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第一章 概述1

1．1 引言1

1．2 卫星移动通信的发展概况和发展动力3

1．2．1 卫星移动通信的发展概况3

1．2．2 卫星移动通信的发展动力5

1．3 卫星移动通信系统的主要类型及用途7

1．4 卫星移动通信系统的组成、网络结构及一般工作过程8

1．4．1 系统组成8

1．4．2 卫星移动通信系统的网络结构及特点10

1．4．3 卫星移动通信系统的组网形式和一般工作过程12

1．5 卫星移动通信系统的特点及其技术上存在的一些问题14

1．6 卫星移动通信与卫星个人通信15

1．7 卫星移动通信与IMT-200017

1．8 卫星移动通信系统的工作频段19

1．8．1 频率范围选择的依据19

1．8．2 无线电频率窗口20

1．8．3 当前卫星移动通信系统使用的频率21

1．8．4 国际电信联盟（ITU）分配给卫星移动业务（MSS）的频率21

2．1 有关卫星在空间运动的基本概念28

2．1．1 卫星运动的基本规律28

第二章 卫星移动通信系统中的卫星和轨道28

2．1．2 用于描述卫星运动轨道的天体坐标系29

2．1．3 地理位置的经纬度表示30

2．1．4 时间基准31

2．1．5 卫星轨道计算常用的数据34

2．2 卫星的运动轨道35

2．2．1 描述卫星运动轨道的一般方程35

2．2．2 轨道周期和卫星运动速度36

2．2．3 卫星运动轨道的主要类型37

2．3．1 描述卫星运动轨道的经典参数38

2．3 轨道参数和轨道位置38

2．3．2 卫星在轨道上的位置39

2．4 范·阿伦辐射带和卫星轨道高度窗口40

2．4．1 范·阿伦辐射带40

2．4．2 卫星轨道高度窗口41

2．5 轨道摄动及分析42

2．6 卫星—卫星和卫星—地球站之间的能见计算45

2．6．1 卫星—卫星和卫星—地球站之间的能见函数45

2．6．2 卫星位置矢量的计算47

2．6．3 卫星在地面的轨迹48

2．6．4 地球站位置矢量的计算49

2．7．2 卫星星座的表示方法及主要参数50

2．7．1 卫星星座的类型50

2．7 卫星星座的表示方法及优化设计50

2．7．3 卫星星座中参数的优化51

2．8 通信卫星的主要类型及组成55

2．8．1 通信卫星的主要类型56

2．8．2 通信卫星的组成57

2．8．3 卫星公用舱的组成59

2．8．4 有效载荷的组成63

2．8．5 通信卫星元器件技术69

2．9 卫星重量和功率的估算71

2．9．1 卫星重量的类型及相互关系71

2．9．2 计算卫星干重的模型72

2．9．3 卫星直流功率的计算74

第三章 卫星移动通信信道79

3．1 有关移动通信的基本概念79

3．1．1 多径传播和多径衰落79

3．1．2 时延扩展和相干带宽81

3．1．3 阴影效应84

3．1．4 多普勒效应85

3．2 GSO卫星移动通信中的多径衰落现象及主要对抗措施86

3．2．1 多径衰落深度87

3．2．2 多径衰落的时间/频率特性90

3．2．3 多径衰落环境下载波同步设备的跟踪性能91

3．2．4 对多径衰落可能采取的措施92

3．3 多普勒效应95

3．3．1 多普勒频移与多普勒率95

3．3．2 抗多普勒频移的措施98

3．4 卫星移动信道模型98

3．4．1 卫星移动信道的一般表示98

3．4．2 单环境双平坦衰落信道模型100

3．4．3 多环境频率平坦卫星移动信道模型107

3．4．4 宽带卫星移动通信信道模型113

3．4．5 用于确定信道衰落余量的窄带卫星移动通信信道模型114

3．5．1 背景电离作用引起的主要恶化117

3．5 电离层对电波传播的影响117

3．5．2 电离层不规则性造成的电离层闪烁123

3．5．3 电离层吸收损耗129

3．5．4 总的电离层效应130

3．6 对流层对电波传播的影响131

3．6．1 概述131

3．6．2 气体吸收131

3．6．3 降雨损耗133

3．6．4 云雾损耗138

3．6．5 折射139

3．6．6 大气闪烁141

3．6．7 波导传播142

3．6．8 噪声温度142

3．6．9 去极化效应143

第四章 卫星移动通信体制概论149

4．1 卫星移动通信系统通信体制的基本内容149

4．2 多址访问方式概述150

4．3 频分多址访问方式153

4．3．1 每载波多路信道的FDMA155

4．3．2 每载波单路信道的FDMA157

4．3．3 卫星交换FDMA158

4．3．4 FDMA方式的主要优缺点160

4．3．5 FDMA在卫星移动通信中的应用161

4．4 时分多址访问方式161

4．4．1 时分多址访问的基本介绍161

4．4．2 卫星交换TDMA165

4．4．3 多载波TDMA169

4．4．4 TDMA在卫星移动通信系统中的应用175

4．5 码分多址访问方式175

4．5．1 码分多址访问方式的基本原理175

4．5．2 直接序列扩频CDMA177

4．5．3 跳频扩频CDMA180

4．5．4 CDMA在卫星移动通信系统中的应用181

4．6 随机（争用）多址和可控（预约）多址访问方式182

4．6．1 随机多址访问方式182

4．6．2 可控多址访问方式186

4．7 卫星移动通信系统中的信道分配188

4．7．1 信道分配的主要类型和有关基本概念188

4．7．2 固定信道分配策略191

4．7．3 动态信道分配策略194

4．7．4 灵活信道分配策略196

4．8 卫星移动通信系统中的呼叫切换197

4．8．1 有关切换的基本概念197

4．8．2 切换的主要类型199

4．8．3 切换的一般过程203

4．8．4 CDMA系统中的软切换206

4．9 卫星移动通信系统中信道分配和切换策略的性能分析209

4．10 卫星移动通信系统中的交换方式和动态路由选择214

4．10．1 交换方式的主要类型215

4．10．2 卫星移动通信系统的业务量特点219

4．10．3 卫星移动通信系统中的交换方式221

4．10．4 卫星移动通信系统中的用户编号223

4．10．5 空间交换网络中的路由选择225

5．1 有关链路计算的基本概念和计算公式235

第五章 卫星移动通信系统的链路计算235

5．2 传输损耗238

5．2．1 海事卫星移动通信信道的传播损耗238

5．2．2 陆地卫星移动通信信道的传播损耗247

5．2．3 航空卫星移动通信信道的传播损耗258

5．2．4 对几种传播损耗的主要补偿措施265

5．3 噪声269

5．3．1 热噪声269

5．3．2 天线噪声272

5．3．4 互调噪声275

5．3．3 接收系统噪声温度275

5．4 干扰277

5．4．1 邻道干扰278

5．4．2 共信道干扰279

5．4．3 交叉极化干扰280

5．4．4 码间串扰281

5．4．5 同频干扰282

5．4．6 近端对远端比干扰283

5．4．7 多址访问干扰286

5．5 载波与噪声加干扰功率比286

5．5．1 载波与噪声功率比的计算286

5．5．2 载波与干扰功率比的计算288

5．5．3 载波与噪声加干扰功率比的计算292

5．6 卫星和移动站之间相对几何关系及若干传播参数293

5．7 卫星移动通信信道的链路计算299

5．8 系统可靠性和可用度302

第六章 编码技术306

6．1 语音编码306

6．1．1 波形编码310

6．1．2 参量编码310

6．1．3 混合编码316

6．2．1 差错控制编码的基本概念333

6．2 差错控制编码333

6．2．2 ARQ方式336

6．2．3 线性分组码339

6．2．4 卷积码350

6．2．5 纠、检突发错误的码354

6．2．6 级联码357

6．2．7 Turbo码359

第七章 数字调制解调技术370

7．1 引言370

7．1．1 滤波策略370

7．1．2 调制方式373

7．2．1 调制原理376

7．2 BPSK/QPSK、π/2-DBPSK/π/4-DQPSK、OQPSK调制376

7．2．2 BPSK和QPSK调制377

7．2．3π/2-DBPSK和π/4-DQPSK调制380

7．2．4 OQPSK调制385

7．3 MSK、GMSK调制387

7．3．1 MSK调制387

7．3．2 GMSK调制391

7．4 调制信号的传输特性398

7．4．1 功率谱特性398

7．4．2 抗噪声特性400

7．4．3 滤波和限幅对传输性能的影响401

7．5 多载波调制403

7．6 正交振幅调制406

7．6．1 QAM的一般原理406

7．6．2 叠加式QAM413

7．7 编码调制418

7．7．1 网格编码调制419

7．7．2 分组编码调制426

7．7．3 多路网格编码调制和多路分组编码调制426

7．8 BPSK/QPSK调制解调器的数字实现427

7．8．1 调制解调器的数字实现方式428

7．8．2 调制器的数字实现429

7．8．3 解调器的数字实现431

第八章 抗衰落技术446

8．1 分集接收抗衰落技术447

8．1．1 产生分集信号的方法447

8．1．2 分集信号的合并技术448

8．2 自适应均衡抗衰落技术449

8．2．1 自适应均衡的基本原理449

8．2．2 自适应均衡器的类型450

8．3 编码抗衰落技术453

8．4．2 RAKE接收的实现方式456

8．4 扩频抗衰落技术456

8．4．1 RAKE接收机的基本原理456

8．4．3 实现RAKE接收的关键技术461

第九章 星际链路465

9．1 概述465

9．2 星际链路的组成及主要优缺点467

9．3 星际链路使用的频段470

9．4 无线电频率星际链路471

9．5 光星际链路472

9．5．1 概述472

9．5．2 光星际链路上信号的传输473

9．5．3 光接收机中的噪声474

9．6 星际链路天线指向控制技术476

9．6．1 天线指向的捕获476

9．6．2 天线指向误差对星际链路的影响分析476

9．6．3 星际链路天线的自动跟踪技术480

9．7 星际链路上的通信协议483

9．7．1 链路层协议484

9．7．2 网络层协议484

9．7．3 运输层协议486

10．1 星上处理和交换技术488

第十章 星上处理技术和天线技术488

10．1．1 载波处理转发器490

10．1．2 比特流处理转发器493

10．1．3 全基带处理转发器500

10．2 多波束卫星天线技术505

10．2．1 多波束反射面天线506

10．2．2 多波束透镜天线508

10．2．3 多波束阵列天线510

10．2．4 智能相控阵天线514

10．3．1 天线自适应调零技术517

10．3．2 智能自动增益控制517

10．3 星上抗干扰处理技术517

10．4 ITU-R对移动地球站天线方向图的有关规定519

第十一章 网络管理与控制523

11．1 概述523

11．2 网络管理的基本概念及组成523

11．3 网络管理系统的基本功能526

11．4 互联网的简单网络管理协议528

11．5 ISO的OSI网络管理结构及公共管理信息协议531

11．6 电信管理网535

11．6．1 电信管理网的基本概念535

11．6．2 电信管理网的功能结构536

11．6．3 电信管理网的物理结构539

11．6．4 电信管理网的实施结构542

11．6．5 电信管理网的分层管理结构543

11．6．6 电信管理网的管理业务544

11．7 无线电链路的控制和管理546

11．7．1 无线电链路质量测试546

11．7．2 波束区选择547

11．7．3 信道选择/分配548

11．7．4 信道接入及释放548

11．7．5 切换548

11．7．6 支持移动性的功能549

12．1 IMT-2000的功能模型551

第十二章 IMT-2000的关键技术及其卫星部分与地面部分的综合551

12．1．1 与业务管理有关的功能553

12．1．2 与业务逻辑和业务控制有关的功能553

12．1．3 与接入、呼叫和承载者控制有关的功能554

12．2 IMT-2000中无线电接口的定义及要求556

12．2．1 IMT-2000无线电运行环境中的业务可接入性556

12．2．2 与用户有关的要求557

12．2．3 运行要求558

12．3 IMT-2000中无线电接口的通用性问题561

12．3．1 采用分层法来解决接口的通用性562

12．3．2 采用模块法解决接口的通用性563

12．4 IMT-2000无线电接口的协议模型564

12．5 IMT-2000无线电接口的信道结构566

12．5．1 射频信道566

12．5．2 物理信道566

12．5．3 逻辑信道566

12．5．4 帧结构568

12．5．5 复用568

12．6 IMT-2000的无线传输技术569

12．6．1 概述569

12．6．2 CDMA无线传输技术的特点572

12．6．3 几种第三代移动通信陆地无线候选建议简介574

12．7 IMT-2000中的移动性管理598

12．7．1 概述598

12．7．2 PLMN的移动性管理600

12．8 IMT-2000中的切换和信道分配技术618

12．8．1 切换的分类618

12．8．2 切换准则618

12．8．3 切换控制620

12．8．4 切换时的信道分配620

12．8．5 切换的优先级621

12．8．7 IMT-2000网络中涉及卫星系统的切换626

12．8．6 切换性能评估626

12．9 卫星移动通信系统与地面通信系统的综合627

12．9．1 实现卫星系统与地面系统综合的基本概念627

12．9．2 地理综合628

12．9．3 业务综合630

12．9．4 网络综合630

12．9．5 设备综合633

12．9．6 系统综合634

12．10 IMT-2000网络中卫星部分和地面部分综合的方式635

12．11 几种第三代卫星移动通信系统无线电传输技术候选建议简介637

12．11．1 概述637

12．11．2 SW-CDMA建议638

12．11．3 SW-C/TDMA建议644

第十三章 卫星移动通信系统举例——GSO系统656

13．1 INMARSAT GSO卫星移动通信系统基本介绍656

13．2 提供海事卫星移动业务的INMARSAT系统663

13．2．1 INMARSAT标准A系统663

13．2．2 INMARSAT标准C系统667

13．2．3 INMARSAT标准B系统669

13．2．4 INMARSAT标准M系统基本介绍670

13．2．5 卫星EPIRB和INMARSAT标准E终端671

13．3 提供陆地卫星移动业务的INMARSAT系统675

13．3．1 INMARSAT标准M系统675

13．3．2 INMARSAT标准D/D+系统基本介绍683

13．3．3 INMARSAT标准Mini-M系统基本介绍685

13．4 提供航空卫星移动业务的INMARSAT系统685

13．5 有代表性的区域和国内GSO卫星移动通信系统692

13．5．1 北美的MSAT系统694

13．5．2 澳大利亚的MobileSat系统696

13．6 提供手持机业务的GSO卫星移动通信系统697

第十四章 卫星移动通信系统举例——非GSO系统700

14．1 非对地静止的中、低轨道卫星移动通信系统的发展背景和概况700

14．2 铱系统704

14．2．1 铱系统的概况704

14．2．2 铱系统的组成和基本工作原理705

14．2．3 铱卫星星座707

14．2．4 铱系统控制段709

14．2．5 铱关口站710

14．2．6 铱系统用户单元和用户号码713

14．2．7 铱系统通信体制716

14．2．8 铱系统工作过程718

14．3 全球星系统725

14．3．1 全球星系统的网络结构和组成725

14．3．2 全球星系统的空间段727

14．3．3 全球星系统的地面段730

14．3．4 全球星系统的用户段732

14．3．5 全球星系统的通信体制734

14．4 ICO全球卫星通信系统736

14．4．1 ICO系统的组成和网络结构736

14．4．2 ICO系统的空间段738

14．4．3 ICO系统的地面互联网741

14．4．4 ICO系统的用户段742

14．4．5 ICO系统的通信体制744

14．5 Teledesic全球卫星通信系统744

14．6 小卫星通信系统746

14．7 全球定位系统755

14．8 系统比较和未来发展趋势761