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第1章 卫星通信网络概述1

1.1 从GEO卫星通信系统到多层卫星通信网络1

1.2 卫星通信网络体系结构6

1.2.1 网络拓扑6

1.2.2 协议体系7

1.3 卫星通信网络的特征11

1.4 卫星通信网络的关键技术12

1.4.1 星座设计12

1.4.2 路由算法13

1.4.3 多播技术13

1.4.4 资源分配14

1.4.5 星间链路14

1.5 天地一体化信息网络15

1.5.1 建立天地一体化信息网络的必要性15

1.5.2 天地一体化信息网络的内涵及其特点16

1.5.3 天地一体化信息网络的研究现状和发展趋势16

1.5.4 天地一体化信息网络的结构和功能18

1.5.5 空间感知层现有资源及其特点20

1.6 章节安排22

参考文献23

第2章 卫星轨道和星座设计24

2.1 卫星运行轨道24

2.1.1 第一、第二和第三宇宙速度25

2.1.2 开普勒定律26

2.1.3 轨道参数27

2.1.4 常用卫星轨道28

2.2 卫星星座设计30

2.2.1 星下点轨迹30

2.2.2 卫星覆盖范围31

2.2.3 仰角与星地链路32

2.2.4 区域覆盖星座与全球覆盖星座33

2.2.5 星间链路34

2.3 多层卫星星座设计35

2.3.1 单层卫星网络存在的问题36

2.3.2 单层π型卫星网络存在的问题37

2.3.3 低轨Walker Delta 2π型卫星星座覆盖问题38

2.3.4 单层卫星网络的通信中断问题38

2.3.5 多层卫星星座设计39

2.3.6 多层卫星网络星座链路几何特征41

2.4 星间链路几何特征分析43

2.4.1 MEO卫星层内星间链路43

2.4.2 LEO卫星层内星间链路44

2.4.3 多层卫星网络层间链路45

2.5 STK软件48

2.5.1 STK/Astrogator49

2.5.2 STK/Chains模块50

2.5.3 STK/Comm模块50

2.5.4 STK/Coverage模块50

2.5.5 STK/Radar模块51

2.5.6 STK/HRES模块51

2.5.7 STK/CON模块51

2.5.8 STK/MATLAB接口52

2.5.9 STK/GIS扩展模块52

2.6 本章小结52

参考文献53

第3章 卫星网络路由技术54

3.1 通信网络中的路由54

3.1.1 多目标优化54

3.1.2 最短路问题56

3.2 卫星通信网络中的路由56

3.3 单层卫星网络路由59

3.3.1 考虑时延的路由算法59

3.3.2 考虑时延抖动的路由算法63

3.3.3 混合路由算法64

3.3.4 基于ATM的自适应路由算法68

3.3.5 自适应最小阻塞路由算法79

3.3.6 单层卫星网络路由小结84

3.4 多层卫星网络路由86

3.4.1 单层卫星网络路由问题86

3.4.2 多层卫星网络路由的特点87

3.4.3 多层卫星网络基于ATM的自适应路由算法87

3.4.4 多层卫星网络自适应IP路由算法94

3.4.5 多层卫星网络路由小结104

3.5 本章小结105

参考文献106

第4章 卫星多址接入技术107

4.1 卫星多址接入体制分析107

4.1.1 传统多址技术的局限性107

4.1.2 IDMA产生的技术背景及其优势108

4.1.3 IDMA技术在卫星通信中的适用性110

4.2 IDMA技术概述111

4.2.1 IDMA技术的基本原理111

4.2.2 IDMA系统的多用户检测技术112

4.2.3 基于SINR Evolution技术的IDMA半解析分析方法114

4.3 卫星IDMA系统模型117

4.3.1 卫星系统干扰模型117

4.3.2 卫星IDMA的系统容量117

4.3.3 基于IDMA的卫星接入控制模型123

4.4 卫星IDMA系统的接入控制协议127

4.4.1 接入请求机制128

4.4.2 基于SINR Evolution技术的最小功率分配策略133

4.4.3 连接接纳控制策略135

4.4.4 性能评估与分析145

4.5 本章小结151

参考文献151

第5章 多波束卫星功率分配技术153

5.1 多波束卫星系统153

5.2 多波束卫星功率分配问题描述155

5.3 多目标优化问题概述156

5.3.1 多目标优化的基本概念156

5.3.2 多目标优化问题的求解方法157

5.4 ITU-R雨衰模型159

5.5 经典多波束功率分配算法161

5.5.1 基于雨衰补偿的多波束功率分配算法161

5.5.2 基于链路质量平衡准则的多波束功率分配算法164

5.5.3 以SINR为目标的多波束功率分配算法166

5.6 基于IDMA的多波束卫星功率分配算法169

5.6.1 IDMA体制多波束卫星系统干扰模型169

5.6.2 基于SINR Evolution的负载平衡多波束功率分配算法170

5.6.3 性能仿真175

5.7 单播多播共存环境的卫星多波束功率分配算法181

5.7.1 系统结构181

5.7.2 数学建模182

5.7.3 利用NSGA II算法进行求解185

5.7.4 性能仿真187

5.8 本章小结191

参考文献192

第6章 卫星多播技术193

6.1 多播通信技术概述193

6.1.1 多播的基本概念194

6.1.2 可靠多播195

6.1.3 多播拥塞控制算法200

6.2 卫星通信系统的多播应用204

6.3 卫星网络的特点及其对多播协议的影响207

6.4 卫星多播拥塞控制208

6.4.1 理论分析模型209

6.4.2 性能分析212

6.4.3 改进措施216

6.5 卫星可靠多播方案219

6.5.1 基于异或编译码的差错恢复策略220

6.5.2 分割连接的卫星可靠多播解决方案222

6.5.3 性能评估228

6.6 本章小结234

参考文献235

第7章 卫星中继与深空通信237

7.1 深空通信中的信息传输问题238

7.1.1 信息传输问题238

7.1.2 传统深空通信方法239

7.2 天基测控通信系统241

7.3 深空通信的信道243

7.3.1 自由空间信道243

7.3.2 大气链路信道245

7.4 卫星中继链路特性分析248

7.4.1 卫星中继链路的接收信号功率248

7.4.2 中继链路的信噪比249

7.4.3 中继链路的信道容量249

7.4.4 仿真结果及数据分析249

7.4.5 GEO卫星协作中继252

7.5 GEO卫星编队连续导航定位254

7.5.1 GEO卫星编队连续导航系统255

7.5.2 几何参数精度因子257

7.5.3 时差导航261

7.5.4 频差导航266

7.6 本章小结270

参考文献270

第8章 星际传输与星际互联网络272

8.1 星际信息传输模式273

8.1.1 IPN采用互联网协议的问题273

8.1.2 星际信息传输方式280

8.1.3 星际信息传输效率284

8.1.4 容失传输315

8.2 星际互联网络328

8.2.1 网络业务模型329

8.2.2 网络安全结构332

8.2.3 频谱结构334

8.3 容迟网络338

8.3.1 DTMN中的路由341

8.3.2 DTMN中的信息传输343

8.4 本章小结344

参考文献345

名词索引347