卫星无线电测控技术 上

第一章　概论　陈宜元 1

1.1　概念与内涵 1

1.2　原理与系统组成 3

1.3　卫星无线电测控的特点 7

1.4　回顾与瞻望 10

1.5　星载无线电测控的工程实施 14

参考文献 19

第二章 测控信息传输的理论基础 陈宜元 19

2.1　概述 20

2.2　信号分析 21

2.2.1　确定信号的频谱分析 21

2.2.2　确定信号的能量密度谱与功率密度谱 25

2.2　信号的频谱及能量密度谱 28

2.3　随机信号分析 31

2.3.1　随机过程 31

2.3.2　随机信号的功率谱密度 36

2.4 噪声 41

2.4.1　高斯噪声 41

2.4.2　白噪声 43

2.4.3　等效噪声温度和噪声系数 43

2.4.4　噪声系数、噪声温度和噪声功率谱密度之间的关系 45

2.4.5　窄带噪声 45

2.5　线性系统 49

2.5.1　确定信号通过线性系统 49

2.5.2　随机信号通过线性系统 56

2.5.3　信号加噪声通过窄带系统 58

2.6　信息论简述 61

2.6.1　信息的度量 61

2.6.2　信道容量 64

2.6.3　山农（shannon）公式 65

2.6.4　编码传输 67

2.7　测控信息的多路传输 69

2.7.1　频分多路传输 69

2.7.2　时分多路传输 72

参考文献 76

第三章　连续波调制技术　陈钦楠 76

3.1　概述 77

3.2　振幅调制 78

3.2.1 调幅波的频谱分析 78

3.2.2　三种调幅方式的比较 81

3.3　频率调制和相位调制 82

3.3.1　窄带调频 84

3.3.2　宽带调频 86

3.3.3　调频波的产生和解调 88

3.3.4　调频的抗干扰性能 90

3.3.5　调频的门限效应及降低门限解调方式 94

3.3.6　相位调制（PM） 96

3.3.7　三种调制方式的性能比较 98

3.4　锁相技术 98

3.4.1　锁相环路 98

3.4.2 环路的噪声性能 106

3.4.3　环路的跟踪和捕获 113

3.5　载波同步 119

3.5.1　直接法 119

3.5.2　插入导频法 122

3.5.3　载波同步的性能指标 123

参考文献 124

第四章　数字调制技术 郝修来 124

4.1　概述 125

4.2　数字基带信号 126

4.2.1　脉冲编码调制 127

4.2.2　数字传输系统的一些重要技术特性 128

4.2.3　PCM编码常用码型 129

4.2.4　数字基带信号的功率谱 133

4.2.5　数字基带信号传输的无失真条件 136

4.2.6　数字基带信号的最佳检测 140

4.2.7　非理想信道下的最佳基带传输系统 143

4.3　二元数字调制 144

4.3.1　幅移键控（ASK） 144

4.3.2　频移键控（FSK） 146

4.3.3　PSK调制 149

4.3.4　DPSK调制 152

4.4　多元数字调制 154

4.4.1　QPSK调制 154

4.4.2　OQPSK调制 156

4.4.3　MSK调制 157

4.4.4　UQPSK调制 159

4.4.5　其他多元数字调制 160

4.5　数字载波调制的比较 163

4.6　扩频调制 165

4.6.1　简介 165

4.6.2　直接序列调相扩频系统 168

4.6.3　跳频扩频系统 170

4.6.4　扩频调制在码分多址系统中的应用 172

参考文献 174

第五章　差错控制编码　刘崇华 174

5.1　概述 175

5.2　差错控制方式及编码原理 178

5.2.1 差错控制方式 178

5.2.2 编码的基本概念 180

5.2.3 编码的基本原理 181

5.2.4 编码分类 183

5.2.5 线性分组码 185

5.2.6 循环码 187

5.2.7 应用方法 192

5.3 汉明码 195

5.4 循环冗余校验码（CRC码） 199

5.5 BCH码 201

5.5.1 BCH码的构造 202

5.5.2 BCH码的译码 204

5.6 RS码 206

5.6.1 RS码的构造 206

5.6.2 RS码译码 208

5.7 卷积码 210

5.7.1 基本概念 210

5.7.2 卷积码的描述 210

5.7.3 卷积码的译码 214

5.7.4 删余卷积码 219

5.8 Turbo码 222

5.8.1 Turbo码编码 222

5.8.2 Turbo码译码 223

5.9 低密度校验码LDPC 224

5.9.1 LDPC码的编码 225

5.9.2 LDPC码的译码 226

5.10 网格编码调制 227

5.10.1 基本概念 227

5.10.2 TCM编码 228

5.10.3 TCM译码 231

5.11 CCSDS推荐的信道编码 231

5.11.1 CRC码 231

5.11.2 BCH码 233

5.11.3 RS码 234

5.11.4 卷积码 238

5.11.5 级联码 240

5.11.6 Turbo码 240

5.11.7 LDPC码 243

5.11.8 小结 245

5.12 差错控制系统设计 246

5.12.1 基本设计方法 246

5.12.2 航天器遥控差错控制设计 250

5.12.3 航天器遥测差错控制设计 254

参考文献 256

第六章 数据保护技术 赵和平 256

6.1 概述 257

6.2 密码技术与数据保护 260

6.2.1 密码体制 260

6.2.2 数据保护机制 264

6.3 数据加密 266

6.3.1 加密与破译 266

6.3.2 序列密码加密 267

6.3.3 分组密码加密 269

6.4 加密认证 272

6.4.1 哈希（Hash）函数和消息认证码 272

6.4.2 数字签名 274

6.4.3 加密认证的实现 275

6.5 密钥管理 276

6.5.1 密钥管理的重要性 276

6.5.2 密钥的产生、传送和使用 276

6.6 卫星测控数据保护的工程实现 278

6.6.1 PCM遥控数据保护的实现 278

6.6.2 分包遥控数据保护的实现 279

6.6.3 PCM遥测与分包遥测数据保护的实现 283

6.6.4　工程设计中的若干问题 285

参考文献 287

第七章 卫星测控射频信道与技术 孙泽洲 吴学英 287

7.1　概述 289

7.2　频段选择 290

7.2.1　无线电频段划分 290

7.2.2　频段选择标准 291

7.2.3　测控频段选择原则 293

7.3　信道模型 294

7.3.1　信号调制 294

7.3.2　信号发射和接收 302

7.3.3　信号无线传输 303

7.4　信号功率分配 309

7.5　链路计算举例 316

参考文献 320