卫星通信系统工程设计与应用电子书

内容简介

前言

第1章 卫星通信概述

1.1 卫星通信基本概念

1.1.1 卫星通信定义

1.1.2 卫星通信组成

1.1.3 卫星通信特点

1.1.4 卫星通信分类

1.2 卫星通信发展历史

1.2.1 卫星通信试验阶段

1.2.2 卫星通信实用阶段

1.3 卫星通信发展现状

1.3.1 卫星固定业务

1.3.2 卫星移动业务

1.3.3 卫星广播业务

1.3.4 卫星移动广播业务

1.3.5 卫星跟踪与数据中继业务

1.4 卫星通信发展趋势

1.4.1 各种业务发展趋势

1.4.2 卫星通信发展总趋势

参考文献

第一篇 卫星通信系统基础理论和技术篇

第2章 卫星轨道与星座

2.1 卫星轨道

2.1.1 人造卫星轨道运动方程

2.1.2 轨道根数与各种参数关系求算

2.1.3 人造卫星轨道摄动

2.1.4 典型卫星轨道

2.2 卫星星座

2.2.1 卫星星座的基本概念和参数

2.2.2 圆极/圆近极轨道星座

2.2.3 圆赤道轨道星座和地球静止轨道星座

2.2.4 正交圆轨道星座

2.2.5 倾斜圆轨道星座

2.2.6 椭圆轨道星座

2.3 卫星星座组网

2.3.1 单层卫星星座组网

2.3.2 多层卫星星座组网

参考文献

第3章 卫星通信线路频率

3.1 卫星通信频率划分

3.1.1 无线电频段划分

3.1.2 通信业务无线电频率分配

3.2 卫星通信频率选择

3.2.1 应用条件

3.2.2 电波传播和噪声

3.2.3 星体及星内设备

3.2.4 地面接收设备

3.2.5 系统费用

3.2.6 卫星广播三种频段优劣性比较

参考文献

第4章 卫星通信体制和网络

4.1 卫星通信体制

4.1.1 卫星通信体制概述

4.1.2 信道编码

4.1.3 载波调制

4.1.4 信道编码与调制方式典型性能［4］［5］

4.1.5 多址技术［1］

4.1.6 信道分配［6］

4.1.7 宽带通信体制［7］［8］

4.2 卫星通信网络

4.2.1 卫星通信网络概述［9］

4.2.2 接入网组网方式［9］［10］

4.2.3 单星组网方式

4.2.4 星座组网方式

参考文献

第5章 卫星通信安全性与可靠性

5.1 卫星通信保密技术

5.1.1 信息与信道保密技术［1］［2］

5.1.2 密码保密技术［1］［2］

5.1.3 数据加密模型［3］

5.1.4 序列密码和分组密码［3］

5.1.5 双密钥密码［3］

5.1.6 数字签名［3］

5.1.7 保密系统评价准则［7］［3］

5.1.8 链路加密和端到端加密［3］［5］［6］

5.1.9 卫星通信加密方案示例［6］

5.1.10 计算机网络的安全体系结构［4］

5.2 卫星通信抗干扰技术

5.2.1 卫星通信干扰源［8］

5.2.2 上行链路对卫星转发器干扰［8］

5.2.3 下行链路对地球站接收干扰［8］

5.2.4 干扰方式和干扰信号样式［8］

5.2.5 星上透明转发器抗干扰技术［8］

5.2.6 星上处理转发器抗干扰技术［8］

5.2.7 卫星广播电视系统抗干扰技术［9］

5.2.8 卫星广播电视系统上行站抗干扰技术［10］［11］

5.3 卫星通信可靠性

5.3.1 可靠性基本知识

5.3.2 组合系统可靠性

5.3.3 线路可用度

参考文献

第6章 通信卫星

6.1 通信卫星概述

6.1.1 定义和分类

6.1.2 组成和功能

6.1.3 通信卫星技术性能［2］

6.2 通信转发器系统

6.2.1 转发器分类

6.2.2 透明转发器

6.2.3 处理转发器

6.2.4 转发器技术参数

6.3 通信天线系统

6.3.1 天线分类

6.3.2 单波束天线

6.3.3 赋形波束天线

6.3.4 多波束天线

6.3.5 自适应调零天线

6.3.6 天线技术参数

6.4 有效载荷和卫星轨道位置技术参数［11］

6.5 星载无线电测控系统

6.5.1 星载无线电测控系统简介

6.5.2 星载无线电测控系统技术参数［2］

6.6 通信卫星平台

6.6.1 静止轨道卫星平台简介

6.6.2 东方红卫星系列平台

参考文献

第7章 地球站

7.1 任务与分类

7.2 卫星通信业务地球站

7.2.1 固定业务地球站

7.2.2 固定业务VSAT站

7.2.3 移动业务关口站

7.2.4 移动业务用户站

7.2.5 广播业务上行站

7.2.6 广播业务接收站

7.2.7 军事通信地球站

7.3 卫星测控管理地球站

7.3.1 航天器测控站

7.3.2 通信卫星测控管理站

7.3.3 通信卫星业务测控站

7.4 地球站设备技术性能

7.4.1 地球站设备组成

7.4.2 天馈及伺服分系统

7.4.3 射频设备分系统

7.4.4 中频基带分系统

7.4.5 网络监控管理分系统

7.4.6 用户接口

参考文献

第二篇 卫星通信系统工程设计程序和方法篇

第8章 卫星通信与测控链路计算

8.1 设备和信道参数

8.1.1 天线增益

8.1.2 接收系统热噪声

8.1.3 接收系统优值

8.1.4 等效全向辐射功率

8.1.5 输出和输入回退

8.1.6 天线指向误差损耗

8.1.7 载波带宽

8.2 地球站与卫星几何参数

8.2.1 非静止卫星相对地球站的仰角方位角和距离

8.2.2 静止卫星相对地球站的仰角方位角和距离

8.2.3 双静止卫星与地球站间夹角

8.3 空间传输损耗参数

8.3.1 自由空间传输损耗

8.3.2 降雨损耗

8.3.3 极化失配损耗

8.4 卫星通信链路方程

8.4.1 无线电通信链路方程

8.4.2 卫星通信上下行链路方程

8.4.3 卫星通信全链路方程

8.4.4 门限值和备余量

8.4.5 再生式转发器链路方程

8.5 卫星通信链路算例

8.5.1 卫星广播地球站节目传输系统链路计算

8.5.2 DIRECTV-12卫星Ka频段广播链路计算

8.6 卫星测控链路方程

8.6.1 卫星测控系统体制

8.6.2 卫星测控上下链路方程

8.6.3 上/下行信道门限电平

8.6.4 上/下行信道功率分配

8.7 卫星测控链路算例

8.7.1 卫星发射轨道测量船测控链路计算

8.7.2 DIRECTV-14卫星测控链路计算

参考文献

第9章 卫星通信系统工程

9.1 工程系统与系统工程

9.1.1 工程系统与系统工程

9.1.2 工程系统的基本特性

9.1.3 系统工程的基本特点

9.1.4 系统工程的管理项目

9.2 通信卫星经济效能因子

9.2.1 通信卫星经济效能因子基本概念

9.2.2 经济效能因子与分系统关系

9.2.3 经济效能因子与卫星通信工程关系

9.2.4 经济效能因子与通信卫星发展趋向关系

9.3 通信卫星综合性能评比法

9.3.1 目标函数

9.3.2 约束条件

9.3.3 方案特征

9.3.4 原始数据

9.3.5 数学模型

9.3.6 计算结果

9.3.7 方案决策

9.3.8 数据来源说明

9.4 通信卫星最优设计

9.4.1 最优设计准则

9.4.2 最优设计用参数说明

9.4.3 最优设计示例

参考文献

第10章 卫星通信系统工程设计

10.1 卫星通信工程建设组织模式

10.1.1 卫星通信工程建设组织模式分类

10.1.2 商用卫星通信工程建设组织模式

10.1.3 专用卫星通信工程建设组织模式

10.1.4 试验卫星通信工程建设组织模式

10.2 卫星通信工程总体设计程序

10.2.1 卫星通信工程总体设计分类

10.2.2 卫星通信工程全系统总体设计程序

10.2.3 卫星通信工程空间段总体设计程序

10.2.4 卫星通信工程VSAT系统总体设计程序

10.3 卫星通信工程总体方案设计

10.3.1 卫星通信工程全系统总体方案设计

10.3.2 卫星通信工程空间段总体方案设计

10.3.3 卫星通信工程VSAT系统总体方案设计

10.4 卫星通信工程产品研制程序

10.4.1 通信卫星研制程序

10.4.2 运载火箭研制程序

10.4.3 测控地球站研制程序

10.4.4 通信地球站研制程序

10.5 卫星通信工程空间段建设实例

10.5.1 通信卫星需求分析

10.5.2 通信卫星技术要求

10.5.3 通信卫星技术方案

10.5.4 通信卫星在轨测试验收

10.5.5 测控管理站技术要求

10.5.6 测控管理站技术方案

10.5.7 测控管理站测试验收

参考文献

第11章 通信卫星发射和管理

11.1 通信卫星发射设施

11.1.1 运载火箭

11.1.2 发射场

11.1.3 测控网

11.2 通信卫星发射

11.2.1 发射轨道

11.2.2 发射程序

11.2.3 发射测控

11.2.4 在轨测试

11.3 通信卫星管理

11.4 通信卫星故障对策

11.4.1 在轨故障分类

11.4.2 在轨故障识别

11.4.3 在轨故障处理对策

参考文献

第三篇 卫星通信业务应用篇

第12章 卫星固定通信系统

12.1 Intelsat卫星通信系统

12.1.1 系统简介

12.1.2 卫星通信网络

12.1.3 卫星序列

12.1.4 地球站类型

12.1.5 空间因特网路由技术试验

12.2 IPSTAR卫星通信系统

12.2.1 系统简介

12.2.2 IPSTAR通信体制

12.2.3 IPSTAR卫星

12.2.4 IPSTAR应用系统

12.3 AmerHis卫星通信系统

12.3.1 系统简介

12.3.2 空间段

12.3.3 地面段

12.3.4 组播技术

12.4 WINDS卫星通信系统

12.4.1 系统简介

12.4.2 空间段

12.4.3 地面段

12.5 Spaceway-3卫星通信系统

12.5.1 系统简介

12.5.2 空间段

12.5.3 地面段

参考文献

第13章 卫星移动通信系统

13.1 Inmarsat通信系统

13.1.1 系统简介

13.1.2 空间段

13.1.3 地面段

13.1.4 用户段

13.1.5 下一代卫星通信系统

13.2 ACeS卫星通信系统

13.2.1 系统简介

13.2.2 空间段

13.2.3 地面段

13.2.4 用户段

13.3 Thuraya卫星通信系统

13.3.1 系统简介

13.3.2 空间段

13.3.3 地面段

13.3.4 用户段

13.4 ICO-G1卫星通信系统

13.4.1 系统简介［16］

13.4.2 空间段［16］

13.4.3 地面段［16］［17］

13.4.4 用户段［16］［18］

13.4.5 关键技术

13.5 TerreStar卫星通信系统

13.5.1 系统简介

13.5.2 空间段

13.5.3 地面段

13.5.4 用户段

13.6 Skyterra-1卫星通信系统

13.6.1 系统简介

13.6.2 空间段

13.6.3 地面段

13.6.4 用户段

13.7 Iridium卫星通信系统

13.7.1 系统简介

13.7.2 空间段

13.7.3 地面段

13.7.4 用户段

13.8 Globalstar卫星通信系统

13.8.1 系统简介

13.8.2 空间段

13.8.3 地面段

13.8.4 用户段

13.9 ORBCOMM卫星通信系统

13.9.1 系统简介

13.9.2 空间段

13.9.3 地面段

13.9.4 用户终端

13.9.5 应用案例

13.10 Gonets卫星通信系统

13.10.1 系统简介

13.10.2 空间段

13.10.3 地面段

13.10.4 用户段

13.10.5 使用特性

参考文献

第14章 卫星广播电视系统

14.1 卫星广播电视概述

14.1.1 发展历程

14.1.2 卫星电视直播业务分类

14.1.3 国际电联Ku频段卫星广播业务规划

14.2 卫星广播电视传输体制

14.2.1 模拟卫星广播和数字卫星广播

14.2.2 DVB-S标准

14.2.3 DVB-S2标准

14.2.4 DVB-RCS标准

14.2.5 Digicipher-II标准

14.2.6 ABS-S标准

14.2.7 SCPC与MCPC

14.2.8 SKYPLEX

14.3 美国和加拿大卫星广播电视系统

14.3.1 系统简介

14.3.2 卫星

14.3.3 地面段

14.3.4 用户接收终端

14.3.5 美国、加拿大DBS卫星电视直播业务发展特点

14.4 欧洲地区卫星广播电视系统

14.4.1 系统简介

14.4.2 ASTRA卫星

14.4.3 Eutelsat卫星

14.4.4 SKYPLEX广播服务

14.4.5 用户接收终端

14.4.6 欧洲地区卫星电视直播业务发展特点

14.5 日本卫星广播电视系统

14.5.1 系统简介

14.5.2 卫星

14.5.3 地面段

14.5.4 用户接收终端

14.5.5 日本卫星电视直播业务发展特点

参考文献

第15章 卫星移动广播电视系统

15.1 世广卫星音频广播系统

15.1.1 系统简介

15.1.2 卫星

15.1.3 地面控制网络

15.1.4 上行站

15.1.5 用户接收机

15.2 美国天狼星和XM卫星音频广播系统

15.2.1 天狼星卫星音频广播系统

15.2.2 XM卫星音频广播系统

15.2.3 天狼星、XM卫星音频广播系统性能比较

15.3 MBSAT音视频广播系统

15.3.1 系统简介

15.3.2 卫星

15.3.3 地面中继站

15.3.4 接收机

参考文献

第16章 跟踪与数据中继卫星系统

16.1 概述

16.1.1 跟踪与数据中继卫星系统功用

16.1.2 跟踪与数据中继卫星系统组成

16.1.3 跟踪与数据中继卫星系统特点

16.1.4 跟踪与数据中继卫星系统覆盖特性

16.1.5 跟踪与数据中继卫星系统链路形式

16.1.6 跟踪与数据中继卫星系统信号形式

16.2 美国的跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）

16.2.1 系统概述

16.2.2 空间段

16.2.3 地面段

16.2.4 用户段

16.3 欧空局的数据中继卫星系统（EDRSS）

16.3.1 系统概述

16.3.2 系统体系结构

16.3.3 空间段

16.3.4 地面段

16.3.5 用户段

16.3.6 星间链路激光通信试验

16.4 日本的数据中继与跟踪卫星系统（DRTSS）

16.4.1 系统概述

16.4.2 空间段

16.4.3 地面段

16.4.4 用户段

16.5 俄罗斯的卫星数据中继网（SDRN）

16.5.1 系统概述

16.5.2 空间段

16.5.3 地面段

16.6 跟踪与数据中继卫星系统国际联网互操作

参考文献

第17章 美国军事卫星通信体系

17.1 传统卫星通信体系

17.2 转型卫星通信体系

17.3 窄带卫星通信系统

17.3.1 系统简介

17.3.2 UFO卫星

17.3.3 MUOS卫星

17.3.4 UFO和MUOS地球站

17.3.5 UFO和MUOS用户终端

17.4 防护卫星通信系统

17.4.1 系统简介

17.4.2 Milstar卫星

17.4.3 AEHF卫星

17.4.4 MILSTAR和AEHF用户终端

17.5 宽带卫星通信系统

17.5.1 系统简介

17.5.2 DSCS-3卫星

17.5.3 DSCS-3用户终端

17.5.4 GBS有效载荷

17.5.5 GBS应用系统

17.5.6 WGS卫星

17.5.7 WGS系统宽带业务

17.6 转型通信体系

17.6.1 转型通信体系由来

17.6.2 转型通信体系架构

17.6.3 转型通信体系实施

17.6.4 转型卫星通信系统架构

17.6.5 转型卫星通信系统TSAT星座

17.6.6 转型卫星通信系统IP网络

17.6.7 转型卫星通信系统用户终端

参考文献

第18章 全球个人通信系统

18.1 全球个人通信网定义

18.2 全球个人通信网主要特点

18.3 全球个人通信网基本功能

18.4 全球个人通信网架构

18.5 智能个人通信网结构

18.6 全球个人通信网中卫星通信网

18.7 全球个人通信网关键技术

参考文献

第19章 天基综合信息网

19.1 天基综合信息网概念

19.1.1 天基综合信息网定义和特征

19.1.2 天基综合信息网组成和应用

19.2 天基综合信息网体系架构

19.2.1 天基综合信息网空间段

19.2.2 天基综合信息网地面段

19.3 天基综合信息网空间通信网结构

19.3.1 星座组网要求

19.3.2 双层星座示例［2］

19.3.3 多层星座示例［3］

19.4 天基综合信息网用户飞行器

19.4.1 空间层用户航天器［4］

19.4.2 临近空间层用户飞行器［5］

19.5 天基综合信息网协议结构

19.5.1 CCSDS协议体系结构［6］

19.5.2 天基综合信息网协议配置示例

19.6 天基综合信息网关键技术

19.7 欧洲的全球天基综合通信网［8］～［15］

19.7.1 ISICOM目标和任务

19.7.2 ISICOM用户定位

19.7.3 ISICOM系统架构

19.7.4 ISICOM核心基础结构

19.8 我国天基综合信息网构想

19.8.1 我国天基综合信息网的设计思想

19.8.2 空间层通信网

19.8.3 静止轨道星座

19.8.4 低轨道星座

19.8.5 空间层用户航天器

19.8.6 临近空间层飞行器

19.8.7 空间层时空基准

参考文献

附录A 英文缩略语