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1、1- 1Satellite Communications北京电子科技学院通信工程系2016.02卫星通信1- 2第一章 卫星通信概述1.1 基本概念1.2 微波与卫星通信的特点1.3 重要的国际卫星组织1.4 卫星业务的频率分配1.5 卫星通信系统的组成1.6 多路复用1- 31.6 多路复用所有传统的通信系统中(包括卫星通信系统)都存在基本信号处理单元，无论在发送端准备通过卫星传输信道 传输信号，还是在接收端对接收信号 进行处理，检测和解出所期望的的信息，这些单元都是关键性部件。从信源端开始，它们依次是基带格式化、信源合并(多路复用)、载波调制、射频传输信道。在目的地对接收到的信号进行逆序处
2、理。信源信息可以是模拟或数字格式，各信号单元的具体实现在很大程度上取决于源信息是模拟信号的还是数字信号。为完整起见，先讨论模拟信号，作为许多处理单元的导引，而这些概念是当前以及规划中各卫星网络中数字信号处理实现的基础。1.6 多路复用1- 4基带处理模拟基带格式化模拟基带话音是一个从大约80 Hz 延伸到8000 Hz 的自然话音频谱，为了进行电子传输，基于话音识别在电话传输中的带宽，通常将话音频谱压缩 至300Hz至3400Hz，话音信号置于副载波上，以便通过网络传输。基带载波调制是将话音信号进行频谱搬移，模拟视频基带是一个包括亮度信息、色度信息和音频信息副载波的复合 视频信号（06MHz）
3、。1.6 多路复用1- 5频分多路复用模拟信源合并(多路复用) 就是将多个信源合并为一个单独基带信号，随后将该信号再调制。模拟数据首选合并的方法是频分多路复用。后面用图示说明，复用多路 模拟话音基带信号的过程。信源合并(多路复用)实质上是将每一个话音信道用不同的载波搬移在频谱上，依次排列，形成一个频分多路复用信号。1.6 多路复用1- 6频分多路复用ITU-T FDM 标准给出前两层(或称群) 标准系列，即以12路话 路频分复用方式（或称12路载波机）作为基本单元，称为一个 基群（Group）；以5个基群构成一个（12路5 = 60路）超群 SG（Super Group）。频分多路复用特点：每
4、路模拟话音信号在频域中，分别占用不同的频谱间隔，但在时域中却全部混在一起。1.6 多路复用1- 7基群（一次群）每个话路实际传输频带为3003400Hz，设频率保护带900Hz 。每个话路信号分配的基本传输频带为4KHz (3400300)900 。低边带滤波器低边带滤波器带通滤波器CH12 CH11 CH10 9 8 7 6 5 CH4 CH 3 CH 2 CH1f c=64kHzfc=108kHz 104 11260 6864kHz108kHz60 64 68 72 92 96 100 104 108kHz60 64104 108信道12 04kHz信道1 04kHz基群（Group）1.
5、6 多路复用1- 8频分多路复用ITU-T FDM 标准给出群的信道数和所包含的带宽，在每一个群中随着信道数量的增加，载波间隔也增大。载波调制一般采用单边带抑制载波（SSB/SC），所有群中均取下边带。1.6 多路复用1- 9超群（二次群）基群1载频 420KHz基群2载频 468KHz基群3载频 516KHz基群4载频 564KHz基群5载频 612KHz群调制F1群调制F2群调制群调制群调制F3F4F5kHz第一基群 60 108第二基群 60 108第三基群 60 108第四基群 60 108第五基群 60 108312 360360 408408 456456 504504 55231
6、2 552五个基群组成一个超群结构1.6 多路复用1- 10复用方式（参数）基群带宽为 48KHz (12路4KHz)，占用 60KHz108KHz频带。超群带宽为240KHz (5个48KHz )，占用312KHz 552KHz频带。（60路话路）基群和超群是两个标准系列。1.6 多路复用1- 11主群超群再进一步组合构成主群 MG (Master Group)，主群可由 5个超群组成(300路话)，或10个超群组成 (600路话)以及16个超 群(960路话)组成。两个相邻超群之间的隔离带宽是8KHz。载 波频率之间相隔248KHz。举例说明600路话的主群。低边带 滤波器 综合网络1MG
7、 5643084kHzSG1 312552kHz fc=1116kHz SG2 fc=1364kHz 8121052kHzSG3 fc=1612kHz 10601300kHzSG4 fc=1860kHz 13081548kHz SG10 fc=3396kHz 28443084kHz564804kHz1.6 多路复用1- 12例题问信道10的 载波 fc 是多少？基群4 的 载波 fc 是多少？超群5 的载波 fc 是多少？它们各下边带音频信道的频率范围？信道10，基群4 (信道10 )，超群5 (基群4信道10 )它们的各下边带音频信道的频率范围？答案：fc 分别是 2108kHz 下边带：
8、16121616kHz 。1- 13载波机的标准制式为了使容量不同的载波机能相互通用或转接， 一般采用标准化的系列：基群（12路话），超群（60路话），主群：300路话、600路话、960路话、1800路话。1.6 多路复用1- 14复合FDM频谱 6003=1800路600 路主群还可以进一步多路化后构成一个微波信 道，两个相邻主群之间的隔离带宽是80KHz。低边带 滤波器基带 信号主群15643084kHz 主群2 5643084kHz主群3 5643084kHzf 2=6248kHz 31645684kHz f 3=8848kHz 57648284kHz 复合FDM频谱 6003=180
9、0路 564kHz 8284kHz1.6 多路复用1- 15微波射频传输范围传送多路话路或一路彩色电视及四路声音信号。 564 8284kHz带通 滤波器IF：70 MHz RF：6 GHz 61.7 70 78.3 MHz 微 波 频 率 传 输 范 围6.0617 6.07 6.0783 GHz1.6 多路复用1- 16同步时分复用对于数字话音、图像和视频，数字信号在卫星通信系统中占主导地位。数字基带格式化如果原始信源是模拟的（话音或视频），需要进行模拟至数字形式的转化，应用最广泛的数字基带格式化技术是脉冲编码调制（PCM）。数字信源合并（时分复用）时分多路复用可将多个数字编码信号合并成一
10、个比特率等于或大于输入速率之和的复合信号。1.6 多路复用1- 17同步时分复用时分多路复用特点：每路信号在时域中分别占用不同的时间间隔，但在频 域中却全部混在一起，各自信号占用不同的时隙轮流传输，这与频分多路 复用信号恰好相反。另一个特点：接收端为了把多路信号分离出来，收发端要同步动作，这是 保证系统正常工作的必要条件。有三种TDM多路复用可选的基本选项：比特(Bit) 多路复用；字节(Byte-8bit) 多路复用；块(Block) 多路复用。所有选项在功能上是相同的，只是多路复用“片”的大小不同。下面给出PCM编码（模拟话音）字节级的时分多路复用（TDM）过程1.6 多路复用1- 18同
11、步时分复用TDM把每路话音信号的相邻采样 脉冲之间的间隔称为“一帧”再将一 帧分为若干个“时隙”。4KHz话音信号的采样频率为 8KHz 即8000帧/秒，采样周期： T=1/8000=125S 即一帧为125S。 将一帧再分为32个时隙，其中30个时隙用来传送话音，构成时分复用 的一 次群（基群）。将每一路输入信号的第一字节进行顺序交错排列，在每个同步字节中 加入组帧和同步位，形成一个单独 的比特流。1.6 多路复用1- 19同步时分复用重复该序列，可提供用于射频调 制的完整的TDM比特流。TDM 多路分离器的过程与此相反。如果每路TDM输入信号都是根据同一时钟源生成的，那么该多 路复用将是
12、同步的。若以不同的速率进行采样，在 TDM过程中可以容纳不同的输入速率，这称为非同步多路复用或 复合扫描多路复用。1.6 多路复用1- 20时分复用一次群CCITT (国际电话电报咨询委员会) 欧洲标准PCM-TDM系统的帧结构为： 一帧125s 分为32个相等的时隙，每个时隙8位。时隙0和时隙16分别用作“帧 同步和报警”和“公共信令”。帧同步 话音信道 115 公共信令 话音信道 1731 帧同步 话音信道 一帧125s/一帧256位时隙0 时隙115 时隙16 时隙17318位 每个样本8b 8位 每个样本8b共 120位 共 120位1.6 多路复用1- 21群路划分时分多路复用将30
13、路PCM ( Pulse Code Modulation 脉冲编 码调制) 话路组成一个一次群(基群)，32路的总信息传输速率 是3264Kb/s = 2.048Mb/s 。数字时分多路复用按传输速率不同，依次分别组成二次群、三次群、四次群等。1.6 多路复用1- 221.6 多路复用1- 231.6 多路复用1- 24北美 日本 欧洲(中国)PDH： Mb/s 路数 Mb/s 路数 一次群 1.544 24 2.048 30 二次群 6.312 96 8.448 120 三次群 7 5 34.368 480 四次群 6 3 139.264 1920SDH： STM 1 155Mb/s STM 4 622Mb/s STM16 2.488Gb/s STM64 9
