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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

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 卫星通信的发展和应用9

1.4.1 卫星通信的发展简史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

3.3.2 通信卫星的覆盖图70

3.3.3 静止卫星覆盖范围的确定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

4.4.3 下变频器和本机振荡器107

4.5 伺服跟踪分系统107

4.5.1 伺服跟踪系统的作用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（Linear Prediction Coding，LPC）127

5.2.3 残差激励线性预测编码（Residual Excited Linear Prediction Coder，RELP）129

5.2.4 多脉冲线性预测编码器（Multipulse Linear Prediction Coder，MPLPC）130

5.2.5 矢量量化（Vector Quantization，VQ）131

5.2.6 码激励线性预测编码（Code-Excited LinearPrediction Coding，CELP）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-Band Excitation Coding，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-QPSK139

5.3.4 连续相位调制（CPM）143

5.3.5 多H相位编码调制（MHPM）146

5.3.6 非恒包络调制147

5.4 差错控制与扰码147

5.4.1 概述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/PA168

6.2.2 SCPC/FDMA169

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

第7章 卫星通信系统线路设计190

7.1 概述190

7.1.1 卫星通信线路的质量指标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G193

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 卫星通信线路载波功率与噪声功率比197

7.4.1 上行线路载噪比与卫星接收机性能指数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

第8章 卫星通信组网技术222

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

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 网络监控与管理240

8.3.1 跟踪遥测指令分系统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 64 kbit/s接口标准246

8.4.3 2048 kbit/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 TDMA的帧结构254

9.2.1 概述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TASI265

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-T1DMA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 IDR的主要技术特性283

10.3.1 误比特率性能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

10.4 转发器容量291

10.5 IDR载波的实现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 具有低速率编码（LRE）的512 kbit/s IDR系统299

10.6.1 概述299

10.6.2 技术考虑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

12.8.3 调制解调359

12.9 VSAT话音通信网359

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

12.10 VSAT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

12.11 VSAT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

12.11.3 话音VSAT网的传输体制367

12.12 VSAT网系统设计367

12.12.1 概述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 陆地移动卫星通信系统394

13.3.1 概述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

14.2.3 电波的极化430

14.2.4 预加重和去加重430

14.2.5 加权信噪比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 卫星电视广播MAC制441

14.4.1 概述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