南邮卫星通信复习提纲 - 图文

第一章 卫星通信概述

知识点

1．卫星通信的概念？

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。

Eg：有卫星参与的通信就是卫星通信（错）

（！卫星通信最终要实现地球站之间的通信）

2 ．卫星通信上下行链路概念？以及上下行链路使用频率的表示方式？ 上行链路：从地球站发射信号到通信卫星所经过的通信路径

下行链路：通信卫星将信号转发到其他（另一）地球站的通信路径 表示方式：6Ghz（上行频率）/4Ghz（下行频率）

3 ．静止轨道卫星的概念？，高度？，微波传播的时延（单程和双程）？ 静止轨道卫星：相对于地球表面上的任一点，卫星的位置保持固定不变 高度：距地面高度为35860公里 微波传输时延（传输时延较大）：单程0.27s，双程0.54s

4 ．日凌中断和日蚀中断产生的原因、时间以及应对的策略？ 产生原因

日凌中断

日蚀中断

卫星、太阳和地球站接收天线在一卫星运行到地球的阴影面，太阳能电池条直线上，太阳噪声进入接收天线，板无法充电，而星载蓄电池只能维持卫造成通信中断 星自转，不能支持转发器工作 每年春分前秋分前23天开始，于春分每年春分前和秋分前后的6天左右，

前秋分后23天结束，每次持续时间约

每年两次，每次约3~6天

10分钟，完全日蚀最长持续72分钟

“避让”、“换星”

大容量蓄电池

产生时间 应对策略

5. 为什么地球同步卫星在高纬度地区通信效果不如低纬度地区？PPT 高纬度地区地面地形（复杂）；地球表面杂波；两极地区接收天线仰角太小（需要极地轨道卫星辅助）

6. 地球站的总体框图？及其各部分的作用？ 地球站总体框图：书p8图1-6（/PPT）

各部分作用：

（1）天馈设备——将发射机送来的射频信号经天线向卫星方向辐射，同时它又接收卫星转发的信号送往接收机

（2）发射机——将已调制的中频信号，经上变频器变换为射频信号，并放大到一定的电平，经馈线送至天线向卫星发射

（3）接收机——从噪声中接收来自卫星的有用信号，经下变频器变换为中频信号，送至解调器

（4）信道终端设备：将用户终端送来的信息加以处理，成为基带信号，对中频进行调制，同时对接收的中频已调信号进行解调以及进行与发端相反的处理，输出基带信号送往用户终端

（5）天线跟踪设备：校正地球站天线的方位和仰角，以便使天线对准卫星 （6）电源设备：供应站内全部设备所需的电能

7. 衡量地球站发射性能的指标？衡量地球站的接收性能的指标？ 总体性能指标： 工作频段； 天线口径；

等效全向辐射功率；——发射性能 接收品质因数；——接收性能

偏轴辐射功率密度的限制。——发射性能 ？？

8. 天馈设备的组成？以及各部分的功能？PPT 组成：天线、双工器、馈线

各部分功能：天线——射频信号转变为定向辐射的电磁波信号 双工器——收发信号隔离，使得天线可以收发共用

馈线——均匀介质波导路径承载并传递载波信号激励发射天线

9. 天线辐射方向图的含义？旁瓣的定义？什么是天线的3dB 波束宽度？天线增益的计算公式？两种不同的表示方法，两种表示的换算？

天线辐射方向图：天线辐射参量（包括辐射功率、场强幅度和相位）随方向变化的空间分布的图形，通常指从远区场点观察的辐射特性。

旁瓣定义：天线除主瓣方向的辐射外，在其他方向上也存在辐射，所形成的方向图称为旁瓣。 3dB波束宽度（半功率波瓣宽度HPBW）：辐射功率下降一半（3dB）时的波束宽度 天线增益公式：G?(?D2)?A ? [G]?10lgG(dBi)

两种定义：dBi（全向等效辐射源）和dBd（半波极子） 换算 dBi=dBd+2.15

10. 卫星通信系统中水平极化，垂直极化的定义？天线极化方式与电磁波极化方式的关系？电离层的法拉利效应会导致电磁波的极化？ 极化：指电磁波电场矢量末端轨迹曲线 水平极化：电场矢量与赤道平面平行 垂直极化：电场矢量与极轴相平行 天线极化方式与电磁波极化方式关系：发射天线的极化由其发射电磁波的极化定义，根据收发互易性，接收天线的极化必须和接收信号极化相同，才能输出最大的接收信号。 电离层的法拉利效应会导致电磁波的极化？（电离层：法拉第旋转->去极化） 去极化媒质：电离层、雨水、冰晶

11. 卫星通信中地球站常用天线的种类？及其特点？PPT 种类：抛物面发射器天线（正焦和偏焦）、双反射面天线（卡塞格伦和格里高利） 特点：

（1）抛物面天线：聚焦；等相位面；收发互易；喇叭天线相位中心与焦点重合；馈源具有遮挡效应影响天线的辐射特性。 （2）双反射面天线（相比于抛物面天线的优点）：方便馈源结构的紧凑，减少馈线的长度（噪声主要来源）；副反射面比馈源喇叭小，减少遮挡。

12. 双工器的功能？衡量指标？及其根据衡量指标计算发射功率泄露到接收端能否烧坏接收机？

功能：既要将微弱的接受信号耦合进来，又要将较大的发射功率馈送到天线上去，且要求两者各自完成其功能而不相互影响。（阻止发送信号泄露到接收端，阻塞破坏接收机；阻止接收信号泄露到发射端，干扰信号。） 衡量指标：收发隔离度（dB）

根据衡量指标计算发射功率泄露到接收端能否烧坏接收机：

13. 驻波比的定义？及其与天线效率之间的关系？功率损耗的计算？（驻波比，反射系数，回波损耗？）

定义：在阻抗不匹配的情况下，微波沿传输线由入射波与反射波叠加而形成驻波，其幅度分布呈起伏状，波腹与波谷幅度之比称为电压驻波比，简称驻波比。 与天线效率之间的关系：驻波比越大，天线效率越低 ？？ 公式：

14. 动中通天线伺服系统对星的方法？（自动跟踪？？）不同方法的特点？ 手动跟踪：不能对卫星连续地精确跟踪

自动跟踪：步进跟踪——在卫星准确方位周围转动，精度低；

圆锥扫描跟踪——实现简单，造价低，精度比较低，馈源偏离焦，使得天线增益下降；

单脉冲跟踪——精度高，设备复杂；

程序跟踪——系统实现简单，捕获速度快，但依赖于GPS和惯性元件性能，精度低。

15. 地球站收发信机的作用？设备？接收机的结构图（会画出结构图）？各部分的功能？特别是镜像滤波器的作用？混频器的频率选择？

作用

发射机

将已调的中频信号（70MHz/140MHz）上变频到射频（上行链路信号中心频率），并且放大到一定的电平，去激励发射天线

固态功放（SSPA）或行波管放大器（TWTA）和上变频器

接收机

天线接收的电磁波信号（下行链路信号），经过低噪声放大器，下变频器，转变为中频信号，传送给信道设备解调接收信号

低噪声放大器和下变频器

设备

接收机结构图：

各部分功能、镜像滤波器作用、混频器频率选择？？？

16. 低噪声放大器的功能？1dB压缩点的含义？三阶互调失真的含义？等效噪声温度的计算 （PPT 上的例题）？卫星通信网络中 FDMA 和 TDMA 两种组网方式哪种存在三阶互调失真？在此组网方式中应对的方式是？

功能：将信号放大到足够高的电平，以满足下变频器接口的要求 1dB压缩点：

实际中，输入信号经过放大器后的输出功率与理想的输出功率相差1dB时所对应的输入功率——1dB压缩点

三阶互调：衡量放大器非线性程度的指标。

等效噪声温度计算：

FDMA组网方式存在三阶互调失真 应对方法：为了减小三阶互调可能产生的干扰，希望输入（输出）离饱和点远些，采用输入（输出）补偿。

17. 下变频器的作用？卫星通信系统中采用的结构（一次变频和二次变频）？卫星通信信号中频信号所在的频段？

作用：将低噪声放大器输出的微波信号下变频为中频信号，以便于进行解调。 在地球站中通常采用二次变频方案，以获得好的选择性和灵活性。 中频所在频段：第一中频——L频段（945MHz~1450MHz）； 第二中频——70MHz/140MHz

18. 低噪声放大器和下变频统称为？对此设备一般的安装要求是什么？及其原因？ 统称为接收机 安装要求？？PPT

低噪声放大器：一般输入口是波导型的，以便于与双工器的连接；输出口是同轴型的，以便于通过同轴电缆与下变频模块连接。

下变频器：接头一般采用50Ω接口，采用BNC-F(阴)型；驻波比要保证与解调器输入端口有良好的匹配。

19．卫星运动第一定律轨道定律，特别是偏心率和轨道的关系（不同的取值范围代表的轨道类型）？

开普勒第一定律：卫星以地心为一个焦点作椭圆运动 偏心率与轨道关系： 01——双曲线轨道。

20 ．卫星运动第二定律，判断远近地点的速率大小？

开普勒第二定律：卫星与地心的连线在相同的时间内扫过的面积相同。 Eg：卫星在远地点的速度大还是近地点的速度大？（近地点速度大）

21 ．卫星运动第三定律，计算周期或由周期计算半长轴？

开普勒第三定律：卫星运转周期的平方与轨道半长轴的三次方成正比。 公式：T?2?a3??10km/s) (μ为开普勒常数3.986013532

例题：静止轨道卫星的的周期为23 小时56 分4 秒，地球的赤道半径为6378km，计算静止

轨道卫星距离地面的高度？（第三定律）

a?3(T2)? 2?h?a?R

22 ．卫星轨道的开普勒集合？（六个参量）NASA 两行式卫星轨道报告？ 卫星位置的六个参数：（1） 轨道平面倾角I（2）轨道半长轴a（3）轨道的偏心率e（4）升节点位置Ω（5）近地点幅角W（6）卫星初始时刻位置W+V

23 ．范伦带的概念、卫星轨道按高度的分类及其原因？

范伦带：如图所示，空间上有两个辐射带称为范伦带。内带1500~6000km/8000km，外带15000~20000km

卫星轨道按高度分类的原因：范伦带由地球磁场吸引和俘获的太阳风的高能带电离子所组成，形成的恶劣电辐射环境对卫星电子设备损害极大，所以在这两个范伦带内不宜运行卫星。因此，就得出了相应的低、中、高轨道卫星。 低轨道LEO：700~1500km 中轨道MEO：约为10000km

高椭圆轨道HEO：最近点为1000~21000km，最远点39500~30600km 地球同步轨道GEO：约为35786km

24 ．什么是卫星的摄动？有那些原因产生？以及对于不同轨道卫星的影响大小关系？卫星的位置保持和状态控制的概念？

摄动：理想条件下，卫星轨道是开普勒轨道。但由于一些次要因素的影响，卫星的实际轨道不断发生不同程度地偏离开普勒轨道的情况，产生一定的漂移。 原因：（1） 太阳、月亮引力的影响；（2）地球引力场不均匀的影响；（3）太阳辐射压力的影响；（4）地球大气阻力的影响。

对于低轨道卫星，地球引力占绝对优势，太阳、月亮引力的影响可以忽略不计，但大气阻力有一定影响，使卫星的机械能受到损耗，从而使轨道日益缩小；对于高轨道卫星，地球引力虽仍是主要的，但太阳、月亮的引力仍有一定的影响，此外，由于高轨道卫星处于大气层外的宇宙空间，大气阻力可以不予考虑。

位置保持：使卫星在运行轨道平面上的位置保持不变

状态控制：控制卫星保持一定的状态，使卫星的天线波束始终指向地球表面服务区，同时使得太阳能电池板朝向太阳。

25 ．告诉你地球站的经纬度和卫星星下点的经纬度，如何计算地球站收发天线的仰角、方位角和星站距？

注：经度差为：卫星的经度-地球站的经度；纬度差为：地球站的纬度-卫星的纬度 ，方位角一定要修正。 计算公式：书上P18 ，例题

经度差=138-116.45 ；纬度差=39.92 ；分别用公式计算。

26 ．卫星覆盖的定义？（两种定义方式：卫星方向图和接收天线仰角） 卫星角度定义：卫星天线辐射方向图半功率角覆盖的区域 地球站角度定义：卫星在某一确定位置时，定义最小仰角标定的地面点的轨迹确定的覆盖范围

27. 通信卫星的框图？每部分的功能？ 框图：书p24图1-21/ppt

通信卫星由空间平台（结构分系统、温控分系统、控制分系统、电源分系统、跟踪遥测和指令分系统以及远地点发射机）和有效载荷（天线分系统和通信转发器） 两部分组成。 各部分功能：书p21-p24

电源分系统——有太阳能电池和化学能电池两种，为各部分供电 控制分系统——在地面遥控指令站的指令控制下，完成远地点发动机点火控制、对卫星的姿态、轨道位置、各分系统的工作状态和主备份设备的切换进行控制和调整。

跟踪、遥测和指令分系统——跟踪部分用来为地球站跟踪卫星发送信标，而遥测、指令分系统的主要任务是把卫星上的设备工作情况原原本本的告诉地面上的卫星测控站，同时忠实地接收并执行地面测控站发来的指令信号。

天线分系统——包括通信天线和遥测指令天线，定向发射与接收无线电信号。

通信转发器——接收地球站信号，对其低噪声放大和混频处理，再进行功率放大，送回地球站（宽频带收发信机）。

28 ．卫星转发器的概念？特别是第一种透明转发的单变频方式（图1-19，a ）

转发器：实际上是一部高灵敏度的宽带收、发信机。接收地球站信号，对其低噪声放大和混频处理，再进行功率放大，送回地球站。分为透明转发器和处理转发器两大类。 透明转发器/非再生转发器/弯管转发器：接收地面站发来的信号后，在卫星上不做任何的处理，只进行低噪声放大、变频和功率放大，并方向各地球站，即单纯完成转发任务。

29 ．卫星通信一般使用的频段？频段的字母表示？

30 ．电磁波在自由空间中的衰减公式？用dB 形式计算，与星站距计算结合的计算题。特别注意上下行链路衰减不同。

Lp?(4?d?)2 4?d[Lp]?20lg(?)

31 ．EIRP 的名词解释、含义和公式？ EIRP——有效全向辐射功率，卫星和地球站发射天线在波束中心轴向上辐射的功率，即天线发射功率与天线增益的乘积。它是表征地球站或转发器的发射能力的一项重要指标。 公式：EIRP=PTGT (W)

[EIRP]=[PT]+[GT] (dBW)

32 ．电离层、大气中的水蒸气分子和氧分子对于电磁波衰减特性的描述？乘性噪声 大气吸收损耗

大气中自由电子、离子、氧和水蒸气分子对电磁波的吸收衰减：

描述：0.1GHz以下，电离层吸收起到主要作用，频率越小衰减越大； H2O在22GHz，O2在60GHz有吸收衰减峰；

仰角与衰减的关系：地球站天线仰角越大，无线电波通过电离层的路径越短，吸收产生的衰减越小；

“无线电窗口”0.3-15GHz，“半透明为无线电窗口”30GHz附近。

33 ．宇宙噪声和大气产生的加性噪声温度与电磁波频率关系的描述？加性噪声 书P33

34 ．雨衰与电磁波频率关系的描述？（乘性和加性）

35 ．结合32，33，和34 说明卫星通信使用频段的选择？P33

卫星天线工作频段一般选在1~10GHz范围较为适合，最理想的频段是4~6GHz附近。

36 ．雨衰的具体计算？

书后习题：8，对应第13 点 11 ，对应第3 点

17,18 对应第20-23 点

第二章 卫星通信基本技术

知识点：

1．信源编码的作用是什么？在相同语音质量下，信源编码器输出速率是快好还是慢好，为什么？信道编码的作用是什么？信道编码能够纠正随机性错误还是突发性错误？

信源编码作用：去掉信号中的冗余部分，压缩码元速率与带宽，实现信号的有效传输，提高通信系统效率。

相同语音质量下，信源编码器输出速率越快越好。 信道编码作用：按一定的规则重新排列信号码元或加入辅助码，防止码元在传输过程中出错，并进行检错和纠错，保证信号可靠传输。 信道编码能够纠正随机性错误。

2. 交织的概念？能够纠正的错误类型？ 交织：把一个较长的突发差错离散成随机差错，再用纠正随机差错的信道编码技术消除随机差错。

交织技术纠正突发差错。

3 ．香农信道容量定理？香农编码定理？ 香农信道容量定理：对于一个给定的有扰信道，它的极限信息传输能力C，即为信道容量。？ 香农编码定理：对于一个给定的有扰信道，它的极限信息传输能力C，只要信息速率不超过这个极限信道容量（R

4 ．针对语音信号的PCM 信源编码技术，步骤，包含的技术种类？为什么说均匀量化PCM小信号量化误差大（A 律和U 律，我国使用的A 律，又称为 13 折线法为什么这么称？）,对于语音信号使用的采样频率？采用Nbit 编码时，PCM 编码器输出速率为？ PCM信源编码是一种波形编码，是一种直接将时域信号变成数字代码的一种方式。 步骤：抽样、量化、编码

量化方式：均匀量化、非均匀量化（包括A律和μ律） 均匀量化PCM小信号量化误差大：相对误差=绝对误差Δ/信号值，在绝对误差一定的情况下，信号值越小，则相对误差越大。 A律——13折线法：

正半轴：（负半轴对称）

折线号 斜率

1 16

2 16

3 8

4 4

5 2

6 1

7 1/2

8 1/4

正负半轴加起来共13条折线 语音信号采样频率：8kHz

采用Nbit 编码时，PCM 编码器输出速率为8*N（kb/s）

5. 线性分组码中线性和分组的含义分别是？码字的表示，信息码，监督码，码率，汉明距离？线性分组码能够检测和纠正码元的方法？PPT 上例题

线性分组码：将二进制数字序列分为若干段，每一段由k个信息码元组成，然后在k个信息码元后面加上r=n-k个监督码元，组成（N，k）的分组码。 线性是指分组码的监督位与信息位之间呈线性关系。

分组是指整个二进制序列被分成若干组，每一组有k个信息码元。 码字表示：（N，k）

信息码——k比特；监督码——r=N-k比特（仅与本组信息码呈线性关系）； 码率——k/N；汉明距离——两个码字之间，对应为取值不同的个数。

定理：对于任一个（N，k）线性分组码，若要在码字内检测e个错误，则要求码的最小距离d>=e+1；纠正t个错误，要求码的最小距离d>=2t+1；纠正t个错误，同时检测e个错误，则要求d>=t+e+1。

6 ．CRC 循环校验码的产生方法？校验方法？（给你生成多项式和需要发送的信息码生成校验码，或者给你接收端收到的信息码和生成多项式判断接收的序列是否正确）PPT 上例题

7 ．简述ARQ 协议的流程？（接收正确，接收错误，返回的帧丢失三种情况说明） ARQ 协议：通过收发双方协议确保接收信息的正确。 协议流程：

正常情况——接收端收到正确的数据，返回应答帧ACK表示接收到，发送端继续发送数据。 数据帧出错——接收端收到的数据发生错误，返回应答信号NAK表示帧出错，发端重传数据帧。

帧丢失——接收端没有收到数据帧，不发送应答信号，发送端在规定的时间内没有收到应答信号则重传数据帧。

8．比较ARQ 和FEC 两种方式的优缺点？（书57 ）

优点

ARQ

有很低的未检出差错概率

FEC

不需要反向信道；

-10

（<<10）；

在任何信道都有效； 编译码器简单。

缺点

需要反向信道；

可能存在可变的译码延时； 数据源必须可控，并且需要缓冲寄存器。

能获得恒定的信息流通量； 当译码器运算具有恒定的译码延时时，能获得总的恒定时延。

编译码器复杂；

使用纠错能力强的编码时，信息吞吐量会大大减少； 信道传输条件的任何恶化，对接收数据的准确性都会有很大影响。

9 ．卫星信道中的随机性错误和突发性错误产生的原因？（衰落对应乘性噪声产生突发性错误，热噪声对应加性噪声产生随机性错误，56 页）

10．调制技术的概念？（书58 页）AM ，PM ，FM 调制的区分？

调制：就是信号的变换，即在发送端将传输的信号（模拟或数字）变换成适合信道传输的高频信号。（将数字信息转换成适合信道传输的电磁波ppt） 区分：通常一个正弦电磁波信号可以表示为s(t)?A(t)sin[?(t)??(t)]，AM,FM,PM就是分别用基带信号改变正弦的三个参量A,ω,Φ.

11．为什么卫星通信系统中不直接使用BPSK 调制信号而使用 DBPSK 调制信号？（倒 pi现象）

BPSK 调制存在到pi现象（锁相环每次工作锁定在0或者是pi稳定平衡点是随机的，这就是0和pi的相位模糊）。而DBPSK不是利用载波相位的绝对值，是利用前后码元之间相位的相对变化传输数字信息，不存在倒pi现象。 12．比较QPSK、OQPSK 和

??QPSK 信号的相位跳变方式，以及相位跳变方式对于发射信号4对于发射信号通过非线性器件后频谱的

影响 当码组+1+1变化为-1-1或+1-1变化为-1+1时，将产生180度的载波相位跳变，引起包络起伏，经过放大器导致频谱扩展，增加了对相邻频段的干扰。

通过非线性器件后频谱的影响？

QPSK

相位跳变方式

? 4?+1-1,对应相位-

43?-1+1,对应相位

43?+1+1,对应相位- 4+1+1,对应相位

采用错开同相与正交两路码流的时间，使得合成信号在码元周期内只会有一路信号发生极性的翻

OQPSK

克服了QPSK的180度相位跳变，信号通过BPF后包络起伏小，性能得到改善。但当码元转换时，相位变化还是不连续，

转，不会产生180度的相位跳变，存在90度的相位跳变，因而高频滚降慢，只会产生0度正负90度的相位跳频带仍然较宽。 变

??QPSK 4每次相位在两个不同的QPSK信号星座点子集之间跳变，这样保证载波相位的最大跳变为+135度和-135度，相位跳变幅度在QPSK信号和OQPSK信号之间

比QPSK和OQPSK有更好的包络性质，但包络变化比OQPSK敏感

相位跳变方式图： QPSK

OQPSK

??QPSK 4

13. MSK 信号的正交产生方式？相位轨迹？（能根据信息码画出相位轨迹） 产生方式？？

相位轨迹

14. QAM 信号相比与PSK 信号的优点？QAM 信号的正交产生方法？

优点：采用MPSK调制，虽然系统的传输效率提高了，但可靠性会降低；而QAM调制在提高系统传输效率的同时，也能保证它的可靠性。（当M>4时，MQAM比MPSK具有更好的抗干扰能力。）

产生方法？？

15．简述卫星通信语音业务中为什么使用数字话音内插技术（DSI）？（书72 页），TASI(时分话路内插) 和 SPEC（语音预测编码） 两种方式的工作原理，框图？ 为什么使用数字话音内插技术：由于两个人通过线路在进行双工通话时，一般情况下通话双方总是一个在讲，一个在听，以及说话的停顿，双向通信线路至少有一半时间处于空闲状态。统计表明，有效通话时间与总通话时间之比小于0.4。如果仅仅在有话音的时间内给通话者分配话路，而空闲时间将话路分配给另外的用户，即所谓的“话路内插”，就可以提高系统的通信容量。

TASI(时分话路内插)：p73

利用呼叫之间的空隙、说话空隙等空闲时间，把空闲的通道分配给其他的用户使用。

SPEC（语音预测编码）：当某一时刻的样值的PCM编码有不可预测的明显差异时，才发送该时刻的码组，否则不发送，这样减少了需要传输的码组数量，提高系统的通信容量。

16．解释卫星通信中回波现象，发生的原因及其应对的方法？（书75-77 ）

现象：接收信号泄露到发射端，重新传输回发送方，导致发送方接收到自己发送的信号。

原因：负载与用户交换机输入端阻抗不匹配。

应对方法：开关式回波控制、模拟式回波抵消器、数字式回波抵消器

17．FDMA 多址的概念？TDMA 多址的概念？FDM 复用？TDM 复用？ 频分多址：把卫星占用的频带按频率高低划分给各地面站的多址方式。（不同的频带分配给不同的地球站。） 时分多址：按规定时隙分配给各地球站的多址方式。（不同的通信时隙分配给不同的地球站。） FDM复用：传输信道总带宽划分为若干个子信道，每一路子信道传输一路信号。（总频带大于各个子信道之和，需要设立保护频带）

TDM复用：提供给整个信道传输信息的时间划分为若干时间片（时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。

18．信道分配技术的种类？适用于什么样的数据业务？（书83 页）

种类：预分配方式（PA）——适用于信道数目多、业务量大的干线通信； 按需分配方式（DA）——适用于信道数目较少、业务量变化的系统；

随机分配方式（RA）——适用于“突发式”业务（发送的数据一般是随机的、间断的，且传送数据的时间一般很短）

19．SCPC—FDMA 系统的概念？MCPC—FDMA系统的概念？这两种系统的对比？（书 84-85 页）

SPCP-FDMA每载波单路信道的FDMA：给每一路信号分配一个载波，没有基带复用等环节，传送方式灵活，但其设备利用率较低，卫星转发器的频带利用率也较低。 MPCP-FDMA每载波多路信道的FDMA：给多路信号分配一个载波，在发端站将各路信号进行多路频分复用，在收端站相应地采用基带解复用器。

对比：SPCP-FDMA实现设备简单，但频带利用率低，且发射地球站和转发器的功率放大器会因非线性而产生交调噪声，只有在地球站数目不多时才采用这种发式。MPCP-FDMA提高了频带利用率，，载波数大大减少且各载波之间有一定间隔，减少了各站之间的干扰，但对接收地球站中的基带滤波器要求较高，设备复杂，适用于业务量比较大、通信对象相对固定的点-点或点-多点的干线通信。

20. 按需分配的FDMA 多址方式中的spade 系统频率分配方式？ 分布式控制随机接入（分站自行控制接入频率） 21 ．交调失真的概念？卫星转发器中行波管交调失真中最严重的分量是几阶交调？（三阶） 交调干扰：当多载波通过TWTA放大时，由于TWTA的非线性而产生各种组合频率成分，当这些组合频率成分落在卫星转发器的工作频带内时，就会造成对有用信号的干扰。

22 ．为了减少交调干扰，转发器的频谱分配方式应该遵循什么样的原则？（中央载波间隔大，两边间隔小，书87 页）

当载波数较大时，必须根据交调产物的分布情况，合理地选取载波中心频率的间隔，而不是等间隔地配置。基本原则：位于卫星转发器频带中央的载波间隔大，而在两边的间隔小。

23 ．卫星通信系统使用TDMA，基准分帧帧头中的CBR 和UW 的作用？（书90 页，特别是

UW 的作用）

CBR：恢复相干载波和位定时信号

UW：提供帧定时，使业务站能够确定各业务分帧在一帧内的位置

（业务分帧中的UW，标志了业务分帧出现的时间，并提供接收分帧定时）

24 ．分帧长度的计算？（原理书上的91-92 页，例题2-2 重点）

系统传输的比特速率：Rb?Br?mBp?NL (bit/s)

Tf?(m?1)Tg1 Rb分帧长度：Tbi?Tg?(Bp?niL)

25. TDMA 终端结构图？为什么说TDMA 方式是突发通信方式？（压缩缓冲存储器的功能解释） P93

TDMA方式是突发通信方式：以话音信号为例，为了使各个地球站发送的信号到达卫星转发器的时间不重合，压缩缓冲存储器并不是在收到复用信号之后就立即发送，而是要等待发送时隙，在规定的时隙内再以突发的方式发送信息。

26. TDMA 系统的定时同步方式？捕获过程（初射，锁定，通信？P95-96 同步方式：分帧的初始捕获+分帧同步 捕获过程：开始时地球站将发射时间选择在指定分帧时隙的中间，随后发射报头信息（初射），然后地球站将基准分帧中独特码与其所发射的报头中的独特码所构成的示意位脉冲进行比较，若存在误差，则地球站开始调整其发射时间，逐步地将报头调整到预定位置，，随后便进入锁定状态。当地球站将数据信号完整地发送完毕时，则构成了一个完整的业务分帧，表明此时已完成初始捕获，进入通信阶段。

27 ．P-ALOHA ，S-ALOHA，C-ALOHA，SREJ-ALOHA 协议的原理，之间的对比？（图2-59 书109 页）

原理： P-ALOHA

各地球站共用一个卫星转发器的频段，各站在时间上随机地发射其数据分组，若发生碰撞，使数据丢失，则各站将随机地延迟一定时间后重发丢失的分组。

以卫星转发器输入端为参考点，在时间上等间隔地划分为若干时隙，每个站发射的分组必须进入指定时隙，每个分组的持续时间将占满一个时隙，要求在一个特定的时刻进行分组发送，使受损间隔限制在一个时隙长度之内，就不会出现首尾碰撞现象。

使卫星所接收的两个分组功率不同，即使发生碰撞，功率小的分组也可视为一种干扰，而功率较大的分组仍可能被正确接收。

S-ALOHA

C-ALOHA

SREJ-ALOHA 将每个分组细分为若干个小分组，且每个小分组均配有自己的报头和前同步

码，接收端可对每个小分组进行检测，当两个分组发生碰撞时，只重发碰撞的小分组。

28 ．可控多址访问方式中R-ALOHA 和AA-TDMA 的原理，适应的数据类型？（一定要理解原理，书 110-111） R-ALOHA：

每帧中包含若干个时隙，其中一部分为竞争时隙，用于发送短报文和预约申请信息，采用S-ALOHA方式工作；而另一部分为预约时隙，由用户独自掌握，主要用于发送长报文。它们之间不存在碰撞问题。

（当某地球站要发送长报文时，首先在竞争时隙中发送申请预约消息，表明所需使用的预约时隙长度。如果没有发生碰撞，则在一定时间后，包括全网中的各地球站都会收到一个信息，根据当时的排队情况确定该报文应出现的预约时隙位置，这样其他站就不会再去使用此时隙。同时发送地球站也可以计算出其应该发射的时隙，以便准时发射。对于短报文，既可以直接利用竞争时隙发射，也可以像长报文一样通过预约申请，利用预约时隙发射。）

AA-TDMA：工作原理与R-ALOHA相似，只是其中每一帧中，预约时隙与竞争时隙之间没有固定的边界，而是根据当时所传输的业务量进行调整。

（当网络中业务量很小或者所传送的多为短报文时，系统中的所有站多数情况是以S-ALOHA方式工作，这时每帧中的时隙均为竞争时隙。当长报文业务增多时，则分出一部分时隙作为预约时隙，而另一部分时隙作为竞争时隙，各站可按S-ALOHA的方式共享使用。）

适用数据类型？？

29. FDM/FM/FDMA ，TDM/PSK/TDMA，TDM/PSK/SS-TDMA，方式不同的含义？

FDM/FM/FDMA：基带复用方式为频分复用/调制方式为调频/多址方式为频分多址 TDM/PSK/TDMA：时分复用/相移键控/时分多址

TDM/PSK/SS-TDMA：时分复用/相移键控/卫星交换的时分多址？？

30. 基于贪婪算法的分帧排列？书上P101 页的例题

第三章 卫星通信链路计算

知识点：

1．输入端的载波功率计算？（包括卫星作为输入端和地球站作为输入端，分清楚公式 3-1 书115 页中EIRP 值在上述的两种情况下是什么的EIRP ，例题3-1 ） 卫星接收机：[CS]=[EIRP]E+[GRS]-[LP] 地球站接收机：[CE]=[EIRP]S+[GRE]-[LP] ([EIRP]包含馈线损耗) 2 ．一定要记得卫星通信中上下行信号的衰减是不同的，即使距离一样，信号的频率也不同。 计算的时候用第一章的自由空间的衰减公式。

（自由空间的衰减公式：Lp?4?d?2）

3 ．接收机中的外部噪声主要来自？接收机中的内部噪声主要来自？噪声功率公式？（书

117，公式3-4 ）

外部噪声：宇宙噪声、大气噪声、降雨噪声、干扰噪声、地面噪声、上行链路噪声和转发器交调噪声。

内部噪声：主要来自馈线、放大器和变频器等部分。 噪声功率公式：N?k?Tt?B

4 ．上下行链路的C/N 计算？重点是公式3-15 的理解，卫星的EIRP 确定、频率f (即路径损耗确定)、带宽B 确定，则接收信号的C/N 就取决于G/T 地球的品质因子。 上行链路：[C/N]s=[EIRP]E-[LU]+[GRS]-10log(kTsBs) 下行链路：[C/N]D=[EIRP]S-[LD]+[GRE]-10log(kTDB) 5 ．公式3-15 中链路的性能表达中还存在一个信号的带宽B 这个参量对于不同的卫星通信系统B 不同无法比较，这就要求我们将公式3-15 中的参量B消除 ，怎么消除B 参量的一定要理解？（利用热噪声的公式3-4，过程就是书上的公式3-17，再把3-8 和3-15 分别带入，得到上下行的C/T） 由N?k?Tt?B，得

CC??k?B TN则上行链路：[C/T]U=[EIRP]E-[LU]+[GRS/TS] 下行链路：[C/T]D=[EIRP]S-[LD]+[GRE/TD]

6 ．行波管的输入输出补偿的概念？结合书上的图 3-3 理解整个行波管的工作最佳点？（FDMA 系统与TDMA 系统对比） P120图3-2

输出补偿（输出功率退回）：行波管放大单个载波时的饱和输出电平与放大多个载波时工作点的总输出电平之差。 输入补偿（输入功率退回）：放大单个载波达到饱和输出时的输入电平与放大多个载波时工作电平的总输入电平之差。

FDMA系统是多载波输入，需要输入、输出补偿；TDMA系统是单载波输入，不需要输入、输出补偿。

P121图3-3说明

一般情况下，越远离行波管饱和点（即输入补偿越大），[C/T]I越大；越接近饱和点，[C/T]I越小；而[C/T]U和[C/T]D的情况却相反。当输入补偿减小时，[EIRP]S会增大，这时[C/T]D得到相应改善，而[C/T]I会因行波管的非线性而降低。因此必须适当选择补偿值的大小。

7 ．门限余量的概念？ 门限余量：任何一条卫星链路建立之后，其参数值不可能始终不变，它经常会受到气象条件、转发器和地球站设备的某些不稳定因素以及天线指向误差等方面的影响。为了保证在这些因素变化之后仍能使其通信质量满足要求，则必须留有一定的余量，这就是门限余量。

8．数字卫星链路的计算：

（1）归一化信噪比，注意公式（3-35 ）中调制方式不同M 的取值不同

CEb?RbEs?Rs(Eb?lbM)Rs??? (一般情况下为QPSK，取4) Nn0?Bn0?Bn0?B

（2 ）误码率与性噪比的关系，误差函数一定记得对于QPSK 信号误比特性能 10^（-4 ）时性噪比需要8.4dB，如果采用差分编码还要增加3 个dB（11dB） 。 （3 ）这样系统的理想情况下需要的C/T 值就可以由公式3-18 确定。公式3-18 中的B 怎么确定？（和速率相关，一般取1.2 倍的速率，还与调制有关，见书上的公式3-40 ）

B?(1.05~1.25)Rs?(1.05~1.25)Rb

lbM （4 ）转发器功率受限条件下的信息速率计算？（书公式 3-44，例题 3-4 ）频带受限下的信息速率书上公式 3-46，例题 3-5 ），关键是这两种速率对比时候代表的含义？（两个值的大小比较说明了你系统设计中的什么问题）书126 页 功率受限:[RP]=[EIRP]S-[LD]-[Eb/n0]+[GRE/TD]-10lgk-[M] 频带受限:[Rb]=[Bs]+[lbM]-[kWR] 两种速率对比P126 若出现RpRb的情况，而确定系统的传输速率为Rb时，则表明卫星转发器的功率尚有余量，可以采用MPSK调制。

（5 ）系统的容量计算？（例题3-6 ）

n?1nf?P(R?) RchTf书上习题练习1,2,5,7,8,12,17，一定要动手自己算算。

第四章 卫星通信网

知识点：

1．VSAT 卫星通信网两种基本网络结构？（星型和网型）在卫星通信网络中这两种结构的特点分别是什么？混合型网络结构，根据业务的不同结构不同？（书131-132）

星形网络：中心站与各个地球站相互连接；两地球站之间有通信要求时，必须经中心站转发才能进行连接和通信；中心站执行控制和转发功能，使通信系统的故障容易隔离和定位；方便扩容；适合于广播、收集等进行点到多点的通信应用环境；中心站要求高，有双跳时延。 网形网络：各个地球站相互连接（全互连网络）；星间链路冗余备份充分，系统可靠性高，可扩展性强；传输速率快，延迟小；适合于点到点的实时通信应用环境；网络结构复杂，建设成本高。

混合形网络：结合星形和网形。根据业务采用不同的通信方式，单跳方式语音通信，双跳数据通信。

2 ．卫星通信网络与地面网络数字接口的同步方法有哪些？各自的原理？（书136-137） 完全同步连接、跳帧法连接、码速调整法连接 完全同步法：系统内所有的地球站以及所组成的通信网的同步都从属于基准站（设在长途交换中心局的PCM复用终端和时分制交换机都按地球站送来的帧定时工作，而地球站送来的帧定时与卫星TDMA系统保持同步）

跳帧法连接：中心局与TDMA系统各自保持独立的帧同步，但帧的标称值是相等的，而且要求其有非常高的稳定性。（这种方法可能会导致数据帧丢失）

码速调整法：使卫星系统的时钟频率比地面系统的时钟频率略高。在地球站的发送端，当写

入和读出时差超过某一预定值时，读出就会暂停，并在卫星链路中插入不含有信息的脉冲。接收端接收到数字信号后再把不含有信息的脉冲去掉，同时将数据流进行匀滑。

3 ．VSAT 的基本概念？（书138 页）天线口径，发射功率？（书139 页）

基本概念：VAST(Very Small Aperture Terminal)甚小口径天线终端/卫星小数据站/个人地球站（PES），它是指一类具有甚小口径天线的、非常廉价的智能化小型或微型地球站，可以方便安装在用户处。

天线口径小，一般为0.3~2.4m；发射功率低，一般为1~2W

4 ．VSAT 网络的组成？主站的作用，小站的构成，每个部分的作用？（书140-141） 组成：主站、卫星转发器、众多远端VSAT小站 主站作用：主站既是业务中心也是控制中心。主站通常与计算机放在一起或通过其他链路与主计算机连接，作为业务中心；同时在主站内还有一个网络控制中心（NCC）负责对全网络进行监测、管理、控制和维护，（如实时监测、诊断各小站及主站本身的工作情况，测试信道质量，负责信道分配、统计、计费等）。 小站构成：

小口径天线（天线口径通常为1-2.4m（偏焦），发射功率为1-10W）

室外设备（主要包括功率放大器、低噪声放大器、上下变频器及监测电路等，整个设备集成安装在天线支架上）

室内单元（主要包括调制解调器、编译码器、接口设备和显示操作设备，接口设备中完成输入信号和协议的转换。）

5 ．VSAT 网络的工作频段选择？（书141） C频段和Ku频段

6 ．VSAT 数据网的工作原理？（P143）内向和外向的传输，帧的结构？数据传输使用的交换类型？ 采用竞争方式内向传输时如何判断碰撞？

工作原理：星形结构中，必须通过小站-卫星-主站-卫星-小站，以双跳方式完成小站与小站之间的通信。（网形网络各站可以之间进行业务通信，只需单跳的方式）星形网络的随机接入时分多址（RA/TDMA）工作原理，任何小站的入网数据，在网内发送之前首先进行格式化，即每份较长的数据报文分解成若干固定长度的段，每段报文再加上必要的地址和控制信息，按规定的形式进行排列作为一个传输单元（分组/包）并加上同步码，各分组传输到达接收端后，再按原来的顺序装配起来，恢复原来的长报文。

外向传输：主站通过卫星向远端小站传输。帧结构p144图4-8 内向传输：各远端小站通过卫星向主站传输。帧结构p145图4-9

数据传输使用的交换类型：分组交换 （线路交换一般适用于实时性强的话音业务） 如何判断碰撞p144：采用肯定应答(ACK)的方案，即主站成功收到小站信号后，需要通过TDMA信道成功回传一个ACK信号，应答已成功收到数据分组。如果小站收不到ACK消息，则说明内向信道发生碰撞，传输失败。

7 ．VSAT 数据网对于误码性能的要求？（帧头和数据部分分别要求的）p146 数据通信要求保证信息的传输有极高的准确性和可靠性，在数据通信中经常采用检、纠错技术，一般要求报头差错率小于10^（-9），数据段差错率小于10^（-7） 。

8．VSAT 数据的分层体系结构？（书上图4-11 ）

VSAT数据通信网为数据终端设备相互连接提供通道，它只提供下三层服务：物理层、链路层、网络层

9 ．VSAT 电话网数据传输与数据网传输之间的不同之处？（书153） 通信对象不同；通信内容不同；对传输差错的要求不同；组网要求不同

10．话务量的概念？呼损率的概念？忙时的概念？P153-154

话务量A：可以理解为一个平均占用时长内话源发生的平均呼叫数，还可以理解为同时发生的呼叫次数，也即同时占用的信道数。度量用户使用电话设备频繁程度。A=Ct

呼损率：呼叫不通的概率，也称为系统的服务等级。呼损率越低，服务等级越高。 B=AL/A=CL/C 忙时：指系统的业务最忙的一小时区间。（一个系统的服务等级要看它在忙时的阻塞率如何）

11．欧兰B 公式成立的条件？公式？以及公式的理解？给你表格要会查表（书155 页） 条件：（1）话源数足够大，远大于信道数，因此可以认为单位时间内呼叫次数的平均值是一个常数；（2）每一条输出信道都可被任一个输入的话源所使用；（3）阻塞概率较小，故可以认为流入话务量和完成话务量近似相等；（4）各个站的呼叫是随机发生的，呼叫的占用时长服从指数分布，各站之间的呼叫是相互独立的；（5）采用回绝制的交换方法，即发生呼叫时，若输出呼叫已被占满，就直接回绝呼叫用户的要求，造成一次呼叫损失（即阻塞）。

AN公式：B(N,A)?NN!i

A?i?0i!公式理解：（1）给定B、A、N中任意两个量，可以求出第三个量；（2）卫星通信系统总体设

计经常遇到的问题是：a.给定各发射站、接收站和转发器所允许的阻塞率B，然后根据所传送的话务量来确定系统所提供的总信道数（即信道容量），进一步再确定所需的卫星功率、频带以及调制、解调方式；b.若由于技术条件限制，只能提供一定数量的信道数N，则根据N及所要求的阻塞率B来限制各站之间的话务量A。（3）图4-16 A、N、B函数关系曲线， 当阻塞率B一定时，话务量越大，所需的信道数越多，信道效率η也越高；但当话务量超过一定的数值后，A和N近似程线性关系，信道效率近似为一常数；当信道数一定时，话务量越大，阻塞率也越大。

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