衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)

第一章　概述　1                   
 1.1　引言　1                   
 1.2　衛(wèi)星移動通信的發(fā)展概況和發(fā)展動力　3                   
 1.2.1　衛(wèi)星移動通信的發(fā)展概況　3                   
 1.2.2　衛(wèi)星移動通信的發(fā)展動力　5                   
 1.3　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的主要類型及用途　7                   
 1.4　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的組成. 網(wǎng)絡結構及一般工作過程　8                   
 1.4.1　系統(tǒng)組成　8                   
 1.4.2　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構及特點　10                   
 1.4.3　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的組網(wǎng)形式和一般工作過程　12                   
 1.5　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的特點及其技術上存在的一些問題　14                   
 1.6　衛(wèi)星移動通信與衛(wèi)星個人通信　15                   
 1.7　衛(wèi)星移動通信與IMT-2000　17                   
 1.8　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的工作頻段　19                   
 1.8.1　頻率范圍選擇的依據(jù)　19                   
 1.8.2　無線電頻率窗口　20                   
 1.8.3　當前衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)使用的頻率　21                   
 1.8.4　國際電信聯(lián)盟(ITU)分配給衛(wèi)星移動業(yè)務(MSS)的頻率　21                   
                   
 第二章　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的衛(wèi)星和軌道　28                   
 2.1　有關衛(wèi)星在空間運動的基本概念　28                   
 2.1.1　衛(wèi)星運動的基本規(guī)律　28                   
 2.1.2　用于描述衛(wèi)星運動軌道的天體坐標系　29                   
 2.1.3　地理位置的經(jīng)緯度表示　30                   
 2.1.4　時間基準　31                   
 2.1.5　衛(wèi)星軌道計算常用的數(shù)據(jù)　34                   
 2.2　衛(wèi)星的運動軌道　35                   
 2.2.1　描述衛(wèi)星運動軌道的一般方程　35                   
 2.2.2　軌道周期和衛(wèi)星運動速度　36                   
 2.2.3　衛(wèi)星運動軌道的主要類型　37                   
 2.3　軌道參數(shù)和軌道位置　38                   
 2.3.1　描述衛(wèi)星運動軌道的經(jīng)典參數(shù)　38                   
 2.3.2　衛(wèi)星在軌道上的位置　39                   
 2.4　范·阿倫輻射帶和衛(wèi)星軌道高度窗口　40                   
 2.4.1　范·阿倫輻射帶　40                   
 2.4.2　衛(wèi)星軌道高度窗口　41                   
 2.5　軌道攝動及分析　42                   
 2.6　衛(wèi)星—衛(wèi)星和衛(wèi)星—地球站之間的能見計算　45                   
 2.6.1　衛(wèi)星—衛(wèi)星和衛(wèi)星—地球站之間的能見函數(shù)　45                   
 2.6.2　衛(wèi)星位置矢量的計算　47                   
 2.6.3　衛(wèi)星在地面的軌跡　48                   
 2.6.4　地球站位置矢量的計算　49                   
 2.7　衛(wèi)星星座的表示方法及優(yōu)化設計　50                   
 2.7.1　衛(wèi)星星座的類型　50                   
 2.7.2　衛(wèi)星星座的表示方法及主要參數(shù)　50                   
 2.7.3　衛(wèi)星星座中參數(shù)的優(yōu)化　51                   
 2.8　通信衛(wèi)星的主要類型及組成　55                   
 2.8.1　通信衛(wèi)星的主要類型　56                   
 2.8.2　通信衛(wèi)星的組成　57                   
 2.8.3　衛(wèi)星公用艙的組成　59                   
 2.8.4　有效載荷的組成　63                   
 2.8.5　通信衛(wèi)星元器件技術　69                   
 2.9　衛(wèi)星重量和功率的估算　71                   
 2.9.1　衛(wèi)星重量的類型及相互關系　71                   
 2.9.2　計算衛(wèi)星干重的模型　72                   
 2.9.3　衛(wèi)星直流功率的計算　74                   
                   
 第三章　衛(wèi)星移動通信信道　79                   
 3.1　有關移動通信的基本概念　79                   
 3.1.1　多徑傳播和多徑衰落　79                   
 3.1.2　時延擴展和相干帶寬　81                   
 3.1.3　陰影效應　84                   
 3.1.4　多普勒效應　85                   
 3.2　GSO衛(wèi)星移動通信中的多徑衰落現(xiàn)象及主要對抗措施　86                   
 3.2.1　多徑衰落深度　87                   
 3.2.2　多徑衰落的時間/頻率特性　90                   
 3.2.3　多徑衰落環(huán)境下載波同步設備的跟蹤性能　91                   
 3.2.4　對多徑衰落可能采取的措施　92                   
 3.3　多普勒效應　95                   
 3.3.1　多普勒頻移與多普勒率　95                   
 3.3.2　抗多普勒頻移的措施　98                   
 3.4　衛(wèi)星移動信道模型　98                   
 3.4.1　衛(wèi)星移動信道的一般表示　98                   
 3.4.2　單環(huán)境雙平坦衰落信道模型　100                   
 3.4.3　多環(huán)境頻率平坦衛(wèi)星移動信道模型　107                   
 3.4.4　寬帶衛(wèi)星移動通信信道模型　113                   
 3.4.5　用于確定信道衰落余量的窄帶衛(wèi)星移動通信信道模型　114                   
 3.5　電離層對電波傳播的影響　117                   
 3.5.1　背景電離作用引起的主要惡化　117                   
 3.5.2　電離層不規(guī)則性造成的電離層閃爍　123                   
 3.5.3　電離層吸收損耗　129                   
 3.5.4　總的電離層效應　130                   
 3.6　對流層對電波傳播的影響　131                   
 3.6.1　概述　131                   
 3.6.2　氣體吸收　131                   
 3.6.3　降雨損耗　133                   
 3.6.4　云霧損耗　138                   
 3.6.5　折射　139                   
 3.6.6　大氣閃爍　141                   
 3.6.7　波導傳播　142                   
 3.6.8　噪聲溫度　142                   
 3.6.9　去極化效應　143                   
                   
 第四章　衛(wèi)星移動通信體制概論　149                   
 4.1　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)通信體制的基本內(nèi)容　149                   
 4.2　多址訪問方式概述　150                   
 4.3　頻分多址訪問方式　153                   
 4.3.1　每載波多路信道的FDMA　155                   
 4.3.2　每載波單路信道的FDMA　157                   
 4.3.3　衛(wèi)星交換FDMA　158                   
 4.3.4　FDMA方式的主要優(yōu)缺點　160                   
 4.3.5　FDMA在衛(wèi)星移動通信中的應用　161                   
 4.4　時分多址訪問方式　161                   
 4.4.1　時分多址訪問的基本介紹　161                   
 4.4.2　衛(wèi)星交換TDMA　165                   
 4.4.3　多載波TDMA　169                   
 4.4.4　TDMA在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的應用　175                   
 4.5　碼分多址訪問方式　175                   
 4.5.1　碼分多址訪問方式的基本原理　175                   
 4.5.2　直接序列擴頻CDMA　177                   
 4.5.3　跳頻擴頻CDMA　180                   
 4.5.4　CDMA在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的應用　281                   
 4.6　隨機(爭用)多址和可控(預約)多址訪問方式　182                   
 4.6.1　隨機多址訪問方式　182                   
 4.6.2　可控多址訪問方式　186                   
 4.7　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的信道分配　188                   
 4.7.1　信道分配的主要類型和有關基本概念　188                   
 4.7.2　固定信道分配策略　191                   
 4.7.3　動態(tài)信道分配策略　194                   
 4.7.4　靈活信道分配策略　196                   
 4.8　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的呼叫切換　197                   
 4.8.1　有關切換的基本概念　197                   
 4.8.2　切換的主要類型　199                   
 4.8.3　切換的一般過程　203                   
 4.8.4　CDMA系統(tǒng)中的軟切換　206                   
 4.9　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中信道分配和切換策略的性能分析　209                   
 4.10　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的交換方式和動態(tài)路由選擇　214                   
 4.10.1　交換方式的主要類型　215                   
 4.10.2　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的業(yè)務量特點　219                   
 4.10.3　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的交換方式　221                   
 4.10.4　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的用戶編號　223                   
 4.10.5　空間交換網(wǎng)絡中的路由選擇　225                   
                   
 第五章　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的鏈路計算　235                   
 5.1　有關鏈路計算的基本概念和計算公式　235                   
 5.2　傳輸損耗　238                   
 5.2.1　海事衛(wèi)星移動通信信道的傳播損耗　238                   
 5.2.2　陸地衛(wèi)星移動通信信道的傳播損耗　247                   
 5.2.3　航空衛(wèi)星移動通信信道的傳播損耗　258                   
 5.2.4　對幾種傳播損耗的主要補償措施　265                   
 5.3　噪聲　269                   
 5.3.1　熱噪聲　269                   
 5.3.2　天線噪聲　272                   
 5.3.3　接收系統(tǒng)噪聲溫度　275                   
 5.3.4　互調(diào)噪聲　275                   
 5.4　干擾　277                   
 5.4.1　鄰道干擾　278                   
 5.4.2　共信道干擾　279                   
 5.4.3　交叉極化干擾　280                   
 5.4.4　碼間串擾　281                   
 5.4.5　同頻干擾　282                   
 5.4.6　近端對遠端比干擾　283                   
 5.4.7　多址訪問干擾　286                   
 5.5　載波與噪聲加干擾功率比　286                   
 5.5.1　載波與噪聲功率比的計算　286                   
 5.5.2　載波與干擾功率比的計算　288                   
 5.5.3　載波與噪聲加干擾功率比的計算　292                   
 5.6　衛(wèi)星和移動站之間相對幾何關系及若干傳播參數(shù)　293                   
 5.7　衛(wèi)星移動通信信道的鏈路計算　299                   
 5.8　系統(tǒng)可靠性和可用度　302                   
                   
 第六章　編碼技術　306                   
 6.1　語音編碼　306                   
 6.1.1　波形編碼　310                   
 6.1.2　參量編碼　310                   
 6.1.3　混合編碼　316                   
 6.2　差錯控制編碼　333                   
 6.2.1　差錯控制編碼的基本概念　333                   
 6.2.2　ARQ方式　336                   
 6.2.3　線性分組碼　339                   
 6.2.4　卷積碼　350                   
 6.2.5　糾. 檢突發(fā)錯誤的碼　354                   
 6.2.6　級聯(lián)碼　357                   
 6.2.7　Turbo碼　359                   
                   
 第七章　數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術　370                   
 7.1　引言　370                   
 7.1.1　濾波策略　370                   
 7.1.2　調(diào)制方式　373                   
 7.2　BPSK/QPSK. π/2-DBPSK/π/4-DQPSK. OQPSK調(diào)制　376                   
 7.2.1　調(diào)制原理　376                   
 7.2.2　BPSK和QPSK調(diào)制　377                   
 7.2.3　π/2-DBPSK和π/4-DQPSK調(diào)制　380                   
 7.2.4　OQPSK調(diào)制　385                   
 7.3　MSK. GMSK調(diào)制　387                   
 7.3.1　MSK調(diào)制　387                   
 7.3.2　GMSK調(diào)制　391                   
 7.4　調(diào)制信號的傳輸特性　398                   
 7.4.1　功率譜特性　398                   
 7.4.2　抗噪聲特性　400                   
 7.4.3　濾波和限幅對傳輸性能的影響　401                   
 7.5　多載波調(diào)制　403                   
 7.6　正交振幅調(diào)制　406                   
 7.6.1　QAM的一般原理　406                   
 7.6.2　疊加式QAM　413                   
 7.7　編碼調(diào)制　418                   
 7.7.1　網(wǎng)格編碼調(diào)制　419                   
 7.7.2　分組編碼調(diào)制　426                   
 7.7.3　多路網(wǎng)格編碼調(diào)制和多路分組編碼調(diào)制　426                   
 7.8　BPSK/QPSK調(diào)制解調(diào)器的數(shù)字實現(xiàn)　427                   
 7.8.1　調(diào)制解調(diào)器的數(shù)字實現(xiàn)方式　428                   
 7.8.2　調(diào)制器的數(shù)字實現(xiàn)　429                   
 7.8.3　解調(diào)器的數(shù)字實現(xiàn)　431                   
                   
 第八章　抗衰落技術　446                   
 8.1　分集接收抗衰落技術　446                   
 8.1.1　產(chǎn)生分集信號的方法　447                   
 8.1.2　分集信號的合并技術　448                   
 8.2　自適應均衡抗衰落技術　449                   
 8.2.1　自適應均衡的基本原理　449                   
 8.2.2　自適應均衡器的類型　450                   
 8.3　編碼抗衰落技術　453                   
 8.4　擴頻抗衰落技術　456                   
 8.4.1　RAKE接收機的基本原理　456                   
 8.4.2　RAKE接收的實現(xiàn)方式　456                   
 8.4.3　實現(xiàn)RAKE接收的關鍵技術　461                   
                   
 第九章　星際鏈路　465                   
 9.1　概述　465                   
 9.2　星際鏈路的組成及主要優(yōu)缺點　467                   
 9.3　星際鏈路使用的頻段　470                   
 9.4　無線電頻率星際鏈路　471                   
 9.5　光星際鏈路　472                   
 9.5.1　概述　472                   
 9.5.2　光星際鏈路上信號的傳輸　473                   
 9.5.3　光接收機中的噪聲　474                   
 9.6　星際鏈路天線指向控制技術　476                   
 9.6.1　天線指向的捕獲　476                   
 9.6.2　天線指向誤差對星際鏈路的影響分析　476                   
 9.6.3　星際鏈路天線的自動跟蹤技術　480                   
 9.7　星際鏈路上的通信協(xié)議　483                   
 9.7.1　鏈路層協(xié)議　484                   
 9.7.2　網(wǎng)絡層協(xié)議　484                   
 9.7.3　運輸層協(xié)議　486                   
                   
 第十章　星上處理技術和天線技術　488                   
 10.1　星上處理和交換技術　488                   
 10.1.1　載波處理轉(zhuǎn)發(fā)器　490                   
 10.1.2　比特流處理轉(zhuǎn)發(fā)器　493                   
 10.1.3　全基帶處理轉(zhuǎn)發(fā)器　500                   
 10.2　多波束衛(wèi)星天線技術　505                   
 10.2.1　多波束反射面天線　506                   
 10.2.2　多波束透鏡天線　508                   
 10.2.3　多波束陣列天線　510                   
 10.2.4　智能相控陣天線　514                   
 10.3　星上抗干擾處理技術　517                   
 10.3.1　天線自適應調(diào)零技術　517                   
 10.3.2　智能自動增益控制　517                   
 10.4　ITU-R對移動地球站天線方向圖的有關規(guī)定　519                   
                   
 第十一章　網(wǎng)絡管理與控制　523                   
 11.1　概述　523                   
 11.2　網(wǎng)絡管理的基本概念及組成　523                   
 11.3　網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的基本功能　526                   
 11.4　互聯(lián)網(wǎng)的簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議　528                   
 11.5　ISO的OSI網(wǎng)絡管理結構及公共管理信息協(xié)議　531                   
 11.6　電信管理網(wǎng)　535                   
 11.6.1　電信管理網(wǎng)的基本概念　535                   
 11.6.2　電信管理網(wǎng)的功能結構　536                   
 11.6.3　電信管理網(wǎng)的物理結構　539                   
 11.6.4　電信管理網(wǎng)的實施結構　542                   
 11.6.5　電信管理網(wǎng)的分層管理結構　543                   
 11.6.6　電信管理網(wǎng)的管理業(yè)務　544                   
 11.7　無線電鏈路的控制和管理　546                   
 11.7.1　無線電鏈路質(zhì)量測試　546                   
 11.7.2　波束區(qū)選擇　547                   
 11.7.3　信道選擇/分配　548                   
 11.7.4　信道接入及釋放　548                   
 11.7.5　切換　548                   
 11.7.6　支持移動性的功能　549                   
                   
 第十二章　IMT-2000的關鍵技術及其衛(wèi)星部分與地面部分的綜合　551                   
 12.1　IMT-2000的功能模型　551                   
 12.1.1　與業(yè)務管理有關的功能　553                   
 12.1.2　與業(yè)務邏輯和業(yè)務控制有關的功能　553                   
 12.1.3　與接入. 呼叫和承載者控制有關的功能　554                   
 12.2　IMT-2000中無線電接口的定義及要求　556                   
 12.2.1　IMT-2000無線電運行環(huán)境中的業(yè)務可接入性　556                   
 12.2.2　與用戶有關的要求　557                   
 12.2.3　運行要求　558                   
 12.3　IMT-2000中無線電接口的通用性問題　561                   
 12.3.1　采用分層法來解決接口的通用性　562                   
 12.3.2　采用模塊法解決接口的通用性　563                   
 12.4　IMT-2000無線電接口的協(xié)議模型　564                   
 12.5　IMT-2000無線電接口的信道結構　566                   
 12.5.1　射頻信道　566                   
 12.5.2　物理信道　566                   
 12.5.3　邏輯信道　566                   
 12.5.4　幀結構　568                   
 12.5.5　復用　568                   
 12.6　IMT-2000的無線傳輸技術　569                   
 12.6.1　概述　569                   
 12.6.2　CDMA無線傳輸技術的特點　572                   
 12.6.3　幾種第三代移動通信陸地無線候選建議簡介　574                   
 12.7　IMT-2000中的移動性管理　598                   
 12.7.1　概述　598                   
 12.7.2　PLMN的移動性管理　600                   
 12.8　IMT-2000中的切換和信道分配技術　618                   
 12.8.1　切換的分類　618                   
 12.8.2　切換準則　618                   
 12.8.3　切換控制　620                   
 12.8.4　切換時的信道分配　620                   
 12.8.5　切換的優(yōu)先級　621                   
 12.8.6　切換性能評估　626                   
 12.8.7　IMT-2000網(wǎng)絡中涉及衛(wèi)星系統(tǒng)的切換　626                   
 12.9　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)與地面通信系統(tǒng)的綜合　627                   
 12.9.1　實現(xiàn)衛(wèi)星系統(tǒng)與地面系統(tǒng)綜合的基本概念　627                   
 12.9.2　地理綜合　628                   
 12.9.3　業(yè)務綜合　630                   
 12.9.4　網(wǎng)絡綜合　630                   
 12.9.5　設備綜合　633                   
 12.9.6　系統(tǒng)綜合　634                   
 12.10　IMT-2000網(wǎng)絡中衛(wèi)星部分和地面部分綜合的方式　635                   
 12.11　幾種第三代衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)無線電傳輸技術候選建議簡介　637                   
 12.11.1　概述　637                   
 12.11.2　SW-CDMA建議　638                   
 12.11.3　SW-C/TDMA建議　644                   
                   
 第十三章　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)舉例——GSO系統(tǒng)　656                   
 13.1　INMARSAT GSO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)基本介紹　656                   
 13.2　提供海事衛(wèi)星移動業(yè)務的INMARSAT系統(tǒng)　663                   
 13.2.1　INMARSAT標準A系統(tǒng)　663                   
 13.2.2　INMARSAT標準C系統(tǒng)　667                   
 13.2.3　INMARSAT標準B系統(tǒng)　669                   
 13.2.4　INMARSAT標準M系統(tǒng)基本介紹　670                   
 13.2.5　衛(wèi)星EPIRB和INMARSAT標準E終端　671                   
 13.3　提供陸地衛(wèi)星移動業(yè)務的INMARSAT系統(tǒng)　675                   
 13.3.1　INMARSAT標準M系統(tǒng)　675                   
 13.3.2　INMARSAT標準D/D+系統(tǒng)基本介紹　683                   
 13.3.3　INMARSAT標準Mini-M系統(tǒng)基本介紹　685                   
 13.4　提供航空衛(wèi)星移動業(yè)務的INMARSAT系統(tǒng)　685                   
 13.5　有代表性的區(qū)域和國內(nèi)GSO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)　692                   
 13.5.1　北美的MSAT系統(tǒng)　694                   
 13.5.2　澳大利亞的MobileSat系統(tǒng)　696                   
 13.6　提供手持機業(yè)務的GSO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)　697                   
                   
 第十四章　衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)舉例——非GSO系統(tǒng)　700                   
 14.1　非對地靜止的中. 低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的發(fā)展背景和概況　700                   
 14.2　銥系統(tǒng)　704                   
 14.2.1　銥系統(tǒng)的概況　704                   
 14.2.2　銥系統(tǒng)的組成和基本工作原理　705                   
 14.2.3　銥衛(wèi)星星座　707                   
 14.2.4　銥系統(tǒng)控制段　709                   
 14.2.5　銥關口站　710                   
 14.2.6　銥系統(tǒng)用戶單元和用戶號碼　713                   
 14.2.7　銥系統(tǒng)通信體制　716                   
 14.2.8　銥系統(tǒng)工作過程　718                   
 14.3　全球星系統(tǒng)　725                   
 14.3.1　全球星系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構和組成　725                   
 14.3.2　全球星系統(tǒng)的空間段　727                   
 14.3.3　全球星系統(tǒng)的地面段　730                   
 14.3.4　全球星系統(tǒng)的用戶段　732                   
 14.3.5　全球星系統(tǒng)的通信體制　734                   
 14.4　ICO全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)　736                   
 14.4.1　ICO系統(tǒng)的組成和網(wǎng)絡結構　736                   
 14.4.2　ICO系統(tǒng)的空間段　738                   
 14.4.3　ICO系統(tǒng)的地面互聯(lián)網(wǎng)　741                   
 14.4.4　ICO系統(tǒng)的用戶段　742                   
 14.4.5　ICO系統(tǒng)的通信體制　744                   
 14.5　Teledesic全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)　744                   
 14.6　小衛(wèi)星通信系統(tǒng)　746                   
 14.7　全球定位系統(tǒng)　755                   
 14.8　系統(tǒng)比較和未來發(fā)展趨勢　761