衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)微波通信關(guān)鍵技術(shù)

第 1章 概論 001
1.1 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)概述 002
1.1.1 發(fā)展背景 002
1.1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 003
1.1.3 典型應(yīng)用 005
1.2 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)微波通信系統(tǒng)的一般組成及特點 007
1.2.1 一般組成 007
1.2.2 組網(wǎng)方式 009
1.2.3 網(wǎng)絡(luò)特點 010
1.3 通信鏈路 011
1.3.1 地面鏈路 012
1.3.2 星地鏈路 012
1.3.3 星間鏈路 012
1.4 通信衛(wèi)星 013
1.4.1 通信衛(wèi)星組成 013
1.4.2 通信衛(wèi)星平臺 013
1.4.3 通信衛(wèi)星有效載荷 014
1.5 地球站 014
1.6 網(wǎng)絡(luò)管理 017
1.6.1 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的組成及各部分的功能 018
1.6.2 現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)模型 019
1.6.3 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的基本功能 019
1.6.4 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 022
1.7 工作頻率的選擇與分配 024
1.7.1 工作頻率選擇的原則 024
1.7.2 無線電頻率窗口 025
1.7.3 ITU對有關(guān)衛(wèi)星業(yè)務(wù)的工作頻率分配 026
參考文獻 029
第 2章 衛(wèi)星軌道與星座設(shè)計 031
2.1 衛(wèi)星運行軌道的基本概念 032
2.2 常用的空間參考坐標(biāo)系 033
2.2.1 天球及其基本概念 034
2.2.2 衛(wèi)星軌道描述中常用的參考坐標(biāo)系 034
2.3 常用的時間系統(tǒng) 035
2.3.1 太陽日和恒星日 035
2.3.2 世界時 036
2.3.3 原子時 036
2.3.4 協(xié)調(diào)世界時 037
2.3.5 標(biāo)準(zhǔn)時 037
2.4 描述衛(wèi)星位置的軌道要素 037
2.5 衛(wèi)星軌道的攝動 039
2.6 衛(wèi)星軌道分類和特點 040
2.7 范艾倫輻射帶和衛(wèi)星軌道高度窗口 042
2.8 衛(wèi)星星座的類型及表示方法 044
2.9 衛(wèi)星星座的覆蓋性能分析 046
2.10 衛(wèi)星星座參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計考慮 047
2.11 全球覆蓋衛(wèi)星星座設(shè)計 049
2.11.1 極軌星座方案設(shè)計 049
2.11.2 玫瑰星座方案設(shè)計 052
參考文獻 053
第3章 電波傳播與微波通信鏈路 055
3.1 電波傳播的基本概念 056
3.1.1 電磁頻譜劃分 056
3.1.2 電磁波的自由空間傳播特性 057
3.1.3 影響電波傳播的大氣層因素 058
3.2 對流層對電波傳播的影響 059
3.2.1 氣體吸收損耗 059
3.2.2 云霧損耗 061
3.2.3 大氣閃爍 061
3.2.4 去極化效應(yīng) 062
3.3 電離層對電波傳播的影響 064
3.3.1 法拉第旋轉(zhuǎn) 065
3.3.2 電離層閃爍效應(yīng) 065
3.4 多徑傳播效應(yīng) 068
3.4.1 多徑效應(yīng) 068
3.4.2 時延擴展與相干帶寬 070
3.4.3 平坦衰落與頻率選擇性衰落 071
3.5 多普勒效應(yīng) 073
3.5.1 基本原理與多普勒頻移 073
3.5.2 多普勒擴展與相干時間 074
3.5.3 快衰落與慢衰落 075
3.5.4 統(tǒng)計信道模型 076
3.6 噪聲與干擾 078
3.6.1 系統(tǒng)熱噪聲 078
3.6.2 宇宙噪聲 080
3.6.3 外部環(huán)境干擾 081
3.6.4 同頻干擾 082
3.6.5 鄰道干擾 084
3.6.6 碼間干擾 085
3.6.7 其他干擾 086
3.7 雨衰與抗雨衰 088
3.7.1 增加系統(tǒng)噪聲溫度 088
3.7.2 降低信號交叉極化鑒別度 088
3.7.3 信號電平衰減 088
3.7.4 抗雨衰技術(shù) 090
3.8 鏈路計算 092
3.8.1 鏈路預(yù)算分析 093
3.8.2 全鏈路傳輸質(zhì)量 094
3.8.3 鏈路預(yù)算實例 095
參考文獻 097
第4章 微波通信天線技術(shù) 099
4.1 天線基礎(chǔ)知識 100
4.1.1 天線的工作原理 101
4.1.2 天線的分類 104
4.1.3 天線主要性能指標(biāo) 104
4.2 線天線 106
4.2.1 半波偶極子天線 107
4.2.2 交叉偶極子天線 109
4.2.3 螺旋天線 110
4.3 口徑面天線 114
4.3.1 喇叭天線 114
4.3.2 反射面天線 119
4.4 微帶天線 128
4.4.1 微帶天線的基本類型 129
4.4.2 微帶天線輻射原理 131
4.4.3 微帶天線饋電方式 132
4.4.4 微帶天線技術(shù)及其陣列 134
4.5 相控陣天線 137
4.5.1 相控陣天線原理 137
4.5.2 相控陣天線的互耦問題 144
4.6 典型衛(wèi)星地球站天線 145
4.6.1 地球站天線跟蹤技術(shù) 145
4.6.2 地球站固定天線 151
4.6.3 地球站便攜式天線 151
4.6.4 地球站移動載體天線 152
4.7 典型星載天線 155
4.7.1 成形天線 155
4.7.2 多波束反射面天線 157
參考文獻 162
第5章 射頻微波電路 167
5.1 微波傳輸線 168
5.1.1 傳輸線的分類 168
5.1.2 微帶線 169
5.1.3 帶狀線 170
5.1.4 共面波導(dǎo) 172
5.1.5 基板集成波導(dǎo) 174
5.1.6 耦合微帶線 175
5.2 多模諧振器與濾波電路 178
5.2.1 多模諧振器 178
5.2.2 SIW雙模濾波器 183
5.2.3 三模濾波器 184
5.3 功分器與功率放大器 191
5.3.1 Wilkinson功分器 191
5.3.2 耦合線功分器 194
5.3.3 微波功率放大器 199
參考文獻 204
第6章 高通量衛(wèi)星通信技術(shù) 207
6.1 高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述 208
6.1.1 高通量衛(wèi)星的定義與發(fā)展歷程 208
6.1.2 高通量衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 211
6.1.3 高通量衛(wèi)星的關(guān)鍵技術(shù)與挑戰(zhàn) 217
6.2 面向新一代高通量衛(wèi)星的跳波束技術(shù) 218
6.2.1 跳波束技術(shù)基本原理 218
6.2.2 跳波束衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展歷程 219
6.2.3 跳波束衛(wèi)星系統(tǒng)的組成 220
6.2.4 跳波束衛(wèi)星系統(tǒng)的通信體制 222
6.2.5 跳波束衛(wèi)星系統(tǒng)的工作流程 226
6.3 跳波束系統(tǒng)的資源分配方法 227
6.3.1 時空二維衛(wèi)星寬帶業(yè)務(wù)模型 227
6.3.2 波束跳變周期和波束駐留時間 229
6.3.3 基于業(yè)務(wù)需求的時隙分配算法 230
6.3.4 面向資源高效利用的跳波束圖案設(shè)計 234
參考文獻 236
第7章 面向海量連接的低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 239
7.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述 240
7.1.1 物聯(lián)網(wǎng)定義及其基本特征 240
7.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu) 242
7.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用 243
7.2 衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的基本概念 246
7.2.1 衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的定義及其特征 246
7.2.2 衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu) 249
7.2.3 衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)分類及其特征 252
7.3 物聯(lián)網(wǎng)典型通信體制及其在衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)中的適應(yīng)性分析 255
7.3.1 衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的工作頻段 255
7.3.2 NB-IoT技術(shù)體制及其在衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)中的適應(yīng)性分析 257
7.3.3 LoRa技術(shù)體制及其在衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)中的適應(yīng)性分析 263
7.4 衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的多址接入技術(shù) 269
7.4.1 ALOHA和時隙ALOHA 269
7.4.2 擴頻時隙ALOHA 272
7.4.3 容碰撞分集時隙ALOHA技術(shù) 275
7.5 衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)典型系統(tǒng)與應(yīng)用 279
7.5.1 軌道通信系統(tǒng) 280
7.5.2 天基廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng) 282
7.5.3 天基船舶自動識別系統(tǒng) 285
參考文獻 286
第8章 頻譜認知與干擾分析技術(shù) 289
8.1 頻譜感知概述 290
8.1.1 主用戶發(fā)射機檢測 291
8.1.2 主用戶接收機檢測 301
8.1.3 協(xié)作感知 303
8.2 信號特征識別 309
8.2.1 信號檢測 309
8.2.2 參數(shù)估計 318
8.3 頻譜占用狀態(tài)建模 330
8.3.1 時域模型 330
8.3.2 頻域模型 332
8.3.3 空間域模型 332
8.4 干擾分析 333
8.4.1 場景分析 333
8.4.2 分析模型 337
8.4.3 干擾仿真分析 339
參考文獻 345