衛(wèi)星通信系統(tǒng)

前言

　　衛(wèi)星通信自20世紀40年代提出，并經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，已逐漸成為區(qū)域與跨洋通信、國家基礎(chǔ)干線通信、國際軍事通信、行業(yè)及企業(yè)專網(wǎng)通信乃至個人通信的重要手段。進入到20世紀末，衛(wèi)星通信面臨地面高密度、大容量光纖通信的嚴峻挑戰(zhàn)，但隨著信息全球化、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字多媒體通信以及視頻、音頻業(yè)務(wù)的增長，通信個體化、機動性及無縫覆蓋的需求，衛(wèi)星通信己轉(zhuǎn)向其具有獨特優(yōu)勢的方向發(fā)展。當前衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)范圍為：衛(wèi)星固定通信、衛(wèi)星移動通信、衛(wèi)星電視直播／數(shù)字多媒體直播、衛(wèi)星寬帶通信等四個方面。其中，衛(wèi)星寬帶通信正處在發(fā)展的培育期，衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)已成為地面通信網(wǎng)和地面移動網(wǎng)的一種延伸和補充，特別是在特殊情況下的應(yīng)急通信和個人通信，其作用是不可替代的?！　”緯敿毥榻B了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展、組成、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用。作者根據(jù)多年在衛(wèi)星通信系統(tǒng)方面的研究工作積累，對衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)范圍內(nèi)的系統(tǒng)工作機理、關(guān)鍵技術(shù)等進行了介紹。該書在對衛(wèi)星通信的基本概念、衛(wèi)星軌道、電波傳播、衛(wèi)星通信系統(tǒng)天線、空間段、地面段介紹的基礎(chǔ)上，對衛(wèi)星通信系統(tǒng)通信體制、衛(wèi)星鏈路性能、衛(wèi)星通信系統(tǒng)多址接入技術(shù)進行了論述。對衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨的干擾問題，分析了不同種類的干擾對衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能的影響以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)特點。針對衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)，介紹了單層及多層衛(wèi)星星座的設(shè)計方法，并對不同軌道衛(wèi)星在各種覆蓋區(qū)域要求條件下的星座特性進行了分析，重點介紹了衛(wèi)星星座穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的設(shè)計思想及方法。針對衛(wèi)星通信組網(wǎng)技術(shù)，介紹了衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、單層和多層衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)、切換技術(shù)、星上處理技術(shù)、星上交換技術(shù)和移動性管理策略，總結(jié)了當前衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)采用的新技術(shù)。隨著衛(wèi)星廣播事業(yè)的迅猛發(fā)展，衛(wèi)星廣播技術(shù)已進入了一個嶄新的數(shù)字時代，該書介紹了目前衛(wèi)星數(shù)字廣播系統(tǒng)采用的DVB.S、DVB-S2、DVB.RCS等新體制及工作流程。最后，該書介紹了衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)及實際在軌運行的衛(wèi)星通信系統(tǒng)及應(yīng)用。該書既有理論論述，又有解決實際問題的關(guān)鍵技術(shù)分析與介紹，此書的出版，必將對我國的通信電子教育做出應(yīng)有的貢獻?？梢灶A(yù)期，此書將受到相關(guān)專業(yè)師生和工程技術(shù)人員的歡迎。

內(nèi)容概要

　　衛(wèi)星通信系統(tǒng)由于具有三維無縫覆蓋能力、獨特靈活的普遍服務(wù)能力、覆蓋區(qū)域的可移動性、廣域復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成能力、廣域Internet交互連接能力，以及特有的廣域廣播與多播能力，對應(yīng)急救災(zāi)的快速靈活與安全可靠的支持能力等特點，已經(jīng)成為實現(xiàn)全球通信不可或缺的通信手段之一。本書系統(tǒng)地介紹了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，包括基本概念、衛(wèi)星軌道的空間參數(shù)、衛(wèi)星通信電波傳播特性、衛(wèi)星天線、衛(wèi)星系統(tǒng)構(gòu)成、衛(wèi)星通信體制、衛(wèi)星鏈路特性、移動衛(wèi)星組網(wǎng)設(shè)計等內(nèi)容。此外，還對衛(wèi)星通信的新技術(shù)應(yīng)用進行了分析和探討，介紹了衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)、衛(wèi)星數(shù)字廣播系統(tǒng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以及衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用。本書內(nèi)容新穎，概念清楚，具有較好的實際應(yīng)用價值?！　”緯m合于從事信息與通信工程領(lǐng)域研究與設(shè)計的科研和工程技術(shù)人員、高校師生閱讀與參考。

書籍目錄

第1章 概述 　1.1 衛(wèi)星通信的發(fā)展 　　1.1.1 衛(wèi)星通信發(fā)展歷程 　　1.1.2 衛(wèi)星通信業(yè)務(wù) 　1.2 衛(wèi)星通信的頻率劃分 　　1.2.1 無線電頻段 　　1.2.2 衛(wèi)星業(yè)務(wù)無線電頻譜分配 　1.3 通信衛(wèi)星的軌道劃分 　1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成 　　1.4.1 衛(wèi)星通信鏈路的組成 　　1.4.2 衛(wèi)星測控系統(tǒng)的組成 　　1.4.3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 　1.5 衛(wèi)星通信的應(yīng)用 　　1.5.1 衛(wèi)星廣播應(yīng)用 　　1.5.2 VSAT衛(wèi)星通信 　　1.5.3 衛(wèi)星通信在遠程教育醫(yī)療系統(tǒng)中的應(yīng)用 　　1.5.4 衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)應(yīng)用 　　1.5.5 衛(wèi)星Internet接入應(yīng)用 　1.6 通信衛(wèi)星組織 　　1.6.1 國際衛(wèi)星通信組織 　　1.6.2 國際海事衛(wèi)星組織 第2章 衛(wèi)星軌道 　2.1 引言 　2.2 二體問題 　　2.2.1 二體運動方程 　　2.2.2 開普勒第一定律 　　2.2.3 開普勒第二定律和第三定律 　　2.2.4 繞地衛(wèi)星系統(tǒng)常用術(shù)語定義 　2.3 時間和空間坐標系統(tǒng) 　　2.3.1 有關(guān)時間和空間坐標系統(tǒng)的一些天文概念 　　2.3.2 時間系統(tǒng) 　　2.3.3 空間坐標系 　2.4 衛(wèi)星軌道參數(shù) 　　2.4.1 二體問題六個積分與軌道六根數(shù) 　　2.4.2 兩行式軌道元素 　2.5 軌道攝動 　　2.5.1 地球非球形攝動 　　2.5.2 大氣阻力攝動 　　2.5.3 太陽光壓攝動 　　2.5.4 日月攝動 　2.6 星下點和覆蓋 　　2.6.1 星下點軌跡 　　2.6.2 地面覆蓋 　2.7 典型衛(wèi)星軌道 　　2.7.1 衛(wèi)星軌道的分類和高度窗口 　　2.7.2 太陽同步軌道 　　2.7.3 凍結(jié)軌道 　　2.7.4 極軌道 　　2.7.5 對地靜止軌道 　　2.7.6 地球同步軌道與回歸軌道 　參考文獻 第3章 電波傳播 　3.1 引言 　3.2 自由空間損耗 　3.3 大氣損耗 　　3.3.1 氣體吸收 　　3.3.2 降雨衰減 　　3.3.3 云霧衰減 　　3.3.4 降雪產(chǎn)生的損耗 　3.4 折射、閃爍及法拉第旋轉(zhuǎn) 　　3.4.1 大氣折射 　　3.4.2 大氣閃爍 　　3.4.3 電離層閃爍 　　3.4.4 法拉第旋轉(zhuǎn) 　3.5 去極化效應(yīng) 　　3.5.1 雨滴引起的去極化 　　3.5.2 雪晶體引起的去極化 　　3.5.3 雨雪交叉極化統(tǒng)計特性 　3.6 傳播噪聲 參考文獻 第4章 天線第5章 空間段 第6章 地面段 第7章 衛(wèi)星通信傳輸體制 第8章 衛(wèi)星鏈路 第9章 衛(wèi)星通信干擾分析第10章 衛(wèi)星通信多址接入技術(shù)第11章 衛(wèi)星星座設(shè)計 第12章 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 第13章 衛(wèi)星通信業(yè)務(wù) 第14章 衛(wèi)星數(shù)字廣播系統(tǒng) 第15章 衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用參考文獻

章節(jié)摘錄

　　（1）地球靜止軌道（GEO）　　地球靜止軌道通信衛(wèi)星的優(yōu)點是只需3～4顆衛(wèi)星就可覆蓋除兩極以外的全球區(qū)域，現(xiàn)已成為全球洲際及遠程通信的重要工具，并且已在部分地區(qū)的陸、海、空領(lǐng)域的車、船和飛機移動通信中占有一定的市場，但由于星地之間距離較遠，因而鏈路損耗大，傳輸時延長，使得衛(wèi)星和移動用戶終端的體積和成本都增大，因此支持手機移動通信還比較困難。隨著技術(shù)的進步，已有支持手機移動通信的靜止軌道衛(wèi)星升空，不過支持個人手機移動通信的主要是利用中低軌道的通信衛(wèi)星。區(qū)域性衛(wèi)星移動通信主要采用地球靜止軌道衛(wèi)星，其典型的代表是國際移動衛(wèi)星系統(tǒng)的第一代、第二代。1976年，美國通信衛(wèi)星公司開發(fā)了海事衛(wèi)星系統(tǒng)，目的是為船舶與陸地用戶之間提供區(qū)域性移動通信服務(wù)，后由國際海事組織倡導(dǎo)成立了國際海事衛(wèi)星組織，并于1982年開始提供全球海上移動通信業(yè)務(wù)。經(jīng)過了十幾年的發(fā)展，國際海事衛(wèi)星組織已發(fā)展成為海上、陸地和空中全方位提供衛(wèi)星移動通信服務(wù)的全球性通信組織，并于1995年正式更名為國際移動衛(wèi)星組織，國際海事衛(wèi)星系統(tǒng)也隨之改為國際移動衛(wèi)星系統(tǒng)。　?。?）低軌道（LEO）　　低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)是在20世紀80年代后期提出的設(shè)想，低軌道的衛(wèi)星移動通信星座實現(xiàn)全球覆蓋需要數(shù)十顆甚至數(shù)百顆，現(xiàn)已成為衛(wèi)星移動通信發(fā)展的熱點。這是因為它的軌道低，一般在500～1500km的高度上。信號衰減損耗小，能獲得有效的頻率復(fù)用，1990年6月，美國摩托羅拉公司率先推出實現(xiàn)全球個人移動通信的“銥”系統(tǒng)計劃，用66顆低軌道衛(wèi)星星座組網(wǎng)，實現(xiàn)地球上的任何兩個移動用戶之間的通信，1998年11月開通了全球移動電話業(yè)務(wù)。由美國勞拉公司和高通公司倡導(dǎo)發(fā)起的全球星系統(tǒng)，利用48顆繞地球運行的低軌道衛(wèi)星在全球范圍（不包括南北極）向用戶提供無縫隙覆蓋的低價衛(wèi)星移動通信業(yè)務(wù)（包括語音、傳真、數(shù)據(jù)、短信息、定位等）。用戶使用雙模式手持機，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)任何地點、任何個人在任何時間與任何人以任何方式的通信，即所謂的全球個人通信。1994成立了年全球星公司，目前，全球星衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的主體已經(jīng)完成，48顆在軌衛(wèi)星另加4顆備用衛(wèi)星的空間部分已部署完畢，全球的十幾個關(guān)口站也相繼開通。

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