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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CDMA25

2.7.2卫星UMTS（S-UMTS）26

2.8S-UMTSITU-RRTT建议26

2.8.1SAT-CDMA27

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CDMA58

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

5.2FDMA75

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

5.3TDMA78

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-CDMA84

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 MPSKTCM96

6.2.1一般MPSK性能模型97

6.2MPSK模型和实用MPSKTCM97

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-MPSKTCM106

参考文献107

6.6小结107

附录 6ATermSatHammingDistance12109

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OBS154

9.7.3卫星交换ATM156

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-SATCOMCAC158

9.8.1连接允许控制158

9.8.2基于容量的空中交换ATM-SATCOMCAC158

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/IP162

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TCP165

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MAC195

12.2.7卫星MAC与地面MAC195

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ALOHA198

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ALOHA200

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ABM211

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