深空通信

第1章概论

1.1深空通信的基础知识

1.1.1深空通信的相关概念

1.1.2深空通信的主要术语和技术指标

1.1.3宇宙空间环境

1.2深空通信的发展概况

1.2.1起源阶段

1.2.2“水手”号阶段

1.2.3“海盗”号阶段

1.2.4“旅行者”号阶段

1.2.5“伽利略”号阶段

1.2.6“卡西尼”号阶段

1.2.7深空通信发展趋势

1.3深空通信的主要特点

1.4深空通信系统的组成

1.4.1无线电跟踪系统

1.4.2遥测系统

1.4.3指令系统

1.4.4航天器无线电频率子系统

1.5深空通信的基本技术

1.5.1天线技术

1.5.2Ka频段通信技术

1.5.3数字化接收机技术

1.5.4HEMT放大器技术

1.5.5数据压缩技术

1.5.6调制技术

1.5.7信道编码技术

1.5.8深空光通信技术

1.5.9深空网络技术

小结

参考文献

第2章深空通信链路

2.1深空通信链路的重要性

2.2深空通信的链路结构及优化

2.2.1链路结构及优化简介

2.2.2优化方法分析

2.2.3分析结论及讨论

2.2.4优化理论应用

2.3用于深空网络的深空通信链路分析工具

2.3.1天文动力学轨道建模

2.3.2通信建模

2.3.3自动分析

2.3.4结果小结

2.4通过Ka频段对于空间传输速率的优化

2.4.1简介

2.4.2大气噪声温度估算

2.4.3吞吐率与服务有效性比较

小结

参考文献

第3章深空通信天线

3.1概述

3.2系统要求和制约因素

3.3系统结构

3.4系统设计的关键技术

3.4.1天线指向和表面粗糙度

3.4.2微波系统的设计

3.4.3频率范围和转换系统

3.4.4天线中的TY&C处理器系统

3.5天线系统改善方案

3.5.1DSA2中的波束校正方法

3.5.2采用26GHz的新频段

3.5.3新的参考频率

3.5.4新一代的TT&C处理器

3.6微卫星技术中的天线组阵

小结

参考文献

第4章深空通信调制

4.1一种应用于ESA深空任务的GMSK解调器

4.1.1技术背景

4.1.2IFMS中的ESA深空天线接收机

4.1.3在IFMS中实现相干解调器的理想方案和实用方案

4.1.4解调器结构

4.1.5调制器

4.1.6仿真与测试结果

4.1.7结论与总结

4.2应用于通信和导航的混合GMSK调制和PN测距

4.2.1技术背景

4.2.2SFCG带宽标准

4.2.3高数据率与测距相结合

4.2.4波形

4.2.5信号处理

4.2.6信号频谱结构

4.2.7信号参数选择

4.2.8波形选择

4.2.9结论

小结

参考文献

第5章深空通信的差错控制编码

5.1信道编码简介

5.2差错控制编码的定义和基本符号

5.2.1卷积码简介

5.2.2RS码简介

5.3未来空间任务对信道编码的要求

5.3.1信道编码的应用场合

5.3.2新信道编码的局限性

5.3.3信道编码支持的调制方式

5.3.4编码效率

5.3.5信道编码的帧和码字长度

5.3.6信道编码的性能

5.3.7信道编码的复杂度

5.3.8如何选择编码族

5.3.9专用传输码

5.3.10信道编码的技术解决

5.4长纠删码LEC

5.4.1空间通信的包定向编码

5.4.2传统的包纠删码

5.4.3包纠删码的新契机

5.4.4LEC编码的一般要求

5.4.5LEC编码的适用场合

小结

参考文献

第6章深空通信的高效信道编码

6.1纠错码在深空通信中的发展简介

6.2Turbo码

6.2.1Turbo码的设计与组成

6.2.2Turbo码的实现

6.2.3应用情况

6.3低密度奇偶校验码

6.3.1LDPC码的设计和构造

6.3.2LDPC码的实现

6.3.3应用情况

6.4性能分析

6.4.1所有类型码的泛界

6.4.2Turbo码的一致界

6.4.3Tutbo码与LDPC码的迭代译码阈值

6.4.4实用码的性能

6.5深空通信纠错码的标准化

6.5.1Turbo码的标准化

6.5.2LDPC码的标准化

6.6未来的发展和面临的问题

小结

参考文献

第7章深空光通信

7.1概述

7.1.1激光通信的优势

7.1.2深空光通信的国内外发展动态

7.2深空光通信系统组成

7.3激光源

7.3.1星间通信对激光源的要求

7.3.2激光源技术的发展

7.4探测器

7.4.1星间激光通信对探测器的要求

7.4.2光探测器的发展

7.5光学系统

7.5.1光学天线

7.5.2中继光学系统

7.6ATP系统

7.6.1粗跟踪系统

7.6.2精跟踪系统

7.6.3超前瞄模块

7.6.4ATP控制器

7.7调制编码技术

7.7.1深空激光链路的特点

7.7.2不同星间激光链路对应的调制方式

7.7.3IM/DD系统及调制方式

7.7.4相干光通信系统

7.7.5深空光通信调制编码结合应用

7.7.6MLCD系统

小结

参考文献

第8章深空网络

8.1概述

8.2深空网络的部署和运作

8.2.1深空网络的部署

8.2.2深空网络的运作

8.3深空网络的构建

8.3.1行星际因特网的体系结构

8.3.2深空网络的演变

8.4深空网络的路由

8.4.1命名与寻址规则

8.4.2骨干网络

8.4.3行星网络

8.5DS-TP：深空传输协议

8.5.1协议的选择

8.5.2相关的方案

8.5.3DS-TP的具体内容

8.5.4对DS-TP的理论评价

8.5.5DS-TP和FR-TP的比较

8.5.6结论

小结

参考文献

第9章深空通信前景与展望

9.1概述

9.2深空通信关键技术的发展趋势

9.2.1工作频段提高到Ka频段

9.2.2深空通信协议技术

9.2.3光通信技术

9.2.4天线组阵技术

9.2.5深空探测无线电测量新技术

9.3深空通信的前景

9.3.1构建行星际互联网络

9.3.2利用月球及其拉格朗日点开展深空探测

9.3.3从地基到地空基的通信网

小结

参考文献

　　人类的探测活动离不开通信技术的支持与保障，通信是维系人类与深空探测器的纽带。深空通信一般是指地球上的实体与处于月球及月球以远的宇宙空间中的航天器之间的通信，包括各行星表面的区域通信以及地球与太阳系以外星球间的通信。　　本书是“现代通信高技术丛书”之一，全书共分9个章节，全面系统地阐述了深空通信的基本理论、基本技术，以及深空通信领域研究的热点问题，基本反映了深空通信发展的现状。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。　　本书全面系统地阐述了深空通信的基本理论、基本技术，以及深空通信领域研究的热点问题，基本反映了深空通信发展的现状。　　全书共分为9章，内容包括概论、深空通信链路、深空通信天线、深空通信调制、深空通信的差错控制编码、深空通信的高效信道编码、深空光通信、深空网络、深空通信前景与展望。　　本书概念清晰、由浅人深、循序渐进，可作为高等学校通信、电子和信息类各专业高年级本科生和研究生的教材或教学参考书，也可作为具有相应水平从事空间探测、航天测控等领域的工程技术人员和管理人员的参考读物。【作者简介】　　周贤伟，四川成都邛崃市人，博士后。1986年毕业于西南师范大学获学士学位，1992年毕业于郑州大学获硕士学位，1999年毕业于西南交通大学获博士学位，2001年出站于北京交通大学信息与通信工程学科博士后科研流动站。国家自然科学基金委员会第十二届专家评审组成员，《电波科学学报》编委。　　在IEEETransactionsonConsumerElectronics、《电子学报》等重要刊物发表学术论文50余篇，其中多篇被SCI和EI收录。主持并承担国家自然科学基金项目、国家“863”项目、军队预研项目、博士后科研基金、国家中小企业创新基金及企业项目：申请国家发明专利10余项；译著《OpenCable体系结构》1部。目前感兴趣的研究方向主要有认知无线电、下一代互联网和网络安全。