1、1卫星通信自学指导书编写教师：赵红礼北京交通大学电子信息工程学院2卫星通信自学指导书一、课程的任务和目的本课程适用于无线通信专业的专科生。通过本课程的学习，使学生掌握卫星通信的概念，卫星通信系统各部分的组成和工作原理，卫星通信网的组成和工作原理。具有卫星通信系统原理分析、工程设计方面的能力。二、课程简介第一章 卫星通信概况主要内容：本章从卫星通信的发展入手，揭示了宇宙无线通信、卫星通信、静止卫星通信的概念；说明了卫星通信的特点和技术问题，卫星通信系统的组成和各部分的功能；卫星通信使用的工作频率、编码、复接、调制和多址连接方式。学习要求：了解宇宙无线通信的概念和分类，卫星通信的发展概况，使用频率
2、的规划。理解卫星通信的特点和技术问题，卫星通信系统各部分的功能，卫星通信的编码、复接、调制和多址联接方式。掌握卫星通信和静止卫星的概念，卫星通信系统的组成，卫星通信的常用频率。重点、难点的提示和辅导：本章的重点是卫星通信的概念，什么是静止卫星，卫星通信系统的组成。另外卫星通信的编码、复接、调制方式等的基本概念已经在通信系统原理中将过，只是结合卫星通信系统就可以了。思考题和作业：教材第一章复习思考题第 1、2、3、9 题。第二章 通信卫星主要内容：本章从牛顿的万有引力定律和开普勒三定律入手，揭示通信卫星运动的轨道，静止卫星运动的轨道，星蚀和日凌中断现象。通过通信卫星和地球站相互之间的几何关系，导
3、出通信卫星的覆盖范围，通信卫星和地球站的距离和传输时延，地球站的方位角和仰角。介绍了通信卫星的组成和各部分的功能。学习要求：了解通信卫星的轨道分类，卫星的摄动，倾斜轨道卫星的运动。理解开普勒定律的内容，星蚀和日凌中断现象，通信卫星的姿态稳定技术，卫星通信中的回波抑制技术。掌握静止卫星的周期、轨道半径、3高度和优点，卫星通信方位角和仰角、覆盖角和距离、传输时延的计算，通信卫星的组成和各部分的功能。重点、难点的提示和辅导：本章的重点在于静止卫星的运动轨道，地球站的方位角和仰角、覆盖角和距离、传输时延的计算。可以多观察卫星电视的接收天线，结合实际情况进行分析。思考题和作业：教材第二章复习思考题第 1
4、、2、4、6 题，计算题第2、3、4 题。第三章 卫星地球站和 VSAT主要内容：本章从卫星通信中使用的不同类型的地球站入手，主要讲述了卫星通信地球站的组成，每部分的功能和工作原理，地球站射频的主要技术指标。最后介绍了几种实用的卫星通信地球站，包括大、中型固定地球站，卫星电视广播和 VSAT 网络。学习要求：了解卫星通信中使用的天线类型，高功率放大器和低噪声放大器的类型，频率合成器的要求和实现，卫星通信中大、中型固定地球站的特点。理解天线的增益、效率和天线指向损耗，高功率放大器的非线性，高功率放大和低噪声放大器的备份和切换，上、下变频器的实现方法（二次变频） ，卫星电视广播的组成和特点，VSA
5、T 网络的组成和特点。掌握卫星通信地球站的组成和功能，EIRP 和 G/T 的概念和计算方法。重点、难点的提示和辅导：本章的重点是卫星通信中地球站的组成和各部分的功能，另外地球站射频的两个主要技术指标（EIRP 和 G/T）既是重点又是难点，G/T 涉及到对系统噪声的分析，在这里考虑的噪声都是高斯白噪声。思考题和作业：教材第三章复习思考题第 1、3、6、7、11、12 题，计算题第 1、3、4、5 题。第四章 卫星链路设计主要内容：本章从自由空间的传输损耗和接收电平入手，导出卫星通信的传输方程，然后进行卫星通信 C/N 的计算。最后介绍了卫星通信系统中常见的几种干扰。学习要求：了解卫星通信中的
6、常见干扰（包括邻星干扰、和地面微波系统的干扰、正交极化干扰、邻道干扰和码间串扰等） 。理解门限载噪比的概念，卫星通信的大气损耗。掌握功率通量密度的概念，自由空间传输4损耗，卫星通信的距离方程，C/N 的计算方法，降雨衰减的影响和克服措施。重点、难点的提示和辅导：本章中自由空间的传输损耗和接收功率已经在数字微波通信中讲过，将它移到卫星通信中即可，然后再用计算的接收信号功率除以噪声功率（KTB）就是 C/N 的值，最后再变成用 dB的形式表示。思考题和作业：教材第四章复习思考题第 1、2、4 题，计算题第1、2 题。第五章 信号传输与处理技术主要内容：在本章中利用通信系统原理课程中学过的信源编码、
7、信道编码和调制的内容，结合前面卫星通信的特点，讲述了卫星通信中使用的信源编码技术（包括 ADPCM、声码器、DSI 和 DCME） ，信道编码技术（包括 ARQ、BCH 码、RS 码、卷积码和级联码）和调制技术（主要是 PSK 调制） 。学习要求：了解 ADPCM、声码器的原理，DSI 和 DCME 的实现方式和电路，卷积码的编译码实现。理解 DSI 的 DCME 的指标和要求，RS码和级联码的实现。掌握 DSI 和 DCME 的原理，RS 码的概念和原理，ARQ 的特点和应用，卫星通信中信道的特点以及采用的调制方式。重点、难点的提示和辅导。在本章中关键是掌握卫星通信的特点，再结合各种调制和编
8、码方式的优缺点进行分析，最后得到卫星通信中使用的调制和编码方式。思考题和作业：教材第五章复习思考题和计算题的第 3、4 题。第六章 多址技术主要内容：本章从四种多址方式的概念入手，揭示了FDMA、TDMA 、CDMA 三种多址方式的工作原理和实现，卫星分组通信的原理。学习要求：了解 FDM-FM-FDMA 系统的组成，TDMA 卫星通信地球站终端的组成、与地面系统的接口，TDMA 系统的定时和同步方法，扩频通信的分类，卫星分组通信的特点。理解多址联接和多路复用的区别，信道分配技术的分类和特点，三种多址方式的优缺点，放大器非线性对FDMA 系统的影响和克服措施，CDMA 系统的同步，跳频和直接序
9、列扩5频的区别，卫星分组通信的帧格式。掌握多址联接(FDMA、TDMA、CDMA 、SDMA)的概念，IDR 和 SCPC 的概念和工作方式，TDMA 系统的定时和同步，帧结构和帧效率，CDMA 的工作原理、同步和技术指标，卫星分组通信的联接方式。重点、难点的提示和辅导：本章中 FDMA、TDMA、CDMA 的基本概念和原理方面与移动通信会有些重叠，但其内容要点上有区别。在学习时可以与移动通信对比，再结合卫星通信系统。思考题和作业：教材第六章复习思考题第 1、2、3、5、6、7、8 题。三、课程的考核平时的考核占 15 分，期末考试占 85 分。期末考试的题型有填空题、简答题和计算题三种类型。
10、填空题和简答题主要考核对卫星通信基本的概念、组成和原理等的掌握情况，主要有：卫星通信系统的基本概念和组成，静止卫星通信系统的概念和应用，通信卫星的组成和工作原理，地球站的组成和工作原理，卫星通信中使用的调制和编码方式，多址方式的概念和基本原理，各种多址方式的区别和特点。计算题主要考核对一些重点和难点问题的掌握程度，主要内容有：通信卫星的运动轨道，覆盖范围和距离、传输时延，地球站天线的方位角和仰角，EIRP 和 G/T，TDMA 的帧结构和帧效率，卫星通信链路的设计。四、建议教材及教学参考书卫星通信系统与技术 ，陈振国等，北京邮电大学出版社，2003 年8 月。卫星通信 ，刘国梁等，西安电子科技大学出版社，2000 年卫星通信系统 ，吕海寰等编著，人民邮电出版社，2001 年。五、认课教师与联系方式赵红礼，电话：010-51688306 ，E-mail ： ，通信地址：北京交通大学现代通信研究所，邮编：100044。
