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第1章 概述1

1.1 卫星通信基本概念1

1.1.1 卫星通信定义1

1.1.2 卫星通信特点2

1.2 卫星通信分类4

1.3 卫星通信业务与频率5

1.3.1 卫星通信业务5

1.3.2 卫星通信频段划分6

1.3.3 卫星通信频率分配6

1.4 卫星通信系统基本组成7

1.4.1 通信卫星8

1.4.2 地球站11

1.5 卫星通信现状与发展12

1.5.1 卫星通信现状12

1.5.2 卫星通信发展趋势15

参考文献16

第2章 卫星轨道17

2.1 轨道特性17

2.1.1 开普勒第一定律17

2.1.2 开普勒第二定律18

2.1.3 开普勒第三定律19

2.2 描述轨道的术语和方法19

2.2.1 几个术语19

2.2.2 坐标系20

2.2.3 时间参考21

2.3 轨道类型22

2.4 通信卫星可用的轨道23

2.4.1 范·艾伦带23

2.4.2 大椭圆轨道24

2.4.3 同步轨道27

2.4.4 倾斜圆轨道28

2.4.5 极轨道和太阳同步轨道29

2.5 轨道的摄动29

2.6 星蚀和日凌中断30

2.6.1 星蚀30

2.6.2 日凌中断31

2.7 静止卫星的位置保持31

参考文献34

第3章 卫星通信地球站35

3.1 地球站组成35

3.2 地球站主要射频特性及相关要求36

3.2.1 地球站G/T值要求36

3.2.2 地球站EIRP限制37

3.2.3 极化隔离限制38

3.2.4 带外辐射限制39

3.3 地球站天线40

3.3.1 概述40

3.3.2 组成及工作原理41

3.3.3 天线的基本电参数42

3.3.4 天线的跟踪47

3.3.5 常用的卫星通信天线50

3.4 发射分系统52

3.4.1 上变频器52

3.4.2 功率放大器55

3.5 接收分系统60

3.5.1 低噪声放大器60

3.5.2 下变频器61

3.6 调制解调分系统64

3.6.1 调制解调基本原理64

3.6.2 调制解调器的分类65

3.6.3 调制解调器主要技术特性66

3.7 业务接入分系统67

3.7.1 接入控制68

3.7.2 接口协议处理68

3.7.3 话音编码68

3.7.4 视频编码69

3.8 管理控制分系统72

3.9 供配电分系统72

参考文献73

第4章 卫星通信信号传输处理74

4.1 信号传输模型74

4.1.1 连续信号传输模型74

4.1.2 突发信号传输模型76

4.2 数据加解扰76

4.3 信道纠错编译码77

4.3.1 信道纠错编译码的发展历史77

4.3.2 卷积码79

4.3.3 RS码82

4.3.4 Turbo码88

4.3.5 LDPC码91

4.4 数字载波调制100

4.4.1 二进制移相键控101

4.4.2 四相移相键控（QPSK）104

4.4.3 偏移四相键控（OQPSK）106

4.4.4 M进制移相键控（MPSK）106

4.4.5 正交幅度调制（QAM）108

4.4.6 最小频移键控MSK110

4.4.7 高斯最小频移键控GMSK111

4.5 基带信号解调112

4.5.1 定时恢复112

4.5.2 载波恢复117

4.5.3 高阶调制信号的软信息提取124

参考文献125

第5章 多址技术128

5.1 频分多址技术128

5.2 时分多址技术130

5.2.1 基本原理130

5.2.2 帧结构130

5.2.3 定时同步132

5.2.4 组网技术134

5.2.5 传输效率135

5.3 码分多址技术136

5.3.1 直接序列扩频多址137

5.3.2 跳频扩频多址140

5.4 空分多址技术140

5.5 随机接入多址技术141

5.6 混合多址技术143

5.6.1 MF-TDMA多址技术143

5.6.2 MF-CDMA多址方式145

5.6.3 OFDMA技术146

5.6.4 PCMA技术148

参考文献149

第6章 卫星通信链路预算150

6.1 链路的基本组成150

6.2 传输链路的基本概念151

6.2.1 信息速率与传输速率151

6.2.2 误符号率与误比特率151

6.2.3 载波带宽与载波功率分配152

6.2.4 载波与噪声功率比154

6.2.5 资源利用率155

6.2.6 系统设计的约束及均衡155

6.3 噪声温度156

6.3.1 噪声系数与噪声温度的定义156

6.3.2 级联设备的噪声系数及噪声温度157

6.3.3 天线噪声温度157

6.4 地球站主要特性160

6.4.1 地理参数160

6.4.2 天线参数161

6.4.3 有效全向辐射功率163

6.4.4 接收系统品质因数163

6.5 卫星转发器主要特性165

6.5.1 单载波饱和功率通量密度165

6.5.2 有效全向辐射功率165

6.5.3 接收系统品质因数165

6.5.4 输入输出回退166

6.6 空间传播主要特性166

6.6.1 自由空间传播损耗166

6.6.2 大气的影响167

6.6.3 减轻大气影响措施176

6.7 透明转发器链路预算178

6.7.1 上行链路178

6.7.2 下行链路180

6.7.3 干扰信号181

6.7.4 总链路性能184

6.7.5 链路预算举例185

6.8 再生处理转发器链路预算190

6.8.1 上行链路190

6.8.2 下行链路191

6.8.3 总链路性能191

6.9 多波束链路预算191

6.9.1 低轨卫星多波束链路192

6.9.2 同步卫星多波束链路193

6.10 星间链路预算196

6.10.1 星间链路频率197

6.10.2 星间毫米波链路197

6.10.3 星间激光链路198

6.10.4 星间太赫兹链路199

参考文献200

第7章 卫星通信网络201

7.1 分层的网络体系结构201

7.1.1 协议及分层的基本概念201

7.1.2 开放系统互联（OSI）参考模型201

7.1.3 Internet协议参考模型203

7.2 卫星网络构成的基本要素204

7.3 卫星网络的基本特性205

7.3.1 卫星网络拓扑205

7.3.2 链路类型206

7.3.3 连通性206

7.4 多波束卫星的星上连接207

7.4.1 基于转发器跳接的星上连接208

7.4.2 基于星上透明处理的连接208

7.4.3 基于星上再生处理的连接209

7.4.4 基于波束扫描的连接213

7.5 ATM卫星网络214

7.5.1 ATM网络214

7.5.2 基于卫星通信的ATM运行的关键问题218

7.5.3 卫星ATM网络的实现219

7.6 TCP/IP卫星网络221

7.6.1 典型的IP卫星网络协议栈参考架构221

7.6.2 传输控制协议222

7.6.3 基于卫星链路的TCP局限性分析226

7.6.4 TCP性能增强228

7.6.5 IP压缩技术235

7.7 卫星广播网络238

7.7.1 每个卫星转发器单载波单套节目239

7.7.2 每个卫星转发器多载波多节目239

7.7.3 时分复用（TDM）的单载波多节目240

7.7.4 基于星上处理（FDMA/TDM）的多节目广播240

参考文献241

第8章 卫星移动通信242

8.1 系统组成243

8.1.1 空间段244

8.1.2 地面段245

8.1.3 用户段248

8.2 使用频段248

8.2.1 用户链路248

8.2.2 馈电链路249

8.2.3 星际链路250

8.3 信道特性251

8.3.1 多径衰落及对抗措施252

8.3.2 多普勒频移及对抗措施256

8.4 轨道和星座设计257

8.4.1 星座设计要考虑的因素257

8.4.2 星座优化设计258

8.4.3 极轨道星座259

8.4.4 倾斜圆轨道星座261

8.5 技术体制264

8.5.1 频率复用264

8.5.2 多址接入265

8.5.3 交换方式265

8.5.4 调制解调267

8.6 空中接口268

8.6.1 物理层269

8.6.2 数据链路层275

8.6.3 网络层277

8.7 发展趋势278

参考文献279

第9章 宽带卫星通信280

9.1 宽带卫星通信体系结构280

9.1.1 概述280

9.1.2 典型应用服务280

9.1.3 网络结构281

9.1.4 服务结构281

9.1.5 协议结构282

9.2 宽带卫星通信组网技术283

9.2.1 基于透明转发器宽带组网283

9.2.2 基于星上处理转发器宽带组网286

9.2.3 广播及组播组网287

9.3 几种宽带卫星通信空中接口协议288

9.3.1 DVB-RCS288

9.3.2 IPoS294

9.3.3 RSM-A297

9.4 典型宽带卫星通信系统302

9.4.1 SurfBeam302

9.4.2 iPSTAR304

9.4.3 Spaceway-3306

9.5 发展趋势分析308

参考文献309

第10章 抗干扰卫星通信310

10.1 卫星通信干扰样式310

10.2 卫星通信抗干扰措施311

10.2.1 扩频技术311

10.2.2 天线抗干扰技术312

10.2.3 自适应干扰消除技术312

10.2.4 变换域处理技术313

10.2.5 星上抗干扰技术313

10.2.6 扩展频段、发展极高频（EHF）通信314

10.2.7 基于认知的智能抗干扰技术314

10.3 跳频抗干扰通信技术314

10.3.1 跳频信号特征314

10.3.2 跳频图案316

10.3.3 跳频同步技术320

10.3.4 抗干扰能力分析322

10.4 直扩抗干扰通信技术326

10.4.1 处理增益和干扰容限326

10.4.2 主要干扰威胁及分析327

10.5 典型抗干扰卫星通信系统328

参考文献330

第11章 应急卫星通信331

11.1 应急通信的概念及特点331

11.2 应急通信的应用场景及措施332

11.2.1 应急通信的应用场景332

11.2.2 应急通信措施332

11.3 应急通信国外发展现状333

11.3.1 美国应急通信系统333

11.3.2 欧盟e-Risk系统336

11.3.3 日本应急通信系统337

11.4 应急通信的标准340

11.4.1 国际电信联盟340

11.4.2 ETSI相关标准341

11.4.3 IETF相关标准341

11.4.4 ATIS相关标准341

11.4.5 TIA相关标准342

11.4.6 T1相关标准342

11.4.7 3GPP相关标准342

11.5 应急通信指挥系统343

11.5.1 系统组成及主要功能343

11.5.2 信息获取系统344

11.5.3 应急通信系统344

11.5.4 综合应用分系统347

11.6 应急固定卫星通信业务应用347

11.6.1 应急卫星通信体制特点347

11.6.2 VSAT应急卫星通信系统应用348

11.7 应急移动卫星通信业务应用351

11.7.1 简介351

11.7.2 轨道和卫星网络构架对覆盖的影响351

11.7.3 赈灾通信中MSS系统的使用方式352

11.7.4 可提供灾害通信的MSS系统示例356

参考文献363