衛(wèi)星通信復(fù)習(xí)提綱2014

1、衛(wèi)星通信復(fù)習(xí)提綱一 緒論1、衛(wèi)星通信的基本概念，特點(diǎn)概念：衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電波，在兩個(gè)或多個(gè)地球站之間進(jìn)行的通信。特點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)，且費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)。 覆蓋面積大，可進(jìn)行多址通信。 通信頻帶寬，傳輸容量大。 機(jī)動(dòng)靈活。 通信線路穩(wěn)定可靠，傳輸質(zhì)量高。2、 衛(wèi)星通信系統(tǒng)和線路組成。系統(tǒng)：地球站、通信衛(wèi)星、跟蹤遙測(cè)及指令系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)線路：發(fā)端地球站，上行傳播路徑、通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、下行傳播路徑、收端地球站3、 地球站的組成，衛(wèi)星通信地球站收發(fā)系統(tǒng)與地面微波中繼站的比較。天饋設(shè)備、收發(fā)信機(jī)、終端設(shè)備、天線跟蹤設(shè)備以及電源設(shè)備4、 衛(wèi)星通信的基本原理。經(jīng)市內(nèi)通信線

2、路送來(lái)的電話信號(hào)，在地球站A的終端設(shè)備內(nèi)進(jìn)行多路復(fù)用（FDM/TDM），成為多路電話的基帶信號(hào)，在調(diào)制器中對(duì)中頻載波進(jìn)行調(diào)制，然后經(jīng)上變頻器變換為微波頻率f1的射頻信號(hào)，在經(jīng)功率放大器、雙工器和天線發(fā)向衛(wèi)星。這一信號(hào)經(jīng)過(guò)大氣層和宇宙空間，信號(hào)強(qiáng)度將受到很大的衰減，并引入一定的噪聲，最后到達(dá)衛(wèi)星。在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中，首先將載波頻率f1上行信號(hào)經(jīng)低噪聲接收機(jī)進(jìn)行放大，并變換為載波頻率較低的下行頻率f2的信號(hào)，再經(jīng)過(guò)功率放大，由天線發(fā)向收端地球站。5、 通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器分類：透明轉(zhuǎn)發(fā)器處理轉(zhuǎn)發(fā)器：信息處理轉(zhuǎn)發(fā)器空間交換轉(zhuǎn)發(fā)器6、衛(wèi)星通信的工作頻率，理想頻段。C：6/4GHzKu:14/11 GHz、14/

3、12 GHz二 調(diào)制技術(shù)1、 調(diào)制的分類，影響數(shù)字調(diào)制方式選擇的主要原因。分類：模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制原因：設(shè)計(jì)目的、通信體制、信道特性2、 模擬調(diào)制1）頻率調(diào)制 目的：增加傳輸帶寬，得到大的調(diào)制制度增益，有利于地球站接收機(jī)獲得較高的載噪比（CNR），或給定CNR可以減少衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的功率。帶寬和信噪比增益計(jì)算(結(jié)合第7章線路計(jì)算)。 P212）壓擴(kuò)技術(shù)：原理，框圖。類似自動(dòng)增益控制。信號(hào)經(jīng)整流并反饋到輸入（或輸出）端，控制輸入（或輸出）信號(hào)電平。壓縮器是一個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃?，它壓縮話音信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，并使電路對(duì)弱話音信號(hào)的增益高于強(qiáng)話音信號(hào)的增益，因此，在含有噪聲的信道中，提高了原來(lái)低電平話音信號(hào)的

4、功率，從而使整個(gè)話路的信噪比得到改善。擴(kuò)展器對(duì)被壓縮器提高的信號(hào)功率進(jìn)行衰減，使它恢復(fù)到原來(lái)的信號(hào)電平。3 、功率有效數(shù)字調(diào)制1）QPSK調(diào)制，解調(diào)原理直接調(diào)相法4PSK信號(hào)的產(chǎn)生(/4體系)。 4DPSK信號(hào)的產(chǎn)生(/2體系)相位選擇法 解調(diào)：相干正交解調(diào)(極性比較法)2) QPSK的不足（倒現(xiàn)象），與OQPSK的不同。QPSK的I、Q支路在時(shí)間上是對(duì)齊的，即同時(shí)發(fā)生跳變。而SQPSK的I、Q支路在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)了半個(gè)碼元，即不會(huì)同時(shí)發(fā)生跳變。因此，QPSK中最大的相位跳變?yōu)?80°，而SQPSK中最大的相位跳變?yōu)?#177;90°，因此QPSK包絡(luò)的起伏更大。同樣，因?yàn)镾Q

5、PSK能從時(shí)間上區(qū)分I、Q支路，因此I、Q可以分別進(jìn)行二進(jìn)制的差分編碼，因而與QPSK的四進(jìn)制差分編碼相比，SQPSK的差分編碼更為簡(jiǎn)單。3）基準(zhǔn)載波恢復(fù)的方法有哪些？直接從信號(hào)中提取載波。采用在報(bào)頭內(nèi)發(fā)出若干前置比特的載波基準(zhǔn)，然后在接收端加以恢復(fù)。4）位定時(shí)恢復(fù)的概念和提取位同步的方法。概念：數(shù)字信號(hào)解調(diào)時(shí)還需要準(zhǔn)確的位定時(shí)信號(hào)，否則由于位同步不準(zhǔn)產(chǎn)生錯(cuò)位、相位抖動(dòng)。方法：在發(fā)送端專門發(fā)送一組位同步碼，在接收端檢測(cè)出后，作為位同步時(shí)間基準(zhǔn)。 在接收端設(shè)法提取數(shù)字信號(hào)中原已含有的位同步信息。三 多址技術(shù)1）多址聯(lián)接與多路復(fù)用的區(qū)別。多址聯(lián)接：信道復(fù)用，多個(gè)地球站發(fā)射的信號(hào)，在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中進(jìn)行

6、射頻信道的復(fù)用。多路復(fù)用：接口復(fù)用，在一個(gè)地球站把送來(lái)的多個(gè)（基帶）信號(hào)在群頻信道（即基帶信道）上進(jìn)行復(fù)用。2）衛(wèi)星多址技術(shù)的分類：FDMA,TDMA,CDMA,SDMA.信道的含義。FDMA/頻段TDMA/時(shí)隙CDMA/碼型SDMA/空間3) 信道分配技術(shù)：預(yù)分配（PA）和按需分配（DA）。4) 何謂SCPC,MCPC？SCPC：每載波單路，每個(gè)話路分配一個(gè)載波MCPC：每載波多路，分配一個(gè)載波路，多個(gè)話路5）TDMA:工作原理.分配給各地球站的是特定的時(shí)隙6）TDMA同步：初始捕獲的過(guò)程，分幀同步初始捕獲：在TDMA系統(tǒng)中，各地球站是以基準(zhǔn)站所發(fā)射的獨(dú)特碼（UW）作為基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)確定自己的發(fā)

7、射時(shí)間的。其捕獲的具體步驟分幀同步：分幀同步是指在完成初始捕獲之后，為使所發(fā)射的業(yè)務(wù)分幀穩(wěn)定在指定的時(shí)隙之內(nèi)，而對(duì)分幀進(jìn)行的定時(shí)控制。7） TDMA幀結(jié)構(gòu)，幀效率。（作業(yè)）幀效率：每一幀包含一個(gè)同步分幀和m個(gè)業(yè)務(wù)分幀注：ppt例題8) SCPC ,語(yǔ)音信號(hào)傳輸，格式，SOM作用等。SCPC：SCPC是英文Single Channel Per Carrier的縮寫，是每載波單路的FDMA方式。話音信號(hào)傳輸格式SOM作用：由于在PCM-PSK-SCPC系統(tǒng)中使用的是絕對(duì)QPSK調(diào)制方式，對(duì)這種已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)時(shí)，在其所恢復(fù)的載波中會(huì)出現(xiàn)“0°”或“180°”的相位不確定的

8、現(xiàn)象，這就是相位模糊現(xiàn)象。SOM可確定幀同步和 消除相位模糊。9）ALOHA, S-ALOHA的工作過(guò)程。ALOHA：隨機(jī)多址訪問(wèn)方式，每個(gè)用戶都可以訪問(wèn)一條共享信道，而無(wú)需事先與系統(tǒng)中的其他用戶進(jìn)行協(xié)商。（發(fā)生碰撞時(shí)，等待一定時(shí)間后重發(fā)）S-ALOHA：時(shí)隙ALOHA協(xié)議，通信按時(shí)隙劃分，每個(gè)時(shí)隙正好傳送一個(gè)分組，數(shù)據(jù)分組到達(dá)后必須等到下一個(gè)時(shí)隙才開(kāi)始傳送。四 編碼技術(shù)1）信源編碼，信道編碼概念。信源編碼：是指首先將話音、圖像等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，然后再根據(jù)傳輸信息的性質(zhì)，采用適當(dāng)?shù)木幋a方法。（HDB3,曼徹斯特編碼，AMI）信道編碼是指在數(shù)據(jù)發(fā)送之前，在信息碼之外附加一定比特?cái)?shù)的監(jiān)督

9、碼元，使監(jiān)督碼元與信息碼元構(gòu)成某種特定的關(guān)系，接收端根據(jù)這種特定的關(guān)系來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。（卷積碼、交織碼）2）差錯(cuò)控制分類：FEC,ARQ.前向糾錯(cuò)（FEC），又稱為自動(dòng)糾錯(cuò)，它是指檢測(cè)端檢測(cè)到所接收的信息出現(xiàn)誤碼的情況下，可按一定的算法，自動(dòng)確定發(fā)生誤碼的位置，并自動(dòng)予以糾正。檢錯(cuò)重發(fā)（自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)ARQ），也稱為自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ），它是指在接收端檢測(cè)到接收信息出現(xiàn)差錯(cuò)之后，通過(guò)反饋信道要求發(fā)送端重發(fā)原信息，直到接收端得到正確信息為止，從而達(dá)到糾錯(cuò)的目的。3) 線性分組碼原理。監(jiān)督關(guān)系編碼原理圖,工作過(guò)程。線性分組碼：分組碼是將每k個(gè)信息碼元分為一組，然后按一定的規(guī)律產(chǎn)生r個(gè)監(jiān)督碼元，那么分組

10、碼的長(zhǎng)度n = k+r，通常用符號(hào)（n,k）表示。4）交織原理交織原理是將已編碼的碼字（例如按線性分組碼的規(guī)律構(gòu)成的n,k分組碼）按行讀入，每行包含一個(gè)（n,k）分組碼，共排成m行，這樣構(gòu)成一個(gè)m行n列的矩陣將成片的錯(cuò)誤離散化5）卷積碼， 編碼器，工作過(guò)程。表示法：樹(shù)圖，網(wǎng)格圖，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。附：循環(huán)碼n 計(jì)算校驗(yàn)和的算法如下：n .設(shè)G(x)為r階，在幀的末尾附加r個(gè)零，使幀為m+r位，則相應(yīng)的多項(xiàng)式是XrM(x)。n .按模2除法用對(duì)應(yīng)于G(x)的位串去除對(duì)應(yīng)于XrM(x)的位串。n .按模2減法從對(duì)應(yīng)于XrM(x)的位串中減去余數(shù)。結(jié)果就是要傳送帶校驗(yàn)和的幀，叫多項(xiàng)式T(x)。將校驗(yàn)和加在

11、幀的末尾，使這個(gè)帶校驗(yàn)和的幀的多項(xiàng)式能被G(x)除盡。當(dāng)接收方收到帶校驗(yàn)和的幀時(shí)，用G(x)去除它，如果有余數(shù)，則傳輸出錯(cuò)。五 信號(hào)處理1）DSI基本原理。（提高話音效率，空閑信道利用）DSI：數(shù)字話音內(nèi)插技術(shù)，一般來(lái)說(shuō)通話時(shí)一方講話一方在聽(tīng)，因而總是只有一個(gè)方向的話路中有話音信號(hào)，而反向話路則處于空閑狀態(tài)，且講話人還有講話中斷的時(shí)間，而DSI技術(shù)則充分利用了這些空閑時(shí)間給別的話路使用通常所使用的數(shù)字話音內(nèi)插（DSI）技術(shù)包括時(shí)分話音內(nèi)插（TASI）和話音預(yù)測(cè)編碼（SPEC）兩種方式。時(shí)分話音內(nèi)插（TASI）技術(shù)是利用呼叫之間的間隙，聽(tīng)話而未說(shuō)話以及說(shuō)話停頓的空閑時(shí)間，把空閑的通路暫時(shí)分配給其

12、他用戶以提高系統(tǒng)的通信容量。2) 回波控制：概念，回波抵消器分類。（長(zhǎng)距離傳輸延時(shí)大）概念：地面電話系統(tǒng)中采用二四線轉(zhuǎn)換電路會(huì)產(chǎn)生回波，衛(wèi)星通信中時(shí)延較大，所以要采用回波控制電路，抑制回波干擾的影響，因而在話音線路中接入一定的電路，這樣在不影響話音信號(hào)正常傳輸?shù)臈l件下，將回波消弱或者抵消。分類：模擬式回波抵消器、數(shù)字式回波抵消器（利用一濾波器模擬混合線圈，使它的輸出與接收話音信號(hào)的泄漏相抵消）。3）語(yǔ)音編碼分類。了解各種編碼方式。波形編碼：PCM、DPCM（差分脈沖編碼調(diào)制）、ADPCM（自適應(yīng)）參量編碼：語(yǔ)音的生成及其模型、聲碼器、共振峰聲碼器混合編碼六 衛(wèi)星通信網(wǎng)1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2) VSA

13、T網(wǎng)的基本概念，工作原理。概念：VSAT(Very Small Aperture Terminal)甚小口徑終端。利用大量小口徑天線的小型地球站與一個(gè)大站協(xié)調(diào)工作的衛(wèi)星通信網(wǎng)。工作原理：外向傳輸：（TDM幀結(jié)構(gòu)）主站通過(guò)衛(wèi)星向遠(yuǎn)端小站發(fā)送數(shù)據(jù)內(nèi)向傳輸：（TDMA幀結(jié)構(gòu)）有個(gè)小站向主站發(fā)送數(shù)據(jù)3）VSAT小站與主站計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的連接，接口與協(xié)議層次（底三層）。4）了解低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)。Globalstar與銥星系統(tǒng)。七 衛(wèi)星線路計(jì)算1）噪聲類型，干擾類型。噪聲類型：熱噪聲天線噪聲干擾類型：交調(diào)干擾 鄰道干擾相鄰波束間的干擾交叉極化干擾碼間干擾同頻干擾2）地球性能參數(shù)，C ，Gr , Lp,

14、C/N, C/T 定義，線路計(jì)算。（例題）題型：1，填空（20），選擇（20），問(wèn)答（40）計(jì)算（20）附：【例3-1】 已知一個(gè)TDMA系統(tǒng)，采用QPSK調(diào)制方式。設(shè)幀長(zhǎng)Tf=250s，系統(tǒng)中所包含的站數(shù)m=5，各站所包含的通道數(shù)n = 4相同，保護(hù)時(shí)間Tg = 0.1s，基準(zhǔn)分幀的比特?cái)?shù)Br與各報(bào)頭的比特?cái)?shù)Bp均為90比特，每個(gè)通道傳輸24路（PCM編碼，每取樣值編8比特碼，一群加一位同步比特）。求PCM編碼器輸出速率Rs，系統(tǒng)傳輸?shù)谋忍芈蔙b、分幀長(zhǎng)度Tb、幀效率f及傳輸線路要求帶寬B。解：Ts =125s，S=8×24+1=193（bit），又一個(gè)碼符含兩比特K=2，L=2S

15、=386（bit），所以 （Mb/s） （Mb/s） （s） （MHz） 傳輸線路帶寬取滾降系數(shù)=0.2部分作業(yè)：第一章14試計(jì)算地球站與衛(wèi)星間的電波傳播路徑時(shí)延（傳播距離d按4×104km計(jì)算）等于多少？解：來(lái)回的傳播時(shí)延2×4×107/3×1080.8/30.27秒第二章2.1試解釋QPSK和SQPSK系統(tǒng)的不同點(diǎn)。與QPSK系統(tǒng)的差分編譯碼器相比，SQPSK調(diào)制器的差分編譯碼器是簡(jiǎn)單了還是復(fù)雜了？哪個(gè)系統(tǒng)的包絡(luò)波動(dòng)較大？解：QPSK的I、Q支路在時(shí)間上是對(duì)齊的，即同時(shí)發(fā)生跳變。而SQPSK的I、Q支路在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)了半個(gè)碼元，即不會(huì)同時(shí)發(fā)生跳變。因此

16、，QPSK中最大的相位跳變?yōu)?80°，而SQPSK中最大的相位跳變?yōu)?#177;90°，因此QPSK包絡(luò)的起伏更大。同樣，因?yàn)镾QPSK能從時(shí)間上區(qū)分I、Q支路，因此I、Q可以分別進(jìn)行二進(jìn)制的差分編碼，因而與QPSK的四進(jìn)制差分編碼相比，SQPSK的差分編碼更為簡(jiǎn)單。2.4某DQPSK系統(tǒng)，輸入的四進(jìn)制序列xi為0，1，3，0，3，2，3，1，3，0，1，當(dāng)初始狀態(tài)分別為0，1，2，3時(shí)，求差分輸出序列yi和相對(duì)碼二進(jìn)制序列。解： xi起始值01303231301yixiyi1001003231001112110212112223221323223330332030330

17、相對(duì)的二進(jìn)制序列：（以自然碼表示）00001000011010001000001101100101001001100101102101110100111101110101131110111110001100111100第三章3.5某TDMA系統(tǒng)的傳輸速率為17.156Mb/s，每個(gè)用戶的輸入數(shù)據(jù)速率為1.544Mb/s，幀效率為90，求該系統(tǒng)容納的最大地址數(shù)。解：該系統(tǒng)容納的最大地址數(shù)17.156*90%/1.544=10。3.6 已知工作速率為120.832Mb/s的TDMA系統(tǒng)復(fù)幀周期長(zhǎng)度為2ms，以下兩種情況下：（a）30路制式基群速率為2.048Mb/s；（b）24路制式基群速率為1.

18、544Mb/s；試分別求出TDMA每一幀傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)。解：第四章4.1已知：一致監(jiān)督關(guān)系為c2=a6Åa4Åa3c1=a6Åa5Åa4c0=a5Åa4Åa3畫出編碼器的原理圖，說(shuō)明其編碼工作過(guò)程，并根據(jù)監(jiān)督關(guān)系確定碼組中錯(cuò)誤可能的位置。解：工作過(guò)程： （1）開(kāi)關(guān)K打到1，來(lái)4個(gè)移位脈沖，第一碼組的a6a5a4a3 依次進(jìn)入D3D2D1D0 中，此時(shí)編碼器無(wú)輸出，2端c2a6 Å a4 Åa3；（2分）(2) 開(kāi)關(guān)K打到2上，來(lái)第5個(gè)移位脈沖，c2移入D0中，a3®D1，a4®D2，a5®

19、;D3，a6輸出。這時(shí)2端c2Åa3Åa5 a6Å a4Å a3Å a3Å a5 a6Å a5Å a4Åc1 (3) 來(lái)第6個(gè)移位脈沖，c1移入D0中，c2®D1，a3®D2，a4®D3, 同時(shí)a5輸出 a 這時(shí)2端c1Åc2Åa4 a6Åa5Å a4Å a6Å a4Å a3Å a4 a5Åa4Åa3c0（4）來(lái)第7個(gè)移位脈沖，此時(shí)： c0®D0，c1®D1，c2®D2，a3®D3, 譯碼器輸出a4（5）開(kāi)關(guān)倒向1，連續(xù)來(lái)4個(gè)脈沖，此過(guò)程中：譯碼器依次輸出a3c2c1c0，完成了對(duì)第一碼組的編碼。同時(shí)第2碼組移入D3，D2，D1，D0，開(kāi)始了對(duì)第2碼組的編碼。如此循環(huán)往復(fù)，即完成了編碼過(guò)程。伴隨式： S2c2Åa6Åa4Åa3 S1c1Åa6Åa5Åa4 S0c0Åa5Åa4Åa3 S2S1S0000無(wú)錯(cuò)誤00