卫星通信系统与技术 (2010 年度畅销榜NO.12140 )

本书是北京市高等教育精品教材建设、2002年初评议确定的项目，获得北京市教委的经费资助。书中主要内容包括：卫星通信概况、卫星运动轨道和卫星组成、地球站和VSAT、空间链路设计、信号处理和传输技术、多址联接、卫星蜂窝移动系统与网络管理、卫星系统中的多媒体通信等。\r\n\r\n 上世纪90年代以来，由于信息技术的迅速发展和社会需求的提高，卫星通信的应用已经发生了重大变化。广域个人移动通信的发展，全球无缝隙覆盖需求的增长，国际互联网(Internt)的出现，宽带多媒体通信和多播(Multicast)技术的开发，无线电频率资源的有效利用，通信服务质量要求的提高等，都导致卫星信号传输、处理和多址联接技术的很多变革和创新。\r\n\r\n 作为理工通信类高校的专业教科书，本书在讲解卫星通信基本原理的基础上，尽可能考虑上述特征，同时，也用一定篇幅介绍了非静止轨道卫星、个人移动卫星通信、信道纠错和图像信号压缩编码、宽带多媒体通信在卫星上的应用等，使其较好地反映了本门学科近十余年来的发展情况。\r\n\r\n 本书内容丰富，面向工程实践和应用，有较多实例和插图帮助理解内容，主要用作通信、电子和信息类高校本科生的教材或研究生的教学参考书，也适用于有相应水平的、从事这方面工作的工程技术和管理人员参考阅读。\r\n
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第1章 卫星通信概况 \r\n\r\n 1. 1 卫星通信的发展简况和重大里程碑 \r\n\r\n 1. 1. 1 Arthur C. Clarke的早期设想 \r\n\r\n 1. 1. 2 今天的卫星通信系统——GEO. LEO. MEO和HEO \r\n\r\n 1. 1. 3 卫星通信的主要应用领域 \r\n\r\n 1. 1. 4 卫星通信发展中的重大里程碑 \r\n\r\n 1. 2 卫星通信的使用频带 \r\n\r\n 1. 2. 1 无线电通信的频谱资源和频带命名 \r\n\r\n 1. 2. 2 用于固定卫星业务(FSS)的主要频段 \r\n\r\n 1. 2. 3 用于移动卫星业务(MSS)的主要频段 \r\n\r\n 1. 3 卫星通信系统的组成 \r\n\r\n 1. 3. 1 卫星通信系统的空间段 \r\n\r\n 1. 3. 2 卫星通信系统的地面段 \r\n\r\n 1. 4 编码. 复接. 调制和多址联接 \r\n\r\n 1. 4. 1 脉冲编码调制(PCM)和自适应差分脉冲编码调制(ADPCM) \r\n\r\n 1. 4. 2 时分复接系统(PDH)和同步数字系列(SDH) \r\n\r\n 1. 4. 3 数字调制. 信号传输质量的衡量标准 \r\n\r\n 1. 4. 4 多址联接 \r\n\r\n 1. 5 正交极化频率复用 \r\n\r\n 1. 5. 1 电磁波极化和它的数学表示式 \r\n\r\n 1. 5. 2 双极化运行时的关键性能指标——正交极化鉴别度 \r\n\r\n 1. 6 移动和个人卫星通信 \r\n\r\n 1. 6. 1 移动卫星通信的应用 \r\n\r\n 1. 6. 2 个人卫星通信 \r\n\r\n 1. 6. 3 UMTS&IMT-2000 \r\n\r\n 1. 7 宽带多媒体卫星通信 \r\n\r\n 复习思考题和计算题 \r\n\r\n 第2章 卫星运动轨道和通信卫星组成 \r\n\r\n 2. 1 卫星运动轨道 \r\n\r\n 2. 1. 1 椭圆和圆形轨道 \r\n\r\n 2. 1. 2 卫星运动速度和轨道周期 \r\n\r\n 2. 1. 3 静止轨道上卫星的定位 \r\n\r\n 2. 1. 4 轨道平面取向和轨道参量 \r\n\r\n 2. 1. 5 轨道的扰动** \r\n\r\n 2. 1. 6 地面跟踪** \r\n\r\n 2. 2 卫星和地球的几何关系 \r\n\r\n 2. 2. 1 卫星和地球站终端之间的几何关系 \r\n\r\n 2. 2. 2 从地球站看向卫星的方位角. 仰角和极化角 \r\n\r\n 2. 2. 3 最小仰角给定时一定高度卫星的覆盖面积 \r\n\r\n 2. 2. 4 长时延的影响和消除 \r\n\r\n 2. 2. 5 星蚀现象与日凌中断 \r\n\r\n 2. 3 卫星星座和系统概念 \r\n\r\n 2. 3. 1 Walker倾斜星座 \r\n\r\n 2. 3. 2 极星座 \r\n\r\n 2. 3. 3 非同步极星座 \r\n\r\n 2. 3. 4 GEO. LEO. MEO和HEO系统概念 \r\n\r\n 2. 4 通信卫星设计和有效载荷 \r\n\r\n 2. 4. 1 通信卫星设计考虑 \r\n\r\n 2. 4. 2 通信卫星有效载荷(payload) \r\n\r\n 2. 5 卫星公用平台和寿命 \r\n\r\n 2. 5. 1 卫星公用平台(Platform or Bus) \r\n\r\n 2. 5. 2 卫星的寿命和可靠性 \r\n\r\n 复习思考题和计算题 \r\n\r\n 第3章 卫星地球站和VSAT \r\n\r\n 3. 1 引言 \r\n\r\n 3. 1. 1 设计考虑 \r\n\r\n 3. 1. 2 国际规定和技术限制 \r\n\r\n 3. 1. 3 地球站技术近期发展趋向 \r\n\r\n 3. 1. 4 地球站设备一般组成 \r\n\r\n 3. 2 地球站射频基本性能 \r\n\r\n 3. 2. 1 有效全向辐射功率(EIRP)的定义和计算 \r\n\r\n 3. 2. 2 接收系统噪声分析和品质因素G／T值计算 \r\n\r\n 3. 3 天线. 馈源和跟踪系统 \r\n\r\n 3. 3. 1 天线基本性能 \r\n\r\n 3. 3. 2 天线系统 \r\n\r\n 3. 3. 3 馈源系统 \r\n\r\n 3. 3. 4 跟踪系统 \r\n\r\n 3. 4 射频(RF)分系统 \r\n\r\n 3. 4. 1 发送设备 \r\n\r\n 3. 4. 2 接收设备 \r\n\r\n 3. 5 通信公用和网络接口分系统 \r\n\r\n 3. 5. 1 上变频器(UC)和下变频器(DC)的设计 \r\n\r\n 3. 5. 2 频率合成器 \r\n\r\n 3. 5. 3 中频放大. 滤波和均衡 \r\n\r\n 3. 5. 4 调制和解调 \r\n\r\n 3. 5. 5 基带信号处理 \r\n\r\n 3. 5. 6 网络接口分系统 \r\n\r\n 3. 6 固定和广播卫星业务地球站 \r\n\r\n 3. 6. 1 大. 中型固定业务(FSS)地球站 \r\n\r\n 3. 6. 2 广播卫星业务(BSS)地球站和卫星电视接收 \r\n\r\n 3. 7 很小孔径终端(VSAT)网络 \r\n\r\n 3. 7. 1 VSAT网络结构和组网方案 \r\n\r\n 3. 7. 2 典型VSAT系统组成 \r\n\r\n 3. 7. 3 VSAT系统工作原理 \r\n\r\n 3. 7. 4 20世纪90年代后期VSAT网络的发展 \r\n\r\n 3. 7. 5 VSAT星形网链路计算实例 \r\n\r\n 3. 8 地球站监控, 辅助设备和可靠性分析 \r\n\r\n 3. 8. 1 地球站监控(M&C) \r\n\r\n 3. 8. 2 辅助设备 \r\n\r\n 3. 8. 3 设备可靠性分析 \r\n\r\n 复习思考题和计算题 \r\n\r\n 第4章 卫星链路设计 \r\n\r\n 4. 1 传输方程 \r\n\r\n 4. 1. 1 引言 \r\n\r\n 4. 1. 2 传输方程 \r\n\r\n 4. 1. 3 其他传输损耗 \r\n\r\n 4. 2 基本卫星链路分析 \r\n\r\n 4. 2. 1 上行载噪比计算(透明型转发器) \r\n\r\n 4. 2. 2 下行载噪比和总的载噪比计算 \r\n\r\n 4. 2. 3 卫星上高功放的输入和输出回退量(或称补偿量) \r\n\r\n 4. 2. 4 卫星链路计算实例 \r\n\r\n 4. 2. 5 再生型转发器计算公式 \r\n\r\n 4. 3 卫星链路干扰分析 \r\n\r\n 4. 3. 1 载波噪声干扰功率比 \r\n\r\n 4. 3. 2 进入或来自邻近卫星系统的干扰 \r\n\r\n 4. 3. 3 地面微波等其他干扰 \r\n\r\n 4. 3. 4 交调干扰产生的噪声 \r\n\r\n 4. 4 降雨衰减分析 \r\n\r\n 4. 4. 1 降雨衰减预测和计算 \r\n\r\n 4. 4. 2 降雨衰减对系统噪声温度的影响 \r\n\r\n 4. 4. 3 降雨引起的去极化效应 \r\n\r\n 4. 4. 4 缓解降雨衰减的方法 \r\n\r\n 4. 5 信号阻挡和多径衰落** \r\n\r\n 4. 5. 1 地面移动卫星信道的窄带模型 \r\n\r\n 4. 5. 2 高频时的卫星信道 \r\n\r\n 4. 5. 3 地面移动卫星信道的宽带模型 \r\n\r\n 4. 6 卫星系统的可用度和设计实例 \r\n\r\n 4. 6. 1 卫星系统的可用度(或有效性) \r\n\r\n 4. 6. 2 一般卫星链路设计思路 \r\n\r\n 4. 6. 3 VSAT链路设计实例 \r\n\r\n 复习思考题和计算题 \r\n\r\n 第5章 信号传输与处理技术 \r\n\r\n 5. 1 信源技术 \r\n\r\n 5. 1. 1 信源及其编码 \r\n\r\n 5. 1. 2 多媒体信号 \r\n\r\n 5. 1. 3 数据信号及压缩技术 \r\n\r\n 5. 2 数字信号调制 \r\n\r\n 5. 2. 1 相位调制(MPSK) \r\n\r\n 5. 2. 2 频率调制 \r\n\r\n 5. 2. 3 各种调制的性能及功率谱 \r\n\r\n 5. 3 信道编码 \r\n\r\n 5. 3. 1 基本知识 \r\n\r\n 5. 3. 2 线性分组码 \r\n\r\n 5. 3. 3 循环码 \r\n\r\n 5. 3. 4 卷积码 \r\n\r\n 5. 3. 5 级联码 \r\n\r\n 5. 3. 6 编码调制 \r\n\r\n 5. 4 差错控制 \r\n\r\n 5. 4. 1 纯ARQ(Pure ARQ) \r\n\r\n 5. 4. 2 混合ARQ方式 \r\n\r\n 复习思考题和计算题 \r\n\r\n 第6章 多址联接 \r\n\r\n 6. 1 频分双工(FDD)和时分双工(TDD) \r\n\r\n 6. 1. 1 频分双工 \r\n\r\n 6. 1. 2 时分双工 \r\n\r\n 6. 2 频分多址联接 \r\n\r\n 6. 2. 1 MCPC和SCPC \r\n\r\n 6. 2. 2 小型固定业务地球站(SCPC) \r\n\r\n 6. 2. 3 设计考虑 \r\n\r\n 6. 2. 4 转发器利用. 预分配和按需分配 \r\n\r\n 6. 2. 5 带宽和功率受限, 主要特性总结 \r\n\r\n 6. 3 时分多址联接(TDMA) \r\n\r\n 6. 3. 1 帧结构 \r\n\r\n 6. 3. 2 独特码检测和网络同步 \r\n\r\n 6. 3. 3 帧效率和转发器利用 \r\n\r\n 6. 3. 4 预分配和按需分配TDMA \r\n\r\n 6. 3. 5 主要特性总结 \r\n\r\n 6. 4 多波束卫星中的FDMA／TDMA \r\n\r\n 6. 4. 1 多波束卫星的引出(又称空分多址SDMA) \r\n\r\n 6. 4. 2 卫星交换SS／TDMA \r\n\r\n 6. 4. 3 星上信号处理用于FDMA／TDM运行 \r\n\r\n 6. 5 码分多址联接(CDMA) \r\n\r\n 6. 5. 1 直接序列扩频传输(DS-CDMA) \r\n\r\n 6. 5. 2 频率跳跃扩频传输(FH-CDMA) \r\n\r\n 6. 5. 3 伪随机噪声(PN)序列 \r\n\r\n 6. 5. 4 扩频系统容量和RAKE接收机 \r\n\r\n 6. 6 卫星分组数据通信(RA／TDMA) \r\n\r\n 6. 6. 1 分组数据通信基本概念 \r\n\r\n 6. 6. 2 分组数据传输协议 \r\n\r\n 6. 6. 3 Internet业务(Direc-PC)和卫星通信的结合 \r\n\r\n 6. 7 关于多址联接的讨论及多址联接的发展趋向 \r\n\r\n 6. 7. 1 关于多址联接的讨论 \r\n\r\n 6. 7. 2 今后的发展趋向 \r\n\r\n 复习思考题和计算题 \r\n\r\n 第7章 卫星蜂窝移动系统 \r\n\r\n 7. 1 卫星蜂窝的概念 \r\n\r\n 7. 2 频率复用 \r\n\r\n 7. 2. 1 星内的频率复用 \r\n\r\n 7. 2. 2 星间频率复用 \r\n\r\n 7. 2. 3 CDMA的频率复用 \r\n\r\n 7. 3 同信道干扰 \r\n\r\n 7. 3. 1 FDMA／TDMA系统中的同信道干扰 \r\n\r\n 7. 3. 2 CDMA系统中的同信道干扰 \r\n\r\n 7. 4 系统结构 \r\n\r\n 7. 4. 1 空间段 \r\n\r\n 7. 4. 2 地面段 \r\n\r\n 7. 5 网络控制 \r\n\r\n 7. 5. 1 网络控制概述 \r\n\r\n 7. 5. 2 移动性管理 \r\n\r\n 7. 5. 3 呼叫控制 \r\n\r\n 7. 5. 4 无线资源管理 \r\n\r\n 7. 6 切换 \r\n\r\n 7. 6. 1 不同的切换情形 \r\n\r\n 7. 6. 2 切换的操作 \r\n\r\n 7. 6. 3 切换引起的资源分配问题 \r\n\r\n 7. 6. 4 CDMA系统中的软切换 \r\n\r\n 7. 7 业务容量 \r\n\r\n 7. 7. 1 单小区的爱尔兰容量 \r\n\r\n 7. 7. 2 系统的容量及频谱效率 \r\n\r\n 复习思考题和计算题 \r\n\r\n 第8章 卫星系统中的多媒体通信 \r\n\r\n 8. 1 宽带通信网络类型 \r\n\r\n 8. 1. 1 传统的电路交换网络和分组交换因特网(Internet) \r\n\r\n 8. 1. 2 采用新卫星轨道的新型多媒体卫星系统 \r\n\r\n 8. 2 多媒体服务和业务特性 \r\n\r\n 8. 2. 1 图像业务和MPEG编码 \r\n\r\n 8. 2. 2 自相似业务 \r\n\r\n 8. 3 基于ATM的卫星通信系统 \r\n\r\n 8. 3. 1 ATM原理 \r\n\r\n 8. 3. 2 基于ATM卫星网络的意义 \r\n\r\n 8. 4 通过卫星系统的因特网服务 \r\n\r\n 8. 4. 1 TCP／IP原理 \r\n\r\n 8. 4. 2 因特网协议(IP) \r\n\r\n 8. 4. 3 传输控制协议(TCP) \r\n\r\n 8. 4. 4 卫星环境中的TCP／IP \r\n\r\n 8. 4. 5 卫星环境中ATM上的IP \r\n\r\n 8. 5 基于ATM的卫星网络 \r\n\r\n 8. 5. 1 系统结构 \r\n\r\n 8. 5. 2 服务 \r\n\r\n 8. 5. 3 协议结构 \r\n\r\n 8. 5. 4 ATM资源管理 \r\n\r\n 8. 5. 5 对ATM卫星系统的多址联接 \r\n\r\n 8. 5. 6 无线电资源管理 \r\n\r\n 8. 5. 7 误差控制 \r\n\r\n 复习思考题 \r\n
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卫星通信是现代通信的主要方式之一, 它在军事上和航天科技上有特殊的地位, 是实现现代信息社会的核心科技内容之一. 通信. 计算机和图像等信息技术的发展, 很多都与它密切相关.

自从1965年开始投入运行以来, 卫星通信已有30余年历史, 它在全球通信. 广播和导航定位等其他应用领域, 都得到了飞速的发展. 近十余年来, 随着光缆通信. 地面移动通信. 计算机网络等其他传输介质的发展和生产成本的下降, 长途通信中卫星通信面临着激烈的竞争, 国际长途通信和电视广播, 已经不再是卫星通信一统天下. 在性能价格比上, 它必须要面对其他各种传输介质的挑战. 只有围绕卫星的基本特征并扬长避短, 卫星通信才能在市场竞争中长期处于比较主动的地位.

本书的主要服务对象是通信. 电子和信息类高年级本科生和相应专业研究生, 可供他们用作教材或教学参考书, 因此在每章中都附有大量插图, 帮助理解课程内容, 每章后都附有一定数量的思考题和计算题, 便于学生复习和锻炼工程计算能力. 本书大量素材来自国际上近年来的教学和科技参考书, 也有不少内容取自国内外杂志上发表的论文. .

本书共分8章：第1章介绍卫星通信的基本概况. 第2章论述卫星的运行轨道. 星座以及卫星星体结构, 包括近年来投入应用的非静止轨道卫星和新型处理型卫星的发展情况. 第3章讲解卫星地球站设备, 也包括近年来广为发展的VSAT情况, 地球站的基本性能G／T值. EIRP等的计算也在本章讲解. 第4章论述卫星空间链路的计算, 主要讨论卫星系统的总体性能C／N(或C／No, Eb／No)计算, 也涉及各种干扰和降雨等气候情况对高微波频段系统性能的影响. 第5章介绍了信号传输和处理技术, 除了涉及传输信号的基本特性和数字调制技术外, 主要叙述图像信号的压缩编码技术和探讨信道编码纠错的最佳方案. 第6章叙述卫星通信中的几种基本多址联接方案, 也对近年来正在发展的多种服务要求进行了综合. 第7章论述卫星蜂窝移动系统, 偏重基本理论, 具体实例在书后的参考文献中介绍. 第8章讨论用于宽带多媒体通信的卫星系统, 主要涉及ATM和TCP／IP在卫星通信中的发展和应用中要解决的问题. 这些内容与今后卫星通信的发展方向关系比较密切, 可供从事这方面工作的科技人员参考.

全书的基本内容选择由主编陈振国教授负责. 本书第7章由杨鸿文副教授(在职博士)编写, 他还编写了第5章图像信号压缩编码的部分内容. 第5章的其他内容由郭文彬讲师(在职博士)编写. 第1. 2. 3. 4. 6. 8章内容, 由陈振国. 庞翠珠教授合作完成.

在本书编写过程中, 曾得到北京市高等教育精品教材建设市专款资金资助, 也得到北京邮电大学教材委员会的大力支持, 谨在此表示衷心感谢!

作者虽然力图使本书内容覆盖近年来卫星通信的各个主要方面, 但由于水平所限, 书中肯定还存在很多不足和错误, 敬请广大师生和读者批评指正.

作 者

2003年6月

无封面