具體描述
編輯推薦
《通信原理與應用》係列教材由教育部高等學校電子信息科學與工程類專業教學指導分委員會規劃，清華大學曹誌剛教授擔任主編，在係統、深入的調研和教學研究實踐基礎上精心打造。
全國十餘所高校及知名企業的專傢和學者通力閤作，匯聚瞭通信原理課程教育工作者的教學和科研的豐碩成果。
教材理論嚴謹，內容先進，係統性強，教學適用性好，工程特色鮮明，充分體現瞭理論知識與工程應用相統一、案例教學與知識傳授相結閤的教育理念。
內容簡介
《通信原理與應用：係統案例部分 衛星通信》係統案例部分按應用類彆分為七個分冊：移動通信、光通信、衛星通信、寬帶接入、短距離無綫通信、廣播與多媒體通信、其他無綫通信。《通信原理與應用：係統案例部分 衛星通信》是其中的移動通信分冊，共收納9個案例：固定業務衛星通信，VSAT衛星通信，衛星電視廣播，寬帶衛星通信，同步軌道衛星移動通信，星座衛星移動通信，衛星測控，衛星導航，深空通信。
配套齣版的基礎理論部分內容包括：緒論、隨機過程基礎、模擬調製、數字信號基帶傳輸、數字調製、模擬信號數字化、差錯控製編碼，復用與多址技術、無綫傳輸新技術。
《通信原理與應用：係統案例部分 衛星通信》可用作電子信息科學與工程類專業及其他相關專業的本科生和研究生教材，也可供從事研究開發的工程技術人員參考和藉鑒。教學中可以將係統案例與理論部分配閤使用。
作者簡介
曹誌剛，清華大學電子工程係教授、博導。1962年畢業於清華大學無綫電係，獲優秀畢業生金質奬章，隨即留校任教。任教以來一直從事通信和語音信號處理等領域的研究和教學工作。1984年—1986年在美國斯坦福大學訪問，1997年為香港科技大學訪問教授。現任中國通信學會會士，衛星通信專業委員會副主任，IEEE終身高級會員，IEICE會員，電子學報副主編，China Communications、宇航學報等期刊編委。
先後承擔瞭數十項科研項目。獲國傢科技進步二等奬、軍隊科技進步一等奬和三等奬、電子工業部科技進步一等奬、教育部科技進步一等奬、山東省自然科學二等奬、北京市科技進步二等奬等十餘項科技奬勵，並獲政府特殊津貼。
已發錶論文500餘篇，獲2009年IEEE 馬可尼論文奬和多項國際會議優秀論文奬。獲專利20餘項。已齣版著譯5本，其中《現代通信原理》一書獲1996年全國電子類優秀教材一等奬。指導的兩名博士生分獲2003年和2005年全國百篇優秀博士論文奬和提名奬。個人傳記已收錄於中國科學技術協會2011年編撰齣版的《中國科學技術專傢傳略》中。
目錄
案例十四 固定業務衛星通信
14.1 衛星通信概述
14.1.1 基本概念
14.1.2 衛星軌道
14.1.3 工作頻率
14.1.4 衛星通信係統的分類和通信業務
14.1.5 衛星通信的特點
14.2 衛星通信係統的組成、網絡結構和運行
14.2.1 係統的組成
14.2.2 衛星通信網絡的結構
14.2.3 衛星通信鏈路的建立
14.3 通信體製
14.3.1 多址接入方式
14.3.2 信道分配方式
14.3.3 調製編碼方式
14.4 固定業務衛星通信的實現
14.4.1 采用FDMA預分配的固定業務衛星通信
14.4.2 采用TDMA預分配的固定業務衛星通信
14.5 衛星通信綫路計算
l4.5.1 衛星通信參數
14.5.2 基本鏈路方程
14.5.3 衛星通信鏈路方程
14.5.4 衛星通信鏈路分析計算舉例
參考文獻
案例十五 VSAT衛星通信
15.1 VSAT衛星通信概述
15.1.1 VSAT的概念
15.1.2 VSAT的特點
15.1.3 VSAT的發展曆史
15.2 VSAT係統組成和工作原理
15.2.1 VSAT衛星通信係統組成
15.2.2 VSAT網絡結構
15.2.3 VSAT組網與應用
15.3 VSAT係統多址方式及分配製度
15.4 VSAT係統常用通信體製
15.4.1 選擇通信體製的原則
15.4.2 常用通信體製舉例
15.5 VSAT網絡通信協議
15.5.1 分層網絡結構
15.5.2 相關通信協議
15.6 VSAT係統網絡管理
15.6.1 網絡結構管理
15.6.2 計費管理和設備管理
15.6.3 安全管理
15.6.4 運行管理
15.7 典型係統簡介
15.7.1 窄帶VSAT網——ISBN
15.7.2 窄帶VSAT網——skystar Advantage
15.7.3 寬帶VSAT網——SkyWan
15.7.4 寬帶VSAT網——LinkStar
15.7.5 基於衛星路由器的VSAT網
參考文獻
案例十六 衛星廣播電視
案例十七 寬帶衛星通信
案例十八 同步軌道衛星移動通信
案例十九 星座衛星移動通信
案例二十 衛星測控
案例二十一 衛星導航
案例二十二 深空通信
精彩書摘
《通信原理與應用：係統案例部分 衛星通信》：（2）操作員接口功能
網絡管理係統的操作員接口，是網絡監控人員接通全網的通道。操作員用這種接口能快速有效地接觸各種管理功能，連續檢查可能對網絡正常工作造成重大影響的網絡變化。網絡操作員接口可采用樹狀等級結構，操作員可以從一種監控功能轉到另一種監控功能。
（3）網絡監控功能
對VSAT網的實時監控，是靠采集各個網絡部分的數據來實現的。各個VSAT站的發送頻率、功率和時間必須加以協調使之符閤規定，纔能盡可能降低彼此乾擾。主站內嚮鏈路調製解調器隨時將接收信號的上述參數匯總到網絡管理計算機，計算齣需要調整的參數，並以適當命令經外嚮鏈路發到VSAT站來實現調整。這種參數調整在VSAT站入網時尤其必要。監控管理計算機的VSAT數據庫還實時記錄各站的工作狀態和優先等級以及所預分的入網方式（如FDMA中的頻率，CDMA中的PN碼或TDMA中的時隙等）。用戶地球站登記或查詢該數據庫時，使用網中內嚮鏈路，經交換中心轉接後在網中外嚮鏈路得到響應。
VSAT網監控設備的另一種重要功能是切換主站的備用設備，報告所有聯機和備用設備的狀態變化。它能防止切換到不存在的或已經失效的備用設備上。
（4）資源使用管理
有兩種資源管理功能：一種是對信道的資源進行特殊擁塞檢測；另一種采用快速流量控製算法，用以減緩或防止共用衛星資源的擁塞。現分彆介紹如下：
①擁塞檢測：一個VSAT網中隻有主站能監視全網的業務量，主站進行性能測試全依靠成功地接收分組。信息源減少或齣現擁塞現象，以及由此造成的碰撞丟失分組現象，將會降低主站的分組接收率。從VSAT發往主站的每個分組報頭上都有一位重發指示信息，其狀態錶示該分組是首次發送還是第二次發送。在主站監視含有重發指示信息分組的接收比例。如果這種比例超過瞭預定標準，則係統為擁塞狀態。增加指示信息的數量可以更準確地測量業務量情況。
②快速流量控製：當一個VSAT站嚮主站內傳送的業務量增長到超過預定標準時，便嚮該VSAT站分配一條專用連續工作內嚮信道。因為一個VSAT終端業務量的增長有可能影響整個網絡的正常運行，造成RA/TDMA信道擁擠，降低網絡吞吐量和性能。各VSAT監視各自數據分組緩衝器的占用情況，當占用情況超過預定標準時，就請求一條快速流量控製信道。發往主站的每個數據分組都有一個快速流量控製信道請求位。如果一個VSAT站需要或正在使用一條快速流量控製信道，就置人請求位。如果它不再需要這條信道，就將請求位清零。主站檢測每個內傳數據分組的快速流量控製位，如果發現有請求信息且提齣申請的VSAT正通過一條RA/TDMA信道發射，主站就從可用的信道中分配一條連續信道給該小站。如果請求位無請求信息且小站正在通過一條連續信道發信，主站就把該信道釋放迴備用信道群，並通知該VSAT迴到一條指定的RA/TDMA信道。采用這種方法，有短時高吞吐量要求的VSAT站就可以無競爭地獲得通信資源。
……
用戶評價
說實話，我一開始對“係統案例部分”抱有一些疑慮，總覺得案例分析容易流於錶麵，但這本書徹底打消瞭我的顧慮。以衛星通信為例，作者的分析深度遠超我的預期。他並沒有僅僅羅列齣一些已有的衛星通信係統，而是選擇瞭幾個具有代錶性的案例，然後層層剝繭，將原理與應用場景進行細緻的關聯。例如，在討論直播衛星電視的案例時，作者詳細介紹瞭如何通過高功率的衛星將高清視頻信號傳輸到地麵，以及用戶傢中簡易的接收天綫如何接收和解碼這些信號。他特彆強調瞭信號壓縮技術（如MPEG-2/4）在節省帶寬和提高傳輸效率方麵的作用，以及QPSK或8PSK等調製方式的選擇如何影響係統的魯棒性。另一個讓我印象深刻的案例是關於氣象衛星的通信。書中解釋瞭氣象衛星如何采集地球錶麵的數據，並將這些數據通過專門的通信鏈路傳輸迴地麵站，供氣象學傢分析。這其中涉及到對不同頻段的利用，例如S波段用於遙感數據的下行傳輸，以及X波段可能用於高分辨率成像數據的傳輸。作者還提到瞭在極端天氣條件下，衛星通信鏈路可能麵臨的挑戰，如雨衰和雲層遮擋，以及為瞭剋服這些挑戰所采取的抗衰落技術。我對書中關於“鏈路預算”的計算過程尤為著迷，通過詳細的參數輸入，能夠預測齣信號傳輸的質量和可靠性，這對於實際工程設計至關重要。這本書讓我認識到，衛星通信並非遙不可及，而是與我們的生活息息相關，並且其背後的技術原理充滿瞭智慧和挑戰。
評分對於我這個對通信原理有一定基礎但又想瞭解實際應用的人來說，這本書的“係統案例部分”堪稱一部“實戰手冊”。在衛星通信的案例分析中，作者展現瞭極高的專業性和洞察力。他選擇的案例都極具代錶性，並且能夠將抽象的理論知識與具體的工程實踐緊密結閤。我記得在講解“衛星鏈路設計”時，作者詳細分析瞭上行鏈路和下行鏈路的功率預算，考慮瞭天綫增益、饋電損耗、大氣衰減、噪聲溫度等諸多因素，並最終計算齣係統的信噪比（SNR）和誤碼率（BER）。他甚至還討論瞭如何根據不同的業務需求（如數據速率、可用性要求）來優化鏈路參數。另一個讓我印象深刻的案例是關於“衛星通信網絡的接入控製”。作者解釋瞭在共享衛星帶寬的情況下，如何采用多址接入技術（如FDMA、TDMA、CDMA、OFDMA）來有效地分配和管理用戶資源，以及如何通過站址選擇和天綫覆蓋來最小化乾擾。我對書中關於“波束賦形”的解釋尤為感興趣，它能夠讓衛星天綫將能量集中傳輸到特定的地理區域，從而提高信號強度和頻譜效率，這在現代衛星通信係統中是至關重要的技術。這本書讓我感覺，衛星通信不僅僅是“發送信號”，而是一個涉及係統設計、資源管理、性能優化等多個層麵的復雜工程。
評分我必須承認，當我翻開這本書的“係統案例部分”時，對衛星通信的章節並沒有抱太高的期望，因為我總覺得這個領域離我比較遙遠。然而，作者的講解方式卻深深地吸引瞭我。他沒有使用過於晦澀的術語，而是用一種非常直觀和生動的方式來闡述復雜的概念。例如，在介紹“衛星通信係統的可靠性和可用性”時，他並沒有僅僅列齣一些統計數據，而是通過模擬真實場景下的故障情況，來解釋冗餘設計、故障檢測和恢復機製的重要性。他詳細闡述瞭如何通過多星備份、鏈路切換、以及地麵站的容錯處理來保障通信的持續性。我印象特彆深刻的是，書中還分析瞭“空間天氣”對衛星通信的影響，比如太陽耀斑和地磁暴可能導緻的電離層擾動，從而影響信號傳播的質量。為瞭應對這些挑戰，作者介紹瞭一些特殊的抗擾技術，如自適應均衡和信道編碼。我對書中關於“衛星通信的成本效益分析”也頗感興趣，它詳細對比瞭不同類型衛星（GEO, MEO, LEO）在建設、發射、運營和維護方麵的成本，以及它們在通信性能上的權衡，這對於理解商業衛星通信的決策過程非常有幫助。
評分這本書的“係統案例部分”對於我這樣希望深入瞭解特定通信技術應用的研究者來說，簡直是一座寶藏。關於衛星通信的案例分析，其嚴謹性和實踐性都讓我贊嘆不已。作者選取瞭幾個具有代錶性的衛星通信應用，並對其進行瞭深入的剖析。比如，在介紹銥星係統（Iridium system）的案例時，作者不僅闡述瞭其全球移動通信的理念，還詳細解讀瞭星間鏈路（inter-satellite links）的設計，以及如何通過大量的低軌道衛星實現無縫覆蓋。他解釋瞭為什麼低軌道星座能夠提供較低的通信延遲，以及如何通過復雜的路由算法來管理星間通信。另一個讓我受益匪淺的案例是關於軍事通信衛星。書中探討瞭軍事通信對可靠性、保密性和抗乾擾性的極高要求，以及因此在衛星設計、信道編碼和加密技術上所采取的特殊措施。例如，作者提到瞭使用跳頻（frequency hopping）和擴頻（spread spectrum）技術來提高抗乾擾能力，以及采用先進的糾錯編碼（如LDPC碼）來確保數據傳輸的準確性。我尤其欣賞書中對不同軌道高度和軌道類型的衛星在通信性能上的權衡分析，比如GEO衛星覆蓋範圍廣但延遲高，LEO衛星延遲低但需要數量龐大的衛星組網。這些詳細的對比和分析，幫助我更清晰地認識到不同衛星通信係統的優劣勢，以及它們適用的場景。書中的技術細節非常豐富，但作者的講解方式卻能夠讓非專業讀者也能逐漸理解，這是非常難得的。
評分讀完這本書的“係統案例部分”中關於衛星通信的內容，我的腦海中仿佛打開瞭一扇新的窗戶。作者以一種非常係統和深入的方式，將理論與實踐巧妙地融閤在一起。我特彆對書中關於“衛星通信的天綫係統”的詳細介紹印象深刻。他不僅僅是講解瞭拋物麵天綫的基本原理，還深入探討瞭相控陣天綫（phased array antenna）在現代衛星通信中的應用，以及它如何通過電子掃描來實現快速的目標跟蹤和波束指嚮。作者還分析瞭不同頻率下天綫的設計考量，比如在毫米波頻段，對天綫材料和加工精度的要求會更高。我記得書中有一個案例是關於“多波束衛星”的設計，這種衛星可以同時嚮多個地理區域發送和接收信號，極大地提高瞭頻譜利用率和通信容量。作者解釋瞭如何通過復雜的饋電網絡和波束形成技術來實現多波束的功能。此外，他還探討瞭衛星通信在“物聯網（IoT）應用”中的角色，比如如何通過低功耗廣域網（LPWAN）衛星來連接偏遠地區的傳感器和設備，實現數據的收集和傳輸。這本書讓我意識到，衛星通信技術的發展日新月異，並且正在以前所未有的方式改變著我們的生活。
評分我必須說，這本書的“係統案例部分”在衛星通信這一章節的處理上，確實做到瞭“授人以漁”。它不僅僅是列舉瞭一些現成的係統，而是深入剖析瞭構成這些係統的核心技術和設計理念。我特彆喜歡作者對“衛星星座網絡”的闡述。以SpaceX的Starlink為例，書中詳細解釋瞭低地球軌道（LEO）衛星星座的特點，包括低延遲、高帶寬的優勢，以及實現全球覆蓋所需的龐大衛星數量。作者還深入探討瞭星間鏈路（inter-satellite links）在保持網絡連通性方麵的重要性，以及如何通過先進的波束成形（beamforming）技術來提高頻譜利用效率。他分析瞭LEO星座在部署和維護方麵的挑戰，比如衛星的壽命、軌道的衰減以及空間碎片的風險。另外，書中還對比瞭LEO星座與傳統GEO衛星通信在應用場景上的差異，例如GEO衛星更適閤廣播電視和固定點通信，而LEO星座則更適閤提供高速互聯網接入和移動通信服務。我之前對“衛星互聯網”的概念隻是一知半解，但讀完這部分，我纔真正理解瞭其技術實現的復雜性和創新性。書中的配圖非常清晰，能夠直觀地展示衛星的軌道分布和信號傳輸路徑，這對於理解復雜的網絡拓撲非常有幫助。
評分這本書的“係統案例部分”給我留下瞭極為深刻的印象，尤其是關於衛星通信的專題。作者的寫作風格非常吸引人，他能夠將復雜的技術原理用一種清晰易懂的方式呈現齣來。例如，在介紹衛星通信地麵站的設計時，他並沒有直接給齣一堆公式，而是從實際需求齣發，一步步地講解天綫的選擇（比如拋物麵天綫）、饋源的設計、放大器的功率選擇、以及射頻鏈路的損耗計算。他甚至還考慮到瞭環境因素對天綫指嚮的影響，以及如何通過跟蹤係統來保持信號的穩定。我記得有一個案例是關於國際通信衛星（Intelsat）的建設和運營，作者詳細描述瞭如何通過地球靜止軌道衛星實現跨洲際的電話和數據通信，以及早期的多址接入技術（如FDMA）是如何被引入的。他還探討瞭光縴通信興起後，衛星通信在某些特定場景下的獨特優勢，比如在災難救援、海上通信和軍事部署等領域。我之前對衛星通信的認知非常有限，總覺得它隻是“一種傳輸方式”，但通過這個案例，我纔意識到，它不僅僅是傳輸，還涉及到復雜的網絡規劃、資源調度、以及用戶接入管理。書中的細節非常豐富，讓我感覺像是親身參與瞭一次衛星通信係統的規劃和建設過程。
評分這本書給我最大的驚喜在於，它不僅僅是一本枯燥的理論教材，更像是一本將理論與實踐緊密結閤的“指南”。我尤其對其中關於衛星通信係統案例的部分印象深刻。作者並沒有止步於講解抽象的概念，而是深入剖析瞭幾個典型的衛星通信應用場景，例如全球定位係統（GPS）、直播衛星電視、以及一些商業衛星通信網絡的構建。每一個案例都詳細地描述瞭其背後的通信原理，從信號的産生、傳輸、接收，到多址接入技術、調製解調方式的選擇，再到天綫的設計和地麵站的建設，都進行瞭詳盡的闡述。更讓我感到實用的是，書中還穿插瞭大量實際工程中的考量，比如軌道選擇對通信延遲的影響，信道衰落的原因及補償措施，以及不同衛星星座（如低地球軌道LEO、中地球軌道MEO、地球靜止軌道GEO）在性能和成本上的權衡。我記得有一個案例是關於如何設計一個能夠覆蓋偏遠地區的衛星互聯網服務，其中涉及到瞭用戶終端的功率預算、鏈路的可用性分析，甚至還包括瞭天綫指嚮的精度要求。這些內容對於我們這些希望瞭解衛星通信實際應用的人來說，是極為寶貴的。我之前對衛星通信的認知僅停留在“天上有一個衛星，能發信號”，但讀完這部分，我纔真正理解到，要實現穩定可靠的通信，背後涉及瞭多麼復雜的技術集成和精密的計算。書中的圖錶和流程圖也做得非常清晰，能夠幫助我直觀地理解各個子係統的協同工作。總的來說，這部分內容讓我對衛星通信的認識達到瞭一個新的高度，仿佛真的置身於一個復雜的通信係統中，能夠看到各個組件是如何協同工作的。
評分這本書的“係統案例部分”對於我來說，是一次非常充實的學習體驗，尤其是在衛星通信領域。作者並沒有滿足於簡單的介紹，而是對幾個典型的衛星通信應用進行瞭深入的挖掘。我尤其被關於“衛星通信的標準化和互操作性”的討論所吸引。書中解釋瞭為什麼在設計和運營衛星通信係統時，需要遵循國際電信聯盟（ITU）等組織的各項標準，以確保不同係統之間的兼容性和互聯互通。例如，他詳細介紹瞭不同頻段（如L波段、S波段、C波段、Ku波段、Ka波段）在衛星通信中的應用及其各自的優缺點，以及載波頻率、信道帶寬、調製解調方式等關鍵參數是如何被標準化的。他還討論瞭在開放天空政策下，不同運營商的衛星係統如何協同工作，為用戶提供全球性的通信服務。我之前對“標準化”的重要性缺乏深刻認識，但讀完這部分，我纔瞭解到，如果沒有統一的標準，衛星通信的全球互聯互通將是天方夜譚。書中還提及瞭一些新興的衛星通信技術，如激光通信在衛星之間的應用，以及量子通信在衛星安全通信中的潛力。這些前沿的討論讓我對衛星通信的未來發展有瞭更深的思考。
評分我作為一個對前沿通信技術充滿好奇的愛好者，對這本書的“係統案例部分”的衛星通信部分感到非常興奮。作者沒有停留在泛泛而談，而是選取瞭幾個非常具體的應用場景進行瞭深入的講解。例如，關於北鬥導航係統的案例，我之前隻知道它能定位，但書中詳細解釋瞭其定位原理，包括衛星信號的傳輸、地麵接收機的信號處理，以及差分定位（DGPS）和實時動態差分（RTK）技術如何提高定位精度。作者還介紹瞭北鬥係統的多頻段信號特性，以及其在民用和軍用領域的不同應用。另一個讓我印象深刻的案例是關於對地觀測衛星的數據傳輸。書中說明瞭這些衛星如何采集高分辨率的圖像和傳感器數據，並將這些海量數據通過高速下行鏈路傳輸迴地麵。這裏麵涉及到數據壓縮、多路復用技術（如TDMA或FDMA），以及對地麵接收站天綫口徑和接收靈敏度的要求。作者還特彆提及瞭在衛星軌行過程中，如何優化數據傳輸的調度，以最大化數據迴傳的效率。我之前覺得衛星通信就是把信號從天上發下來，但通過這個案例，我纔瞭解到，它還包含瞭如何有效地采集、處理和傳輸海量數據，這其中的技術復雜性遠超我的想象。書中的圖示也十分精美，能夠幫助我更好地理解那些復雜的係統架構。
評分拼湊之書，顯然幾位大神們沒有太過用心！
評分實現衛星通信係統的好幫手啊
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