无线通信中的空时编码技术课件

卫星通信技术卫星通信技术1第一章绪论

第一章绪论21．1概述

1．1概述3通信的目的通信的类别无线电通信卫星通信覆盖说卫星通信1．1．1卫星通信的基本知识通信的目的1．1．1卫星通信的基本知识4宇宙通信的三种形式宇宙通信的三种形式5利用卫星构成的通信的系统

利用卫星构成的通信的系统6静止卫星与地球的相对位置

静止卫星与地球的相对位置71．1．2卫星通信使用的频段

卫星工作频段通常选择的频段卫星通信在现有微波技术的基础上，频率选择在1—10GHz范围内最佳。根据无线电波穿越大气层时电波衰减情况，最理想的频段在6／4GHz(上行/下行)附近。在这个频段，可用带宽约在500MHz左右。在波段可用带宽内，又可以被分成很多个卫星转发器带宽。1．1．2卫星通信使用的频段卫星工作频段通常选择的频81．1．3卫星通信的分类

卫星通信系统的分类按卫星制式划分按通信覆盖区的范围划分按用户性质划分按业务划分按多址方式划分1．1．3卫星通信的分类卫星通信系统的分类91．1．4卫星通信系统的组成

静止卫星（也称同步卫星）通信系统跟踪遥测和指令系统卫星通信系统的组成卫星通信线路1．1．4卫星通信系统的组成静止卫星（也称同步卫星）10

图1－4卫星通信系统的组成图1－4卫星通信系统的组成111．1．5卫星通信系统的特点卫星通信的优点通信距离远，建站成本与通信距离无关。通信容量大。组网灵活，便于多址联接。通信线路质量稳定可靠。机动性能好。1．1．5卫星通信系统的特点卫星通信的优点12静止卫星通信系统的缺点两极地区为通信盲区，在高纬度时，通信效果较差。卫星的发射、测控技术复杂，运营成本高。存在日凌中断和星蚀现象。电波的传播时延较大和存在回波干扰。抗干扰能力差。保密性能差。静止卫星通信系统的缺点131．2卫星通信技术的应用和发展1．2卫星通信技术的应用和发展141．2．1卫星通信技术的应用

（1）卫星通信的发展（2）利用静止通信卫星可以构成多种制式的卫星通信网络。主要有：卫星电视输送卫星电视广播国际电话通信互联网服务1．2．1卫星通信技术的应用（1）卫星通信的发展15（3）低轨道卫星通信系统（LEO）“5个任何”美国的铱星卫星通信系统低轨道卫星通信系统与静止（同步）卫星通信系统比较有如下一些优点①由于卫星高度较低，卫星通信特有的通信传输时延大大降低；②低轨道卫星通信系统电波传播衰减小。

（3）低轨道卫星通信系统（LEO）16

③因为低轨道卫星通信系统可以将卫星均匀地排布在整个地球的周围，即使是在地球的南北极，也能使用低轨道卫星进行通信，而这正是静止卫星通信的盲区；④由于低轨道卫星通信系统包括的卫星数量多，使用的轨道低，卫星本身的寿命较短，所以在实际运用中要有几颗备份卫星放在空中，随时接替有故障的卫星，以保证整个卫星通信系统的正常运行；⑤另外低轨道卫星通信系统有一套较为复杂的卫星测量及控制系统。③因为低轨道卫星通信系统可以将卫星均匀地排布在整个地球17（4）中轨道卫星通信系统（MEO）QDYSSEY系统国际海事卫星通信系统组织推出的方案（5）高轨道卫星通信系统（GEO）（6）VSAT卫星通信系统（4）中轨道卫星通信系统（MEO）181.3卫星通信的基本技术参数

1.3卫星通信的基本技术参数191．3．1有效全向辐射功率（EIRP）

EIRP也称等效全向辐射功率。它定义为发射机发出的功率PT与天线增益GT的乘积。EIRP的物理意义1．3．1有效全向辐射功率（EIRP）EIRP也称等201．3．2噪声系数和噪声温度

噪声系数NF噪声温度噪声功率与绝对温度成正比。这样可用噪声温度来衡量噪声的大小。噪声系数NF和噪声温度Te存在的关系

1．3．2噪声系数和噪声温度噪声系数NF211．3．3地球站的品质因素

地球站的品质因素是地球站天线的接收增益与馈源输入端的系统等效噪声温度的比值（或者是在接收系统的某个介面处的有效天线增益与接收系统的等效噪声温度之比），通常用GT表示。地球站接收品质因素GT是卫星通信系统的一个重要参数，也是INTELSAT组织对地球站进行分类的主要依据之一。因此，对GT值的计算必须准确，以真正反映地球站的性能。1．3．3地球站的品质因素地球站的221．3．4卫星转发器饱和通量

卫星转发器饱和通量密度W表示了卫星转发器的灵敏度。它的基本含意是：为使卫星转发器单载波饱和工作，在其接收天线的单位有效面积上应输入的功率。1．3．4卫星转发器饱和通量卫星转发器231．3．5载波噪声功率卫星通信线路中的载波功率与噪声功率之比简称载噪比，它是决定卫星通信线路性能最基本的参数之一。卫星通信系统中的已调信号，对模拟系统通常是频率调制的，而对数字系统通常是恒包络的数字键控信号。调频波各频率分量功率的总和等于未调载波的功率，数字键控信号的平均功率也等于其未调波的功率。因此，用载波功率来表示信号的功率，就具有一般意义，可以不管具体调制制度如何，从而确定卫星通信系统的质量。1．3．5载波噪声功率卫星通信线路中的241．3．6天线增益和波束宽度定向天线增益G的定义卫星通信中使用的喇叭天线、抛物面天线等的增益1．3．6天线增益和波束宽度定向天线增益G的定义251．3．7互调噪声和输入输出补偿

互调噪声输入补偿（Boi）输出补偿（Boo）1．3．7互调噪声和输入输出补偿互调噪声261．3．8门限载噪比

解调器输出的被恢复的基带信号的好坏的度量门限载噪比1．3．8门限载噪比解调器输出的被恢复的基带信号的好271．3．9传输损耗

1、自由空间传播损耗2、大气损耗La（1）晴天的大气损耗（2）坏天气的大气损耗3、天线方向跟踪误差损耗Lr1．3．9传输损耗1、自由空间传播损耗28第二章卫星通信系统的组成与体制第二章卫星通信系统的组成与体制292．1卫星通信系统2．1卫星通信系统30卫星通信2．1．1卫星通信系统的组成图2－1地面微波接力通信示意图卫星通信2．1．1卫星通信系统的组成图2－131一个完整的卫星通信系统，通常是由通信卫星、地球站、跟踪遥测及指令系统和监控管理系统等四大部分组成图2－2卫星通信示意图一个完整的卫星通信系统，通常是由通信卫星、地球站、跟踪遥测及322．1．2卫星通信系统的各部分功能和作用1、地球站的组成图2－3卫星通信地球站的简化方框图2．1．2卫星通信系统的各部分功能和作用1、地球站的组33天馈设备发射机接收机终端设备跟踪设备2、通信卫星的组成天线分系统通信分系统电源分系统遥测指令分系统控制分系统天馈设备342．2卫星通信系统主要射频设备介绍2．2卫星通信系统主要射频设备介绍35低噪声放大器的作用低噪声放大器的指标低噪声放大器自身的线性对低噪声放大器的基本要求常温参量放大器低噪声放大器系统的组成及控制2．2．1低噪声放大器（LNA）低噪声放大器的作用2．2．1低噪362．2．2高功率放大器1、对微波发射机的主要要求工作频带宽功率稳定度要高载频精确度要高放大器的线性度要高2、速调管放大器3、行波管放大器4、固态微波功率放大器2．2．2高功率放大器1、对微波发射机的主要要求372．2．3变频器

1、概述变频器的作用上变频器、下变频器

2、变频器的组成变频器要完成频谱搬移，必须具有三个基本组成部分实际使用的变频器通常包括

3、变频器的分类2．2．3变频器1、概述38上变频器方框图上变频器方框图39下变频器方框图下变频器方框图402．3卫星通信多址技术概论2．3卫星通信多址技术概论41

2．3．1频分多址方式(FDMA)1、FDMA的基本特征2、在FDMA方式中，每个地球站传送多路信号时的两种方法每载波单路（SCPC）方式每载波多路（MCPC）方式

2．3．1频分多址方式(FDMA)1、FDMA的基42FDM/FM/FDMA方式原理图FDM/FM/FDMA方式原理图432．3．2时分多址方式(TDMA)

1、TDMA方式工作原理TDMA方式的特点2、TDMA地球站设备与用户的输入—输出接口TDMA终端2．3．2时分多址方式(TDMA)1、TDMA方式工44TDMA方式工作原理示意图TDMA方式工作原理示意图45SDMA的基本特征SDMA方式有许多新颖特点2．3．3空分多址方式(SDMA)

SDMA方式SDMA的基本特征2．3．3空分多址方式(SDMA)462．3．4码分多址方式（CDMA）CDMA的基本特征“扩展频谱多址联接方式”(SSMA)CDMA方式的特点2．3．4码分多址方式（CDMA）CDMA的基本特征47

CDMA方式

CDMA方式48第三章卫星通信的关键技术第三章卫星通信的关键技术493．1天线及馈源系统

3．1天线及馈源系统501、地球站天线的主要特性和技术指标2、地球站天线的结构和类别抛物面天线卡塞格伦天线偏置型天线环焦天线格里戈伦天线3．1．1地球站天线1、地球站天线的主要特性和技术指标3．1．1地球站天513．2地球站天线跟踪伺服系统3．2地球站天线跟踪伺服系统523．2．1地球站天线跟踪系统体制

1、步进跟踪系统步进跟踪步进跟踪的原理和设备2、单脉冲跟踪系统单脉冲等信号法3、记忆极值式跟踪系统记忆极值式跟踪系统与其他步进式跟踪的共同点

3．2．1地球站天线跟踪系统体制1、步进跟踪系统533．2．2跟踪按收机1、信标信号跟踪信标信号跟踪接收信标的跟踪接收机适用范围2、导频信号跟踪导频信号跟踪导频信号跟踪的适用范围3．2．2跟踪按收机1、信标信号跟踪543．2．3天线伺服系统1、伺服系统必须具备的主要功能2、伺服系统的分类步进跟踪的伺服系统单脉冲跟踪的伺服系统船载卫星通信天线的伺服控制系统地球站伺服系统的指标3．2．3天线伺服系统1、伺服系统必须具备的主要功能553．3信号处理技术3．3信号处理技术563．3．1数字话音内插技术(DSI)1、“话音内插”技术2、数字话音内插的类型时分话音内插(TASI)话音预测编码(SPEC)3、时分话音内插的基本原理

4、数字话音时分内插的工作过程3．3．1数字话音内插技术(DSI)1、“话音内插”技57数字式时分话音内插系统的原理方框图

数字式时分话音内插系统的原理方框图58不同A值条件下DSI增益与话路数n的关系不同A值条件下DSI增益与话路数n的关系593．3．2回波抑制（抵消）技术1、一条长途电话线路的基本组成二线制四线制制式轮换问题回波2、回波抑制技术3、回波抵消器种类模拟式回波抵消器数字式回波抵消器3．3．2回波抑制（抵消）技术1、一条长途电话线路的基本组60长途电路线路组成长途电路线路组成61

3．3．3语音编码技术1、信源编码2、语音压缩编码技术3、语音编码技术的分类波形编码；参量编码(声码器)；混合编码4、改进的波形编码和参量编码的基本原理及其在卫星通信中的应用差值脉码调制（DPCM）参量编码器（声码器）3．3．3语音编码技术1、信源编码62通道声码器原理方框图线性预测声码器的原理方框图

通道声码器原理方框图线性预测声码器的原理方框图633．4调制技术

3．4调制技术643．4．1模拟调制1、频率调制技术在模拟卫星通信中，用调频方式传输电话信号时常用的方法频分复用／调频(FDM／FM)方式每载波单路/调频(SCPC／FM)方式2、CSSB/AM技术压扩器压缩器3．4．1模拟调制1、频率调制技术65FDM/FM解调过程压扩器原理框图FDM/FM解调过程压扩器原理框图66压扩器的功能和压扩范围

压扩器的功能和压扩范围67数字调制技术数字调制器数字通信设备中使用的调制方式仍主要是数字调相的原因调制器产生调相波形的两类方法最小频移键控(MSK)3．4．2数字调制数字调制技术3．4．2数字调制68数字卫星通信系统的简化方框图数字卫星通信系统的简化方框图693．5差错控制技术1、纠错编码2、差错控制的方式（1）检错和重发系统利用简单ARQ的数字卫星通信系统示意图主要优缺点（2）前向纠错FEC编码方式按纠（检）错误的类型分类FEC的数字通信系统3．5差错控制技术1、纠错编码70利用ARQ的数字卫星通信线路框图FEC数字通信系统利用ARQ的数字卫星通信线路框图FEC数字通信系统71第四章卫星通信网络第四章卫星通信网络721、星形卫星通信网络单跳与双跳体系结构

2、网形卫星通信网4．1卫星通信网的网络结构卫星通信组网方式

1、星形卫星通信网络4．1卫星通信网的网络结构卫星通信组734．2卫星通信网与地面通信网的连接4．2卫星通信网与地面通信网的连接744．2．1地面中继传输线路卫星通信的特点之一是可以进行多路通信。因此，不论采用何种传输手段作为地面中继线路，它都应该是大容量的，并与地球站的容量相匹配，目前用的较多的是微波线路、电缆线路和光缆线路。1、微波线路2、电缆线路（1）对称电缆（2）同轴电缆（3）光缆线路4．2．1地面中继传输线路卫星通信的特点之一是754．2．2地面中继方式1、地球站以TDMA方式工作，地面中继采用模拟传输线路。2、地球站用TDMA方式工作，地面中继采用数字线路。

(1)完全同步连接(2)采用跳帧法连接(3)采用码速调整法进行连接4．2．2地面中继方式1、地球站以TDMA方式工作，76TDMA地球站与地面模拟线路的连接TDMA地球站与地面模拟线路的连接774．2．3电视信号传输中的地面中继

当长途交换中心与电视广播中心相距较近时，可以采用同轴电缆；如果相距甚远，由于同轴电缆损耗太大，最好采用微波或光缆线路连接。如果需要在某些场合利用卫星进行电视实况转播时，一般是把电视信号从现场送到电视广播中心，再经长途交换中心送到地球站发向卫星。电视信号的传输过程中，在地球站内图像信号是视频转接。在长途交换中心一般也是分别在视频和音频进行转接。如果在长途交换中心与电视广播中心之间利用微波线路进行转接时，也可以采用中频转接方式。4．2．3电视信号传输中的地面中继当长途交换中784．3

VSAT网络结构4．3VSAT网络结构79VSAT主要包括VSAT系统的主要特点第三代VSAT4．3．1

VSAT网络的技术特点VSAT主要包括4．3．1VSAT网804．3．2

VSAT卫星通信网的组成及工作原理1、VSAT网的组成主站小站卫星转发器2、VSAT网的工作原理外向（Outbound）传输内向（Inbound）传输VSAT网中的交换4．3．2VSAT卫星通信网的组成及工作原理1、VSAT网814．3．3

VSAT数据通信网的多址协议1、卫星数据通估网的特点与多址协议的确定数据传输业务的主要特点确定多址协议时应考虑的主要因素可供使用的卫星信道的多址协议的种类2、固定分配多址方式(1)非时隙固定分配方式(2)分时隙固定分配方式3、争用／随机多址协议4、预约/可控多址协议4．3．3VSAT数据通信网的多址协议1、卫星数据通估网82

4．3．4VSAT网的数据传输规程1、计算机通信网资源子网（也称用户子网）通信子网2、VSAT数据卫星通信网3、VSAT与其它网互连4、VSAT网中三层功能的含意4．3．4VSAT网的数据传输规程1、计算机通信网83计算机通信网的组成计算机通信网的组成84VSAT小站与主站计算机通信网的连接、接口及协议VSAT小站与主站计算机通信网的连接、接口及协议854．3．5

VSAT网的网络管理1、网络管理系统2、网络管理系统的功能网络结构管理网络控制功能数据库管理外向加载功能状态监测与控制异常事件报告和登记安全管理给操作员提供良好的人机接口。以实现包括命令、响应、告警显示等项功能3、VSAT卫星数据通信网的性能评价4．3．5VSAT网的网络管理1、网络管理系统861、利用VSAT系统组建卫星广域网(SWAN)卫星广域网的拓扑结构的方式SWAN能支持的业务范围2、将VSAT系统接入ISDN网络3、VSAT系统与地面蜂窝移动通信相结合的组合通信网络4、国际VSAT卫星通信网络4．3．6VSAT系统与其他电信网络的组网1、利用VSAT系统组建卫星广域网(SWAN)4．3．687应用VSAT系统组建的广域网结构应用VSAT系统组建的广域网结构88向远端扩展的SLIC网络向远端扩展的SLIC网络89第五章VSAT卫星通信网第五章VSAT卫星通信网901、VSAT的特点2、现代大型集团用户对信息传输的主要需求3、VSAT网络所能提供的通信业务种类广播式的分发业务（星型单向业务）数据采集和监控双向交互业务5．1概述1、VSAT的特点5．1概述91VSAT网络组成示意图VSAT网络组成示意图925．2

VSAT数据通信链路的结构1、基本组成2、数据链路的传输控制3、数据链路控制规程的种类4、高级数据链路控制规程(HDLC)与基本型控制规程相比较所具有的特点5．2VSAT数据通信链路的结构1、基本组成93VSAT卫星数据通信链路的基本组成VSAT卫星数据通信链路的基本组成94VSAT系统最显著的特点之一就是采用复杂的主站技术以星状网络联接众多远端小站构成灵活的通信网络。它的主要设备系统由主站、远端小站和网络管理系统组成。通常网络管理系统设在主站内。5．3

VSAT系统的主要设备VSAT系统最显著的特点之一就是采用复杂的主95典型VSAT网络结构示意图

典型VSAT网络结构示意图961、VSAT网络的主站2、主站包括以下几个分系统天线、馈源和伺服跟踪分系统低噪声接收放大器(LNA)高频功率放大器(HPA)上、下行链路频率变换器(U／C、D/C)调制解调器(Modem)数字复接设备数字接口及终端设备网络管理分系统5．3．1主站1、VSAT网络的主站5．3．1主站97中心站组成原理方框图中心站组成原理方框图985．3．2小站VSAT小站的分类按照机械结构和安装方式按照工作性质分按照传输业务种类可以分按照传输信息的速率按照天线口径分按照通信制式划分5．3．2小站VSAT小站的分类99TDMAX型VSAT系统的网络结构及多载波工作原理TDMAX型VSAT系统的网络结构及多载波工作原理1005．3．3

VSAT小站的技术性能特点VSAT地球站的系统构成1、小型天线2、室外单元（ODU）信号流程ODU中的射频激励器的主要功能3、室内单元(IDU)VSAT站室内单元的基本情况5．3．3VSAT小站的技术性能特点VSAT地球站的101VSAT小站的基本结构

VSAT小站的工作原理VSAT小站VSAT小站102VSAT网的空间部分大多数VSAT通信系统采用的波段VSAT网必须考虑的重要方面5．4

VSAT网空间段VSAT网的空间部分5．4VSAT网空间段103第9章卫星数字电视广播系统电子科技大学第9章卫星数字电视广播系统电子科技大学104主要内容引言卫星数字电视广播系统的组成卫星电视广播系统中的纠错编码卫星数字电视传输标准信源编码与MEPG-2标准条件接收和视频点播数据广播卫星远程教育传输系统主要内容引言1059.1引言卫星电视广播技术的发展概况模拟数字DTH(DBS)9.1引言卫星电视广播技术的发展概况1069.2卫星数字电视广播系统的组成9.2卫星数字电视广播系统的组成107上行站结构上行站结构1089.3卫星广播电视系统中的纠错编码纠错码分组码卷积码卫星广播系统中的纠错码：级联码（RS码＋卷积码）级联码的结构：外码：RS码（标准：（204，188））内码：卷积码（包括：（2，1，7）或打孔卷积码）交织器9.3卫星广播电视系统中的纠错编码纠错码109级联码的性能级联码的性能1109.4卫星数字电视传输标准国际卫星数字电视传输标准欧洲：DVB-S(数字电视传播标准DVB的卫星部分)美国：ATSC的卫星直播部分(AdvancedTelevisionSystemsCommittee)DirectTV日本：ISDB(IntegratedServicesDigitalBroadcasting)9.4卫星数字电视传输标准国际卫星数字电视传输标准111DVB-S传输标准适用范围：Ku波段（11/12GHz）传输多路标准清晰度电视（SDTV）和高清晰度电视（HDTV）的信道编码和调制系统主要内容：发送端的系统结构与信号编码、调制等方式。DVB-S传输标准适用范围：Ku波段（11/12GHz）传输112DVB-S传输标准发送端系统结构DVB-S传输标准发送端系统结构113DVB-S传输标准信源部分：MPEG2标准信道部分：1.RS+交织＋卷积级联编码

2.升余弦滚降滤波＋QPSK调制DVB-S支持的传输速率带宽（MHz）信息码率（Mb/s）1/2卷积2/3卷积3/4卷积5/6卷积7/8卷积5438.951.858.364.868.03625.934.638.943.245.42719.425.929.232.434.0DVB-S传输标准信源部分：MPEG2标准带宽信息码率（Mb114我国的卫星数字电视传输标准1999年标准：与DVB-S大体一致，两点修改：将频段扩展到C频段增加BPSK调制我国的卫星数字电视传输标准1999年标准：与DVB-S大体一1159.5信源编码与MPEG-2标准信源编码流的复用方式9.5信源编码与MPEG-2标准信源编码流的复用方式116MPEG-2标准ISO/IEC13818,“活动图像及伴音信息的通用编码”编码器流程：MPEG-2标准117MPEG-2标准MPEG-2不同图象质量对应码率名质量等级显示分辩率典型码率（Mb/s)LDTV家用VCD质量约300线1.15SDTV专业广播质量约400线4~5SDTV广播级演播室质量500线以上8~9MPEG-2标准MPEG-2不同图象质量对应码率名质量等118MPEG-2标准我国DVB-S标准参数类别净码率（Mb/s）实际码率视频55.112音频（4声道）0.5120.544图文电视（22行/帧）0.2050.338数据0.01920.0192节目特定信息码0.0300.030总码率5.76626.0512MPEG-2标准我国DVB-S标准参数类别净码率（Mb/s）119卫星直播（DBS）中的音频压缩MPEG-1标准DBS系统中的MPEG-2应用与MPEG-1兼容采用子带压缩技术卫星直播（DBS）中的音频压缩MPEG-1标准DBS系统中的1209.6条件接收和视频点播条件接收:确保被授权用户能接收到加权节目视频点播:按用户指令将视频节目各别传送到用户9.6条件接收和视频点播条件接收:确保被授权用户能接收到加121条件接收条件接收122视频点播TVOD:应观众要求个别播放节目，需要极大的带宽负荷NVOD:在N条信道上反复播放某一节目，用户在最近的时刻接入视频点播1239.7数据广播基本原理和IPoverDVB将数字化的视/音频、图形、软件包和计算文件等数据信息，通过数字电视广播信道以“推送”方式传送到用户的机顶盒、个人电脑或相关移动设备的新型业务标准：EN303.192,简称DAB-DATA标准，基于MPEG-2.应用类型：数据管道、数据流、多协议封装、数据轮播，对象轮播9.7数据广播基本原理和IPoverDVB124数据轮播数据轮播：服务器周期性地将数据模块重复循环广播数据轮播规范中，信息数据流被封装为模块（modules），而模块又可分割为数据块（block）；根据服务的需要，多个模块可以组成数据组（group），而数据组又可组成超组（supergroup）。数据轮播125对象轮播在广播网络环境下传送“数字存储媒体－命令与控制”对象的机制。轮播内容：操作接口对象，可被特定服务对象调用对象类型：流对象（StreamObject）、文件（File）对象、目录（Ｄirectory）对象和服务网关（ServiceGateWay）对象。特点：接收终端可按照接收到的数据对象执行某些操作对象轮播1269.8卫星远程教育传输系统三种模式：（１）基于地面接收与放像网点相结合的远程教育模式；（2）基于场消隐插入技术（VBI）多媒体数据广播的远程教育模式；（3）基于双向传输的实时交互远程教育模式9.8卫星远程教育传输系统三种模式：（１）基于地面接收与放127基于VBI多媒体数据广播的远程教育系统VBI：场消隐插入技术，利用电视节目的场逆程中无信息发送的时段，插入远程教育节目数据在信道中传输标准：MPEG-4，支持恒定码率和可变码率：低速码率为5~64kb/s；中速码率为64K~384Kb/s；高速码率为384K~4Mb/s。含1路视频和1路音频的MPWG—4远程教育电视的速率一般为100K~1Mb/s。应用形式：基于IP协议封装（IPoverDVB）基于VBI多媒体数据广播的远程教育系统128基于VBI多媒体数据广播的远程教育系统基于IP封装的卫星远程教育系统基于VBI多媒体数据广播的远程教育系统基于IP封装的卫星远程129基于VBI多媒体数据广播的远程教育系统接入校园网通过有线电视网接入家庭基于VBI多媒体数据广播的远程教育系统接入校园网通过有线电130基于双向传输的交互式远程教育系统为了进行双向交流，必须提供由学生至教学中心的通道，该通道可以是反向低速率的卫星信道，也可以是地面公用网或Internet。远程交流不仅是基于文本的交流，还应提供图形、语音、视频等多媒体信息的交流几种交互方式：软件共享白板语言交互视频交互基于双向传输的交互式远程教育系统为了进行双向交流，必须提供由131卫星通信技术卫星通信技术132第一章绪论

第一章绪论1331．1概述

1．1概述134通信的目的通信的类别无线电通信卫星通信覆盖说卫星通信1．1．1卫星通信的基本知识通信的目的1．1．1卫星通信的基本知识135宇宙通信的三种形式宇宙通信的三种形式136利用卫星构成的通信的系统

利用卫星构成的通信的系统137静止卫星与地球的相对位置

静止卫星与地球的相对位置1381．1．2卫星通信使用的频段

卫星工作频段通常选择的频段卫星通信在现有微波技术的基础上，频率选择在1—10GHz范围内最佳。根据无线电波穿越大气层时电波衰减情况，最理想的频段在6／4GHz(上行/下行)附近。在这个频段，可用带宽约在500MHz左右。在波段可用带宽内，又可以被分成很多个卫星转发器带宽。1．1．2卫星通信使用的频段卫星工作频段通常选择的频1391．1．3卫星通信的分类

卫星通信系统的分类按卫星制式划分按通信覆盖区的范围划分按用户性质划分按业务划分按多址方式划分1．1．3卫星通信的分类卫星通信系统的分类1401．1．4卫星通信系统的组成

静止卫星（也称同步卫星）通信系统跟踪遥测和指令系统卫星通信系统的组成卫星通信线路1．1．4卫星通信系统的组成静止卫星（也称同步卫星）141

图1－4卫星通信系统的组成图1－4卫星通信系统的组成1421．1．5卫星通信系统的特点卫星通信的优点通信距离远，建站成本与通信距离无关。通信容量大。组网灵活，便于多址联接。通信线路质量稳定可靠。机动性能好。1．1．5卫星通信系统的特点卫星通信的优点143静止卫星通信系统的缺点两极地区为通信盲区，在高纬度时，通信效果较差。卫星的发射、测控技术复杂，运营成本高。存在日凌中断和星蚀现象。电波的传播时延较大和存在回波干扰。抗干扰能力差。保密性能差。静止卫星通信系统的缺点1441．2卫星通信技术的应用和发展1．2卫星通信技术的应用和发展1451．2．1卫星通信技术的应用

（1）卫星通信的发展（2）利用静止通信卫星可以构成多种制式的卫星通信网络。主要有：卫星电视输送卫星电视广播国际电话通信互联网服务1．2．1卫星通信技术的应用（1）卫星通信的发展146（3）低轨道卫星通信系统（LEO）“5个任何”美国的铱星卫星通信系统低轨道卫星通信系统与静止（同步）卫星通信系统比较有如下一些优点①由于卫星高度较低，卫星通信特有的通信传输时延大大降低；②低轨道卫星通信系统电波传播衰减小。

（3）低轨道卫星通信系统（LEO）147

③因为低轨道卫星通信系统可以将卫星均匀地排布在整个地球的周围，即使是在地球的南北极，也能使用低轨道卫星进行通信，而这正是静止卫星通信的盲区；④由于低轨道卫星通信系统包括的卫星数量多，使用的轨道低，卫星本身的寿命较短，所以在实际运用中要有几颗备份卫星放在空中，随时接替有故障的卫星，以保证整个卫星通信系统的正常运行；⑤另外低轨道卫星通信系统有一套较为复杂的卫星测量及控制系统。③因为低轨道卫星通信系统可以将卫星均匀地排布在整个地球148（4）中轨道卫星通信系统（MEO）QDYSSEY系统国际海事卫星通信系统组织推出的方案（5）高轨道卫星通信系统（GEO）（6）VSAT卫星通信系统（4）中轨道卫星通信系统（MEO）1491.3卫星通信的基本技术参数

1.3卫星通信的基本技术参数1501．3．1有效全向辐射功率（EIRP）

EIRP也称等效全向辐射功率。它定义为发射机发出的功率PT与天线增益GT的乘积。EIRP的物理意义1．3．1有效全向辐射功率（EIRP）EIRP也称等1511．3．2噪声系数和噪声温度

噪声系数NF噪声温度噪声功率与绝对温度成正比。这样可用噪声温度来衡量噪声的大小。噪声系数NF和噪声温度Te存在的关系

1．3．2噪声系数和噪声温度噪声系数NF1521．3．3地球站的品质因素

地球站的品质因素是地球站天线的接收增益与馈源输入端的系统等效噪声温度的比值（或者是在接收系统的某个介面处的有效天线增益与接收系统的等效噪声温度之比），通常用GT表示。地球站接收品质因素GT是卫星通信系统的一个重要参数，也是INTELSAT组织对地球站进行分类的主要依据之一。因此，对GT值的计算必须准确，以真正反映地球站的性能。1．3．3地球站的品质因素地球站的1531．3．4卫星转发器饱和通量

卫星转发器饱和通量密度W表示了卫星转发器的灵敏度。它的基本含意是：为使卫星转发器单载波饱和工作，在其接收天线的单位有效面积上应输入的功率。1．3．4卫星转发器饱和通量卫星转发器1541．3．5载波噪声功率卫星通信线路中的载波功率与噪声功率之比简称载噪比，它是决定卫星通信线路性能最基本的参数之一。卫星通信系统中的已调信号，对模拟系统通常是频率调制的，而对数字系统通常是恒包络的数字键控信号。调频波各频率分量功率的总和等于未调载波的功率，数字键控信号的平均功率也等于其未调波的功率。因此，用载波功率来表示信号的功率，就具有一般意义，可以不管具体调制制度如何，从而确定卫星通信系统的质量。1．3．5载波噪声功率卫星通信线路中的1551．3．6天线增益和波束宽度定向天线增益G的定义卫星通信中使用的喇叭天线、抛物面天线等的增益1．3．6天线增益和波束宽度定向天线增益G的定义1561．3．7互调噪声和输入输出补偿

互调噪声输入补偿（Boi）输出补偿（Boo）1．3．7互调噪声和输入输出补偿互调噪声1571．3．8门限载噪比

解调器输出的被恢复的基带信号的好坏的度量门限载噪比1．3．8门限载噪比解调器输出的被恢复的基带信号的好1581．3．9传输损耗

1、自由空间传播损耗2、大气损耗La（1）晴天的大气损耗（2）坏天气的大气损耗3、天线方向跟踪误差损耗Lr1．3．9传输损耗1、自由空间传播损耗159第二章卫星通信系统的组成与体制第二章卫星通信系统的组成与体制1602．1卫星通信系统2．1卫星通信系统161卫星通信2．1．1卫星通信系统的组成图2－1地面微波接力通信示意图卫星通信2．1．1卫星通信系统的组成图2－1162一个完整的卫星通信系统，通常是由通信卫星、地球站、跟踪遥测及指令系统和监控管理系统等四大部分组成图2－2卫星通信示意图一个完整的卫星通信系统，通常是由通信卫星、地球站、跟踪遥测及1632．1．2卫星通信系统的各部分功能和作用1、地球站的组成图2－3卫星通信地球站的简化方框图2．1．2卫星通信系统的各部分功能和作用1、地球站的组164天馈设备发射机接收机终端设备跟踪设备2、通信卫星的组成天线分系统通信分系统电源分系统遥测指令分系统控制分系统天馈设备1652．2卫星通信系统主要射频设备介绍2．2卫星通信系统主要射频设备介绍166低噪声放大器的作用低噪声放大器的指标低噪声放大器自身的线性对低噪声放大器的基本要求常温参量放大器低噪声放大器系统的组成及控制2．2．1低噪声放大器（LNA）低噪声放大器的作用2．2．1低噪1672．2．2高功率放大器1、对微波发射机的主要要求工作频带宽功率稳定度要高载频精确度要高放大器的线性度要高2、速调管放大器3、行波管放大器4、固态微波功率放大器2．2．2高功率放大器1、对微波发射机的主要要求1682．2．3变频器

1、概述变频器的作用上变频器、下变频器

2、变频器的组成变频器要完成频谱搬移，必须具有三个基本组成部分实际使用的变频器通常包括

3、变频器的分类2．2．3变频器1、概述169上变频器方框图上变频器方框图170下变频器方框图下变频器方框图1712．3卫星通信多址技术概论2．3卫星通信多址技术概论172

2．3．1频分多址方式(FDMA)1、FDMA的基本特征2、在FDMA方式中，每个地球站传送多路信号时的两种方法每载波单路（SCPC）方式每载波多路（MCPC）方式

2．3．1频分多址方式(FDMA)1、FDMA的基173FDM/FM/FDMA方式原理图FDM/FM/FDMA方式原理图1742．3．2时分多址方式(TDMA)

1、TDMA方式工作原理TDMA方式的特点2、TDMA地球站设备与用户的输入—输出接口TDMA终端2．3．2时分多址方式(TDMA)1、TDMA方式工175TDMA方式工作原理示意图TDMA方式工作原理示意图176SDMA的基本特征SDMA方式有许多新颖特点2．3．3空分多址方式(SDMA)

SDMA方式SDMA的基本特征2．3．3空分多址方式(SDMA)1772．3．4码分多址方式（CDMA）CDMA的基本特征“扩展频谱多址联接方式”(SSMA)CDMA方式的特点2．3．4码分多址方式（CDMA）CDMA的基本特征178

CDMA方式

CDMA方式179第三章卫星通信的关键技术第三章卫星通信的关键技术1803．1天线及馈源系统

3．1天线及馈源系统1811、地球站天线的主要特性和技术指标2、地球站天线的结构和类别抛物面天线卡塞格伦天线偏置型天线环焦天线格里戈伦天线3．1．1地球站天线1、地球站天线的主要特性和技术指标3．1．1地球站天1823．2地球站天线跟踪伺服系统3．2地球站天线跟踪伺服系统1833．2．1地球站天线跟踪系统体制

1、步进跟踪系统步进跟踪步进跟踪的原理和设备2、单脉冲跟踪系统单脉冲等信号法3、记忆极值式跟踪系统记忆极值式跟踪系统与其他步进式跟踪的共同点

3．2．1地球站天线跟踪系统体制1、步进跟踪系统1843．2．2跟踪按收机1、信标信号跟踪信标信号跟踪接收信标的跟踪接收机适用范围2、导频信号跟踪导频信号跟踪导频信号跟踪的适用范围3．2．2跟踪按收机1、信标信号跟踪1853．2．3天线伺服系统1、伺服系统必须具备的主要功能2、伺服系统的分类步进跟踪的伺服系统单脉冲跟踪的伺服系统船载卫星通信天线的伺服控制系统地球站伺服系统的指标3．2．3天线伺服系统1、伺服系统必须具备的主要功能1863．3信号处理技术3．3信号处理技术1873．3．1数字话音内插技术(DSI)1、“话音内插”技术2、数字话音内插的类型时分话音内插(TASI)话音预测编码(SPEC)3、时分话音内插的基本原理

4、数字话音时分内插的工作过程3．3．1数字话音内插技术(DSI)1、“话音内插”技188数字式时分话音内插系统的原理方框图

数字式时分话音内插系统的原理方框图189不同A值条件下DSI增益与话路数n的关系不同A值条件下DSI增益与话路数n的关系1903．3．2回波抑制（抵消）技术1、一条长途电话线路的基本组成二线制四线制制式轮换问题回波2、回波抑制技术3、回波抵消器种类模拟式回波抵消器数字式回波抵消器3．3．2回波抑制（抵消）技术1、一条长途电话线路的基本组191长途电路线路组成长途电路线路组成192

3．3．3语音编码技术1、信源编码2、语音压缩编码技术3、语音编码技术的分类波形编码；参量编码(声码器)；混合编码4、改进的波形编码和参量编码的基本原理及其在卫星通信中的应用差值脉码调制（DPCM）参量编码器（声码器）3．3．3语音编码技术1、信源编码193通道声码器原理方框图线性预测声码器的原理方框图

通道声码器原理方框图线性预测声码器的原理方框图1943．4调制技术

3．4调制技术1953．4．1模拟调制1、频率调制技术在模拟卫星通信中，用调频方式传输电话信号时常用的方法频分复用／调频(FDM／FM)方式每载波单路/调频(SCPC／FM)方式2、CSSB/AM技术压扩器压缩器3．4．1模拟调制1、频率调制技术196FDM/FM解调过程压扩器原理框图FDM/FM解调过程压扩器原理框图197压扩器的功能和压扩范围

压扩器的功能和压扩范围198数字调制技术数字调制器数字通信设备中使用的调制方式仍主要是数字调相的原因调制器产生调相波形的两类方法最小频移键控(MSK)3．4．2数字调制数字调制技术3．4．2数字调制199数字卫星通信系统的简化方框图数字卫星通信系统的简化方框图2003．5差错控制技术1、纠错编码2、差错控制的方式（1）检错和重发系统利用简单ARQ的数字卫星通信系统示意图主要优缺点（2）前向纠错FEC编码方式按纠（检）错误的类型分类FEC的数字通信系统3．5差错控制技术1、纠错编码201利用ARQ的数字卫星通信线路框图FEC数字通信系统利用ARQ的数字卫星通信线路框图FEC数字通信系统202第四章卫星通信网络第四章卫星通信网络2031、星形卫星通信网络单跳与双跳体系结构

2、网形卫星通信网4．1卫星通信网的网络结构卫星通信组网方式

1、星形卫星通信网络4．1卫星通信网的网络结构卫星通信组2044．2卫星通信网与地面通信网的连接4．2卫星通信网与地面通信网的连接2054．2．1地面中继传输线路卫星通信的特点之一是可以进行多路通信。因此，不论采用何种传输手段作为地面中继线路，它都应该是大容量的，并与地球站的容量相匹配，目前用的较多的是微波线路、电缆线路和光缆线路。1、微波线路2、电缆线路（1）对称电缆（2）同轴电缆（3）光缆线路4．2．1地面中继传输线路卫星通信的特点之一是2064．2．2地面中继方式1、地球站以TDMA方式工作，地面中继采用模拟传输线路。2、地球站用TDMA方式工作，地面中继采用数字线路。

(1)完全同步连接(2)采用跳帧法连接(3)采用码速调整法进行连接4．2．2地面中继方式1、地球站以TDMA方式工作，207TDMA地球站与地面模拟线路的连接TDMA地球站与地面模拟线路的连接2084．2．3电视信号传输中的地面中继

当长途交换中心与电视广播中心相距较近时，可以采用同轴电缆；如果相距甚远，由于同轴电缆损耗太大，最好采用微波或光缆线路连接。如果需要在某些场合利用卫星进行电视实况转播时，一般是把电视信号从现场送到电视广播中心，再经长途交换中心送到地球站发向卫星。电视信号的传输过程中，在地球站内图像信号是视频转接。在长途交换中心一般也是分别在视频和音频进行转接。如果在长途交换中心与电视广播中心之间利用微波线路进行转接时，也可以采用中频转接方式。4．2．3电视信号传输中的地面中继当长途交换中2094．3

VSAT网络结构4．3VSAT网络结构210VSAT主要包括VSAT系统的主要特点第三代VSAT4．3．1

VSAT网络的技术特点VSAT主要包括4．3．1VSAT网2114．3．2

VSAT卫星通信网的组成及工作原理1、VSAT网的组成主站小站卫星转发器2、VSAT网的工作原理外向（Outbound）传输内向（Inbound）传输VSAT网中的交换4．3．2VSAT卫星通信网的组成及工作原理1、VSAT网2124．3．3

VSAT数据通信网的多址协议1、卫星数据通估网的特点与多址协议的确定数据传输业务的主要特点确定多址协议时应考虑的主要因素可供使用的卫星信道的多址协议的种类2、固定分配多址方式(1)非时隙固定分配方式(2)分时隙固定分配方式3、争用／随机多址协议4、预约/可控多址协议4．3．3VSAT数据通信网的多址协议1、卫星数据通估网213

4．3．4VSAT网的数据传输规程1、计算机通信网资源子网（也称用户子网）通信子网2、VSAT数据卫星通信网3、VSAT与其它网互连4、VSAT网中三层功能的含意4．3．4VSAT网的数据传输规程1、计算机通信网214计算机通信网的组成计算机通信网的组成215VSAT小站与主站计算机通信网的连接、接口及协议VSAT小站与主站计算机通信网的连接、接口及协议2164．3．5

VSAT网的网络管理1、网络管理系统2、网络管理系统的功能网络结构管理网络控制功能数据库管理外向加载功能状态监测与控制异常事件报告和登记安全管理给操作员提供良好的人机接口。以实现包括命令、响应、告警显示等项功能3、VSAT卫星数据通信网的性能评价4．3．5VSAT网的网络管理1、网络管理系统2171、利用VSAT系统组建卫星广域网(SWAN)卫星广域网的拓扑结构的方式SWAN能支持的业务范围2、将VSAT系统接入ISDN网络3、VSAT系统与地面蜂窝移动通信相结合的组合通信网络4、国际VSAT卫星通信网络4．3．6VSAT系统与其他电信网络的组网1、利用VSAT系统组建卫星广域网(SWAN)4．3．6218应用VSAT系统组建的广域网结构应用VSAT系统组建的广域网结构219向远端扩展的SLIC网络向远端扩展的SLIC网络220第五章VSAT卫星通信网第五章VSAT卫星通信网2211、VSAT的特点2、现代大型集团用户对信息传输的主要需求3、VSAT网络所能提供的通信业务种类广播式的分发业务（星型单向业务）数据采集和监控双向交互业务5．1概述1、VSAT的特点5．1概述222VSAT网络组成示意图VSAT网络组成示意图2235．2

VSAT数据通信链路的结构1、基本组成2、数据链路的传输控制3、数据链路控制规程的种类4、高级数据链路控制规程(HDLC)与基本型控制规程相比较所具有的特点5．2VSAT数据通信链路的结构1、基本组成224VSAT卫星数据通信链路的基本组成VSAT卫星数据通信链路的基本组成225VSAT系统最显著的特点之一就是采用复杂的主站技术以星状网络联接众多远端小站构成灵活的通信网络。它的主要设备系统由主站、远端小站和网络管理系统组成。通常网络管理系统设在主站内。5．3

VSAT系统的主要设备VSAT系统最显著的特点之一就是采用复杂的主226典型VSAT网络结构示意图

典型VSAT网络结构示意图2271、VSAT网络的主站2、主站包括以下几个分系统天线、馈源和伺服跟踪分系统低噪声接收放大器(LNA)高频功率放大器(HPA)上、下行链路频率变换器(U／C、D/C)调制解调器(Modem)数字复接设备数字接口及终端设备网络管理分系统5．3．1主站1、VSAT网络的主站5．3．1主站228中心站组成原理方框图中心站组成原理方框图2295．3．2小站VSAT小站的分类按照机械结构和安装方式按照工作性质分按照传输业务种类可以分按照传输信息的速率按照天线口径分按照通信制式划分5．3．2小站VSAT小站的分类230TDMAX型VSAT系统的网络结构及多载波工作原理TDMAX型VSAT系统的网络结构及多载波工作原理2315．3．3

VSAT小站的技术性能特点VSAT地球站的系统构成1、小型天线2、室外单元（ODU）信号流程ODU中的射频激励器的主要功能3、室内单元(IDU)VSAT站室内单元的基本情况5．3．3VSAT小站的技术性能特点VSAT地球站的232VSAT小站的基本结构

VSAT小站的工作原理VSAT小站VSAT小站233VSAT网的空间部分大多数VSAT通信系统采用的波段VSAT网必须考虑的重要方面5．4

VSAT网空间段VSAT网的空间部分5．4VSAT网空间段234第9章卫星数字电视广播系统电子科技大学第9章卫星数字电视广播系统电子科技大学235主要内容引言卫星数字电视广播系统的组成卫星电视广播系统中的纠错编码卫星数字电视传输标准信源编码与MEPG-2标准条件接收和视频点播数据广播卫星远程教育传输系统主要内容引言2369.1引言卫星电视广播技术的发展概况模拟数字DTH(DBS)9.1引言卫星电视广播技术的发展概况2379.2卫星数字电视广播系统的组成9.2卫星数字电视广播系统的组成238上行站结构上行站结构2399.3卫星广播电视系统中的纠错编码纠错码分组码卷积码卫星广播系统中的纠错码：级联码（RS码＋卷积码）级联码的结构：外码：RS码（标准：（204，188））内码：卷积码（包括：（2，1，7）或打孔卷积码）交织器9.3卫星广播电视系统中的纠错编码纠错码240级联码的性能级联码的性能2419.4卫星数字电视传输标准国际卫星数字电视传输标准欧洲：DVB-S(数字电视传播标准DVB的卫星部分)美国：ATSC的卫星直播部分(AdvancedTelevisionSystemsCommittee)DirectTV日本：ISDB(IntegratedServicesDigitalBroadcasting)9.4卫星数字电视传输标准国际卫星数字电视