卫星通信系统（修订本） (2010 年度畅销榜NO.24189 )

本书比较系统、深入地讲述了卫星通信系统的基本理论、关键技术、系统设计及线路计算等问题，基本反映了当前卫星通信发展的状况．共十一章；概述、通信卫星、卫星信道中信号的传输、卫星通信体制导论、颇分多址(FDMA)方式、时分多址(TDMA)方式、随机联接时分多址(RA／TDMA)方式、码分多址(CDMA)方式、VSAT与VSAT网、几种卫星通信系统、卫星通信系统总体的若干问题。\r\n\r\n 本书主要适用于从事卫星通信专业的工程技术人员、大专院校高年级学生及研究生阅读，也可供从事其他专业的通信工程技术人员作参考。\r\n
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第一章 概述 \r\n\r\n 1. 1 卫星通信的一般概念 \r\n\r\n 1. 1. 1 卫星通信的含义及卫星通信系统的分类 \r\n\r\n 1. 1. 2 卫星通信发展概况 \r\n\r\n 1. 1. 3 卫星通信的特点及其在技术上带来的一些问题 \r\n\r\n 1. 2 卫星通信系统的组成. 网络形式和运行 \r\n\r\n 1. 2. 1 系统的组成 \r\n\r\n 1. 2. 2 卫星通信网络的结构 \r\n\r\n 1. 2. 3 系统的工作过程 \r\n\r\n 1. 3 卫星通信线路计算的基本公式 \r\n\r\n 1. 3. 1 接收信号的功率 \r\n\r\n 1. 3. 2 传输损耗 \r\n\r\n 1. 3. 3 噪声与干扰 \r\n\r\n 1. 3. 4 卫星通信线路中的载波功率与噪声功率比 \r\n\r\n 1. 3. 5 卫星通信线路计算的一般任务 \r\n\r\n 1. 4 卫星通信使用的频率 \r\n\r\n 1. 4. 1 频率分配 \r\n\r\n 1. 4. 2 卫星通信频率范围选用的依据 \r\n\r\n 1. 4. 3 当前卫星通信使用的频段 \r\n\r\n 附录I 微波波段的划分 \r\n\r\n 附录II 模拟制信号传输的假设参考电路和国际卫星通信组织 \r\n\r\n IS一IV 系统的噪声分配 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第二章 通信卫星 \r\n\r\n 2. 1 卫星的轨道 \r\n\r\n 2. 1. 1 卫星运动的轨道及主要参数 \r\n\r\n 2. 1. 2 卫星的摄动 \r\n\r\n 2. 1. 3 星蚀及日凌中断 \r\n\r\n 2. 1. 4 轨道平面的倾斜效应 \r\n\r\n 2. 1. 5 通信卫星的姿态稳定技术 \r\n\r\n 2. 1. 6 静止卫星的发射过程 \r\n\r\n 2. 2 静止卫星轨道的有效利用 \r\n\r\n 2. 2. 1 静止卫星轨道的分配与管理 \r\n\r\n 2. 2. 2 静止卫星轨道的有效利用 \r\n\r\n 2. 3 通信卫星的覆盖区及传输迟延时间 \r\n\r\n 2. 3. 1 全球波束覆盖区的几何关系 \r\n\r\n 2. 3. 2 对准静止卫星时地球站天线主波束的方位角和仰角 \r\n\r\n 2. 3. 3 卫星信道的传输时延及回波的抑制或抵消 \r\n\r\n 2. 4 静止卫星的组成 \r\n\r\n 2. 4. 1 天线分系统 \r\n\r\n 2. 4. 2 通信分系统(转发器) \r\n\r\n 2. 4. 3 电源分系统 \r\n\r\n 2. 4. 4 跟踪. 遥测. 指令分系统 \r\n\r\n 2. 4. 5 控制分系统 \r\n\r\n 2. 5 通信卫星简介 \r\n\r\n 2. 5. 1 对地静止通信卫星实例一国际通信卫星IS-V \r\n\r\n 2. 5. 2 一些主要的在轨对地静止通信卫星简介 \r\n\r\n 2. 5. 3 对地非静止通信卫星的实例 \r\n\r\n 附录 几个公式的推导 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第三章 卫星信道中信号的传输 \r\n\r\n 3. 1 模拟信号的传输 \r\n\r\n 3. 1. 1 频率调制的几个基本问题 \r\n\r\n 3. 1. 2 电话线路的调频传输带宽 \r\n\r\n 3. 1. 3 电话线路的加权信噪比 \r\n\r\n 3. 2 数字基蒂信号的传输一话音 \r\n\r\n 3. 2. 1 连续可变斜率增量调制(CVSD)方式 \r\n\r\n 3. 2. 2 差分脉码调制(DPCM)和自适应差分脉码调制(AD-PCM)方式 \r\n\r\n 3. 2. 3 声码器(Vocoder) \r\n\r\n 3. 2. 4 几种新型话音编码器的比较与评述 \r\n\r\n 3. 2. 5 TDM-PCM电话的传输标准 \r\n\r\n 3. 2. 6 数字话音插空(DSl)技术 \r\n\r\n 3. 2. 7 数字话路倍增设备(DCME) \r\n\r\n 3. 3 数字基带信号的传输一数据 \r\n\r\n 3. 3. 1 数据的代码及传输方式 \r\n\r\n 3. 3. 2 传输控制电路 \r\n\r\n 3. 3. 3 DTE与DCE的物理接口标准 \r\n\r\n 3. 3. 4 数据链路通信协议-HDLC协议 \r\n\r\n 3. 3. 5 广域网的X. 25建议 \r\n\r\n 3. 4 数字信号的调制与解调 \r\n\r\n 3. 4. 1 几种数字信号的调制方式 \r\n\r\n 3. 4. 2 目前设备中常用的调制方式(数字化) \r\n\r\n 3. 4. 3 用电话线路传输数据所需的Modem \r\n\r\n 3. 5 数字卫星通信中的差错控制 \r\n\r\n 3. 5. 1 自动要求重发(ARQ)方式 \r\n\r\n 3. 5. 2 前向纠错(FEC)方式 \r\n\r\n 3. 6 格状编码调制一TCM \r\n\r\n 3. 6. 1 概述 \r\n\r\n 3. 6. 2 TCM的基本原理 \r\n\r\n 3. 7 扰码 \r\n\r\n 3. 7. 1 扰码的作用 \r\n\r\n 3. 7. 2 实施方法 \r\n\r\n 3. 8 线路要求的CC／n0)与(Eb／n0)th的关系 \r\n\r\n 3. 8. 1 未采用纠错编码情况 \r\n\r\n 3. 8. 2 采用纠错编码情况 \r\n\r\n 附录 信道带宽与滚降系数的关系 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第四章 卫星通信体制导论 \r\n\r\n 4. 1 卫星通信体制的基本内容 \r\n\r\n 4. 2 多址联接方式的概述 \r\n\r\n 4. 2. 1 实现多址联接的依据 \r\n\r\n 4. 2. 2 几种常用的多址联接方式 \r\n\r\n 4. 3 多址分配制度 \r\n\r\n 4. 3. 1 多址分配制度的含义 \r\n\r\n 4. 3. 2 几种常用的多址分配制度 \r\n\r\n 4. 3. 3 采用不同分配制度时转发器通道数及各地球站载波数的计算 \r\n\r\n 4. 3. 4 与提高通道利用率有关的若干措施 \r\n\r\n 4. 3. 5 按申请全可变分配的控制方式 \r\n\r\n 4. 4 几种常用的体制类型 \r\n\r\n 附录 欧兰-B公式及欧兰表 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第五章 频分多址(FDMA)方式 \r\n\r\n 5. 1 FDMA的基本原理与特点 \r\n\r\n 5. 1. 1 基本原理 \r\n\r\n 5. 1. 2 FDMA的特点 \r\n\r\n 5. 2 频分多址卫星通信系统中的互调 \r\n\r\n 5. 2. 1 行波管放大器非线性特性的影响 \r\n\r\n 5. 2. 2 互调的基本分析 \r\n\r\n 5. 2. 3 减小互调干扰的主要措施 \r\n\r\n 5. 3 多路复用的FDMA系统--模拟制 \r\n\r\n 5. 3. 1 概述 \r\n\r\n 5. 3. 2 模拟制多路复用的FDMA系统 \r\n\r\n 5. 4 多路复用的FDMA系统--数字制IDR \r\n\r\n 5. 4. 1 IS系统的IDR \r\n\r\n 5. 4. 2 IDR的工作方式及有关规范 \r\n\r\n 5. 4. 3 单址地球站IDR业务的工作过程 \r\n\r\n 5. 4. 4 多址地球站IDR业务的工作过程 \r\n\r\n 5. 4. 5 IDR数字MODEM终端设备与末端设备 \r\n\r\n 5. 4. 6 IDR系统的同步问题--多普勒／准同步缓冲器 \r\n\r\n 5. 4. 7 IDR业务射频带宽求法 \r\n\r\n 5. 4. 8 线路计算 \r\n\r\n 5. 5 SCPC系统 \r\n\r\n 5. 5. 1 概述 \r\n\r\n 5. 5. 2 预分配的DM(PCM)-PSK-SCPC系统 \r\n\r\n 5. 5. 3 预分配的FM-SCPC系统 \r\n\r\n 5. 5. 4 SCPC-DA系统 \r\n\r\n 5. 5. 5 传输线路参数的计算 \r\n\r\n 附录I 利用等幅双波测得的(C／I)2～[BOi])预测等幅多波(n>2)工作时的[C／I)n～[BOi] \r\n\r\n 附录Ⅱ 微波相位噪声 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第六章 时分多址(TDMA)方式 \r\n\r\n 6. 1 TDMA方式的基本概念 \r\n\r\n 6. 1. 1 帧结构 \r\n\r\n 6. 1. 2 实现突发式发射与接收的方法 \r\n\r\n 6. 1. 3 系统定时 \r\n\r\n 6. 2 帧长的选择 \r\n\r\n 6. 2. 1 系统传输的比特速率Rb \r\n\r\n 6. 2. 2 帧长与取样周期的关系 \r\n\r\n 6. 2. 3 分帧长度Tb \r\n\r\n 6. 2. 4 帧效率nf \r\n\r\n 6. 2. 5 选择帧长需考虑的因素 \r\n\r\n 6. 3 初始捕获与分帧同步 \r\n\r\n 6. 3. 1 初始捕获的方法 \r\n\r\n 6. 3. 2 同步方法与同步精度 \r\n\r\n 6. 4 报头检测 \r\n\r\n 6. 4. 1 独特码(UW)的检测 \r\n\r\n 6. 4. 2 载波与比特定时恢复 \r\n\r\n 6. 5 数字话音插空和纠错编码技术的应用 \r\n\r\n 6. 5. 1 数字话音插空技术(DSI)的应用 \r\n\r\n 6. 5. 2 纠错编码技术在TDMA中应用举例 \r\n\r\n 6. 6 与地面线路的接口 \r\n\r\n 6. 6. 1 与模拟FDM线路的接口 \r\n\r\n 6. 6. 2 与数字TDM线路的直接数字接口(DDI) \r\n\r\n 6. 7 卫星交换-时分多址(SS-TDMA) \r\n\r\n 6. 7. 1 SS-TDMA的基本特点 \r\n\r\n 6. 7. 2 SS-TDMA的帧同步 \r\n\r\n 6. 7. 3 交换矩阵以及转换序列的排列 \r\n\r\n 6. 8 TDMA线路计算 \r\n\r\n 6. 8. 1 转发器工作点的选择 \r\n\r\n 6. 8. 2 线路计算的基本公式 \r\n\r\n 6. 8. 3 TDMA系统容量的估算 \r\n\r\n 6. 8. 4 举例 \r\n\r\n 附录 相位模糊问题 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第七章 随机联接时分多址(RA／TDMA)方式 \r\n\r\n 7. 1 引言 \r\n\r\n 7. 2 ALOHA方式 \r\n\r\n 7. 2. 1 工作过程 \r\n\r\n 7. 2. 2 ALOHA方式的信道利用率 \r\n\r\n 7. 2. 3 SREJ-ALOHA(选择重发ALOHA) \r\n\r\n 7. 3 S-ALOHA方式 \r\n\r\n 7. 3. 1 基本工作过程及信道利用率 \r\n\r\n 7. 3. 2 优先等级问题 \r\n\r\n 7. 3. 3 容纳站址数的估算 \r\n\r\n 7. 4 R-ALOHA方式 \r\n\r\n 7. 5 小结 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第八章 码分多址(CDMA)方式 \r\n\r\n 8. 1 概述 \r\n\r\n 8. 1. 1 码分多址的基本原理 \r\n\r\n 8. 1. 2 码分多址方式的主要优缺点 \r\n\r\n 8. 2 直接序列调相码分多址方式(CDMA／DS) \r\n\r\n 8. 2. 1 系统的组成与工作过程 \r\n\r\n 8. 2. 2 CDMA／DS系统的性能分析 \r\n\r\n 8. 2. 3 CDMA／DS方式的地址码设计 \r\n\r\n 8. 2. 4 CDMA／DS卫星通信线路的同步 \r\n\r\n 8. 3 跳频码分多址方式(CDMA／FH) \r\n\r\n 8. 3. 1 CDMA／FH方式同CDMA／DS方式的对比 \r\n\r\n 8. 3. 2 跳频图案的设计 \r\n\r\n 8. 3. 3 跳频扩频用的频率合成器 \r\n\r\n 附录 寻找m序列优选对的一种方法 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第九章 VSAT与VSAT网络 \r\n\r\n 9. 1 概述 \r\n\r\n 9. 1. 1 VSAT的概念. 特点与发展 \r\n\r\n 9. 1. 2 VSAT发展迅速的原因 \r\n\r\n 9. 1. 3 VSAT发展的状况 \r\n\r\n 9. 2 VSAT系统分析 \r\n\r\n 9. 2. 1 引言 \r\n\r\n 9. 2. 2 VSAT网 \r\n\r\n 9. 3 多址方式 \r\n\r\n 9. 3. 1 多址方式与性能比较 \r\n\r\n 9. 3. 2 响应时间的估算 \r\n\r\n 9. 3. 3 VSAT网的容量 \r\n\r\n 9. 4 VSAT数据网的数据通信协议 \r\n\r\n 9. 4. 1 VSAT网中分层通信结构 \r\n\r\n 9. 4. 2 VSAT数据网特点 \r\n\r\n 9. 5 第二代VSAT系统 \r\n\r\n 9. 5. 1 网络结构 \r\n\r\n 9. 5. 2 多址入网协议一通报式随机多址方式 \r\n\r\n 9. 5. 3 网络的监控管理 \r\n\r\n 9. 5. 4 VSAT系统中噪声与干扰的分析计算 \r\n\r\n 9. 6 VSAT网的新应用与新网络概念 \r\n\r\n 9. 6. 1 VSAT站的分类与VSAT技术 \r\n\r\n 9. 6. 2 利用VSAT实现卫星广域网(SWAN) \r\n\r\n 9. 6. 3 VSAT网与移动通信系统相结合 \r\n\r\n 9. 7 利用VSAT卫星通信系统的综合业务数字网络(1SDN) \r\n\r\n 9. 7. 1 引言 \r\n\r\n 9. 7. 2 卫星ISDN的性能要求 \r\n\r\n 9. 7. 3 卫星ISDN的实现 \r\n\r\n 9. 8 发展趋势 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第牛章 几种卫星通信系统 \r\n\r\n 10. 1 国际卫星通信系统(INTELSAT) \r\n\r\n 10. 1. 1 概述 \r\n\r\n 10. 1. 2 空间段 \r\n\r\n 10. 1. 3 地面段 \r\n\r\n 10. 1. 4 具体应用举例 \r\n\r\n 10. 2 国内卫星通信系统 \r\n\r\n 10. 2. 1 概述 \r\n\r\n 10. 2. 2 中国国内卫星通信系统 \r\n\r\n 10. 3 移动业务卫星通信系统(MSS) \r\n\r\n 10. 3. 1 概述 \r\n\r\n 10. 3. 2 国际海事卫星通信系统(INMARSAT) \r\n\r\n 10. 3. 3 陆地移动业务卫星通信系统 \r\n\r\n 10. 3. 4 航空移动业务卫星通信系统 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第十一章 卫星通信系统总体的若干问题 \r\n\r\n 11. 1 静止通信星定点位置的优选 \r\n\r\n 11. 1. 1 与同频段卫星网络间的协调 \r\n\r\n 11. 1. 2 轨道位置对地球站天线仰角的影响 \r\n\r\n 11. 1. 3 轨道位置对星蚀的影响, \r\n\r\n 11. 1. 4 轨道位置对服务区视在大小的影响 \r\n\r\n 11. 1. 5 基本结论 \r\n\r\n 11. 2 卫星通信系统的经济成本分析 \r\n\r\n 11. 2. 1 经济成本分析比较的必要性及基本方法 \r\n\r\n 11. 2. 2 卫星通信系统的成本估箅 \r\n\r\n 11. 2. 3 地球站经济成本优化选择举例 \r\n\r\n 11. 3 FDMA系统中卫星转发器容量和链路性能的优化设计 \r\n\r\n 11. 3. 1 优化设计的必要性 \r\n\r\n 11. 3. 2 每载波多路(MCPC)的载波排列及链路性能的优化 \r\n\r\n 11. 3. 3 每载波单路(SCPC)的载波排列及链路性能优化 \r\n\r\n 11. 4 同频段系统间的干扰与协调 \r\n\r\n 11. 4. 1 系统间的干扰类型 \r\n\r\n 11. 4. 2 无线电规则的有关规定 \r\n\r\n 11. 4. 3 地球站的协调区域 \r\n\r\n 11. 5 卫星通信系统的可靠性 \r\n\r\n 11. 5. 1 常用的几种通信可靠性尺度 \r\n\r\n 11. 5. 2 复杂系统的可靠度计算 \r\n\r\n 11. 5. 3 通信卫星的可靠性 \r\n\r\n 11. 5. 4 地球站的可靠性 \r\n\r\n 11. 6 卫星通信用的保密技术 \r\n\r\n 11. 6. 1 用固态器件实现的单次密码器 \r\n\r\n 11. 6. 2 公钥密码系统 \r\n\r\n 11. 6. 3 数字签名 \r\n\r\n 11. 6. 4 多路复用和密码术的结合 \r\n\r\n 11. 6. 5 前向纠错和密码术的结合 \r\n\r\n 11. 6. 6 小结 \r\n\r\n 11. 7 结束语一发展趋势 \r\n\r\n 参考文献 \r\n
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近年来, 用户对卫星通信的需求日益增长, 对各种业务不断地提出新要求, 推动着卫星通信技术和卫星通信工业快速发展. 目前, 在许多领域中进行了卓有成效的开发和应用：用超大规模集成电路构成的集成系统(IS), 功能极强的DSP, 射频单元的集成化和批量生产技术, 较大功率而较低成本的固态功放, 天线的改进和批量生产技术, 支持新用户和新网络的各种协议, 用户控制和管理的新方案, 网络监控新技术, 新应用的开发等. 从我国的卫星通信事业的发展看, 除公用卫星通信网不断革新外, 由于引进不少新技术. 新设备, 各行业较先进的专用网相继运转, 而且也投入不少人力进行开发. 研制与生产. 为了适应这一形势, 根据广大读者的要求, 有必要对本书加以修订.

在修订过程中, 我们保留了卫星通信的基本理论和在目前仍行之有效的工程技术的论述. 由于篇幅所限, 删去全部有关电视信号及其传输. 电视线路计算等内容, 一方面是因为已经有专门书籍介绍这方面的内容, 而且只是从事卫星通信工作的少量人员对此有兴趣, 另一方面也便于本书内容的侧重于数字卫星通信系统. 我们将内容次序做了必要的调整, 增加了适量的新内容. 基带部分增加了数据通信的接口标准和各种协议. 声码器. 数字话路倍增设备(DCME). 数字调解器和Modec等, 纠错技术内容侧重点放到目前使用较多的卷积编码和维特比软判决译码, 在卫星通信体制上较详细地介绍了目前发展很快的IDR技术, 系统地介绍了VSAT和VSAT网, 以及移动通信网, 对星体介绍了ISⅥ和ISⅦ, 并将最近在轨的通信卫星的分布归纳成表. 为了满足一些读者了解有关卫星通信总体的某些深入问题, 还专辟了"卫星通信系统总体中的若干问题"一章.

本书是由吕海寰. 蔡剑铭. 甘仲民和陈久治教授分工修订和增补各章节, 由吕海寰教授审稿. 修改. 增删和整理. 目前, 书中不少新内容散布在各种杂志上, 有的是我们从事科研中的体会. 由于水平所限, 在整理和系统化的过程中, 不妥和错误之处在所难免, 敬请读者批评指正.

蔡剑铭

吕海寰 甘仲民

陈久治

1993. 2

第一版前言

卫星通信是一种新的通信方式, 是现代通信技术的重要成果. 近二十年来, 它在国际通信. 国内通信. 国防通信. 移动通信以及广播电视等领域, 得到了广泛的应用. 卫星通信之所以成为强有力的现代通信手段之一, 是因为它具有频带宽. 容量大. 适用于多种业务. 覆盖能力强. 性能稳定可靠. 不受地理条件限制. 机动灵活. 成本与通信距离无关等特点.

卫星通信是在地面微波通信和空间技术的基础上发展起来的. 它十分广泛地综合运用了各种通信领域及其它领域的理论和技术, 反过来, 它所形成的理论和技术又被其它通信领域所利用. 卫星通信的有关理论和技术继续在发展. 随着用户对各种业务不断地提出新的要求, 随着航天技术的进步以及数字技术. 大规模集成电路和计算技术的发展, 卫星通信目前正在新频段. 新体制. 新业务以及卫星和地球站的新技术等方面进行探索并进行各种现场实验.

我国在70年代初便对卫星通信进行工程性的研究, 研制出各种类型的地球站, 并于1984年成功地发射了我国第一颗对地静止同步试验通信卫星, 初步建立了我国卫星通信网. 今后, 随着我国通信及广播业务日益发展的需要, 卫星通信一定将会得到更进一步的发展.

本书主要是为从事卫星通信工作不久的大专院校通信学科各专业毕业生. 各通信部门的有关工程技术人员编写的. 力求从实际需要出发, 结合当前通信科技水平和未来的发展, 阐述一个从事卫星通信的工程师需要掌握的专业知识. 力求具有理论性. 实用性. 系统性和方向性. 本书共分十章：第一章介绍了卫星通信系统的组成. 作用. 发展过程. 工作频段等基本问题, 研究了卫星通信线路的传输损耗. 噪声影响, 并对卫星通信线路方程进行了讨论. 第二章叙述了卫星轨道. 通信卫星本身及有关的技术问题, 并用国际上已经使用的几个典型卫星为例说明. 第三章研究卫星通信线路中, 模拟以及数字信号传输的若干理论和技术问题. 第四章叙述了卫星通信体制, 着重讨论了多址联接方式的基本概念和多址分配制度. 在此基础上, 第五. 六. 七. 八章分别研究了频分多址. 时分多址. 分组通信和码分多址通信方式的基本理论. 关键性工程技术问题以及传输线路参数的设计计算. 第九章研究国内卫星通信系统的设计. 规划与建立. 第十章则为卫星通信网举例.

此书由吕海寰. 蔡剑铭. 陈九治. 甘仲民和王明忠同志分工编写出初稿. 由吕海寰同志审稿. 修改. 整理, 蔡剑铭同志协助吕海寰同志做了大量具体工作. 林伟明同志也做了不少具体工作. 由于水平所限, 书中一定有不少不妥和错误之处, 敬请读者批评指正.

编 者

1985. 12.