4平衡方程 180
11.3排队模型 180
11.3.1M/M/1模型 181
11.3.2排队时延 182
11.3.3M/M/S/S和M/D/S/S一般排队模型 182
11.3.4爱尔兰与业务负载 183
11.4UMTS的业务问题 184
11.3.7阻塞概率与爱尔兰B公式 184
11.3.5服务等级 184
11.3.6阻塞概率 184
11.5卫星通信的业务问题 186
11.5.1多媒体业务卫星通信的时延抖动分析 186
11.5.2ATM卫星通信链路中所有ATMVC共有的时延抖动 186
11.5.3ATM卫星通信链路中各ATMVC间不同的时延抖动 186
11.6小结 188
参考文献 188
12.2MAC层协议 190
12.1引言 190
第12章 MAC层考虑事项 190
12.2.1FAMA协议 192
12.2.2DAMA协议 192
12.2.3随机接入协议 193
12.2.4混合随机接入和预约协议 193
12.2.5自适应协议 193
12.2.6UMTS-MAC协议的参考点 194
12.2.8专用MAC与标准的卫星MAC 195
12.2.7卫星MAC与地面MAC 195
12.3.1连接接入控制 196
12.3.2信道分配 196
12.3连接接入控制、资源分配和管理 196
12.3.3无线资源的分配和管理 197
12.4容量和资源估计 197
12.4.1爱尔兰（Erlang）容量、阻塞概率和服务级别 197
12.4.2资源估计、精度和限制 198
12.4.3ALOHA与时槽ALOHA 198
12.5.1每个时槽可提供的请求流量 200
12.5UMTS话音、数据和视频业务中的时槽ALOHA 200
12.5.2总业务量和碰撞概率 201
12.5.3时延与Pollaczek-khinchin公式 202
12.6小结 202
参考文献 203
第13章 费用问题 206
13.1引言 206
13.2费用模型 206
13.2.1航天器重量 206
13.2.2通信有效载荷重量的建模 207
13.2.3天线 208
13.2.4万向架、自动跟踪接收机和电子设备 209
13.2.5接收机、基带处理设备及复用设备 209
13.2.6功放及其附件 209
13.2.7处理器 210
13.2.8余量 210
13.2.9卫星通信有效载荷重量举例 210
13.2.11推进剂和ABM 211
13.2.10研发费用 211
13.2.12每千克的发射成本 212
13.3小结 213
参考文献 213
附录13A 天线尺寸和重量数据 215
附录13B 卫星重量和功率数据 216
附录13C 航天器费用（折合为1998年的美元价格） 218
附录13D 运载工具及其费用 220
附录13E 通信有效载荷重量 222
附录13F 功放及其附件（PAA）有关数据 224