卫星通信课后习题

第一章绪论1、卫星通信有哪些特点？解：卫星通信的特点：（1）通信距离远，且费用与距离无关；（2）覆盖面积大，可进行多址通信；（3）通信频带宽，传送容量大；（4）机动灵活；（5）通信线路稳定、可靠。

2、卫星通信系统由那些部分组成？各部分的作用是什么？解：卫星通信系统由以下部分组成：A、卫星：接收地面传来的信号，进行处理后再发回地面，并对地面发来的指令进行姿态调整等操作；B、地球站：用户终端通过它们接入卫星线路；C、跟踪遥测及指令系统：对卫星进行跟踪测量并对卫星在轨道上的位置和姿态进行监视和控制；D、监控管理系统：对卫星的通信性能及参数进行通信业务开通前和开通后的监测与管理。

3、卫星地球站的收发系统与地面微波中继站的收发系统相比，它有哪些不同？为什么？4、试计算地球站与卫星间的电波传播路径时延（传播距离d按4×104km计算）等于多少？解：来回的传播时延＝2×4×107/3×108＝0.8/3＝0.27秒第二章调制技术1、试解释QPSK和SQPSK系统的不同点。

与QPSK系统的差分编译码器相比，SQPSK调制器的差分编译码器是简单了还是复杂了？哪个系统的包络波动较大？解：QPSK的I、Q支路在时间上是对齐的，即同时发生跳变。

而SQPSK的I、Q支路在时间上错开了半个码元，即不会同时发生跳变。

因此，QPSK中最大的相位跳变为180°，而SQPSK中最大的相位跳变为 90°，因此QPSK包络的起伏更大。

同样，因为SQPSK能从时间上区分I、Q支路，因此I、Q可以分别进行二进制的差分编码，因而与QPSK的四进制差分编码相比，SQPSK的差分编码更为简单。

2、如果P e要求为10-4，试问一个f b＝45Mbps速率的DQPSK调制解调器的C/N要求是多少？假定接收机的噪声带宽为30MHz。

解：0001.010P 40eDQPSK ===-n E erfcb2.750=n E b则，7.56252.7520＝=n E bdB B n E b b 5.1034275.11lg 10NClg 10]N C [34275.1130455625.7f N C 0====⨯=••=3、解释QPSK 、SQPSK 和MSK 中相位过渡的不同。

为什么SQPSK 的相位过渡限于±90°？MSK 中无相位突变的理由是什么。

解： QPSK 中I 、Q 支路同时跳变，因此其最大相位跳变为180°。

SQPSK 中I 、Q 支路在时间上错开了半个码元，不能同时发生跳变，因此相位跳变限于±90°。

MSK 中先对I 、Q 支路的信号进行了波形加权（也称为成形滤波），再对正交载波调制后相加，最后合成为MSK 信号，因此避免了相位的突变。

4、某DQPSK 系统，输入的四进制序列{x i }为0，1，3，0，3，2，3，1，3，0，1，当初始状态分别为0，1，2，3时，求差分输出序列{y i }和相对码二进制序列。

5、设QPSK 信号在信道中传输后的误比特率为P e ，证明：当P e 很小时，QPSK 差分译码器输出的误比特率为P DQPSK ＝2P e （1－P e ），并说明为什么经差分译码后误比特率会增大。

解： 差分译码时，若输入端有单个比特的错码，则输出引起2个错码；若输入端有2个连续的错码，则输出也引起2错码；若输入有2个以上连续的错码，则输出仍引起两个码元的错误。

因此，令Pn 表示一串n 个码元连续这一事件出现的概率，n ＝1，2，3…；则译码器输出的误码率为P DQPSK =2P 1+2P 2+2P 3+…+P n +...。

另外，出现一串n 个码元连续错误等效于“n 个码元同时出错但错码两端都有一码元不错”，所以P n =(1-P e )2P e n ，n ＝1，2，3…所以P DQPSK =2(1-P e )2（P e + P e 2 + P e 3+…+ P e n +...）=2(1-P e )2 P e /(1- P e )=2 P e (1- P e )因为发生单个比特差错的概率远大于其他发生差错的概率之和，因而导致差分译码后误比特率的增大。

6、设｛a K ｝为－1，－1，1，－1，－1，1，1，－1，1，－1，1，1，1，1，－1，画图说明MSK 信号的调试过程。

解：7、假定有一速率为60Mbps 的数据经由18MHz 的转发器传送。

为达到这个目的应采用哪一种调制技术？如果P e 要求为10－8，则E b /n 0值应是多少？ 解：A 、频带利用率应为60/18=3.3bits/Hz所以应采用16QAM 调制技术。

B 、因为 P e16QAM =3/2 * erfc[Ps/10σn 2]1/2=10-8则 erfc[Ps/10σn 2]1/2=0.67 * 10-8Ps/10σn 2 =42=16Ps/10σn 2 =160dBn En E n E P f B N C f B N B f C n E b b b nsb b b b 8.1648lg 10lg 10481606018***00020===⎥⎦⎤⎢⎣⎡∴=⨯=∴===σ8、假定一个16QAM 信号，通过一只饱和TWT 发送出去，这个系统的信号状态空间图和P e 性能会发生什么变化？采用什么技术措施来消除非线性放大器对16QAM 系统性能的影响。

解： 系统的信号状态空间图会发生畸变，Pe 性能变差。

可采用功率回退技术，降低TWT 的非线性程度以消除非线性放大器对16QAM 系统性能的影响。

也可以才用预畸变技术来消除非线性放大器对16QAM 系统性能的影响。

第三章 多址技术1、 试计算96路和252路电话信号在零相对电平点的平均电平。

解：2、 某接收系统采用FDM/FM 方式，传输132路电话信号，已知测试音有效值频偏∆f r ＝430kHz ，接收机输入端信号功率为－132dBW 。

试计算： 1) 接收系统输入端载波噪声比为多大时，可使第132话路输出端热噪声信噪比S0/N0＝50dB （无预加重）2) 若天线噪声温度为40K ，接收机的等效噪声温度Tr ＝？ 解：a 、132路电话信号调制后带宽B B ＝2（∆f p ＋F m ） 其中为∆f p 调频信号最大频偏，∆f p ＝F p l ∆f r F p ＝3.160.37420lg 14lg132lg 7.482/20102.367l l l =-+=⇒==∆f r ＝430kHz 所以 ∆f p ＝3.16×2.267×430kHz ＝3.216MHz F m ＝4.2×132kHz ＝554.4kHz ＝0.554MHz 所以B ＝2×（3.216＋0.554）＝7.54MHzb 、接收系统输入端载噪比200()()()CH m CH r S B F CN N B f =∆其中0()CH S N ＝50dB ＝105B CH ＝3.4-1=3.1kHz所以52543.155410()10 5.310 1.64867.69167540430C N -=⨯⨯=⨯⨯⨯= 所以接收系统输入端载噪比应为[]10lg 67.691618.3CdB N==c 、接收机输入端信号功率[C]＝－132dBW60.83[]19.41[][][][][]13219.41151.41[][][][][]228.6/[]10lg(7.7410)68.89[][][][]151.41228.668.898.310 6.76CC N NCN C dBWNN k B T k dBW Hz K B T N k B T K==-∴=-=--=-=++=-=⨯=∴=--=-+-=∴==又天线噪声温度为40K ，大于T ，所以本系统无法实现。

3、 试说明FDM/FM/FDMA ，每载波功率预分配（SCPC ）和按需分配（SPADE ）系统之间的不同点。

解：FDM/FM/FDFA ：是指在基带进行多路复用（FDM ），然后对复用后的信号进行调频（FM ），调频后的射频信号再与其他站构成频分系统（FDMA ），即与其它用户以频率分隔达到多址目的。

每单路载波预分配（SCPC）：给每个用户预先分配好一定数量的话路单载波，一般不能调整，可分为模拟信号的SCPC和数字的SCPC，且传播的一般的为电话信号。

模拟电话的SCPC因其交调干扰较大，因而应用较少。

目前谈的SCPC一般指数字方式的SCPC，传播的是数字化的64kbps的话音信号。

一般用QPSK调制方式，每路占用45kHz带宽，因其带宽较窄，因而需设基准导频，以进行自动频率控制，提高接收性能，另一方面，SCPC一般都采用话音激话技术以降低互调造成的影响。

SPADE方式：即按需分配SCPC方式（数字），是SCPC/PCM/DA/FDMA的简称，在技术上除了应用按需分配技术之外与SCPC方式完全相同。

4、与FDMA系统比较解释TDMA系统的优点。

解：与FDMA系统比较TDMA系统的优点：A)TDMA属于“间歇”通信形式，而不同于一般的连续通信；B)TDMA方式是一种无交调多址连接方式。

可充分利用卫星功率和转发器带宽、无交调、不会出现强信号对弱信号的抑制现象，组网通信中大、小站可以兼容；C)TDMA通信是一种数字通信，具有数字通信的许多优点：如便于保密，易于实现按需分配信道；信息传输能力比FDMA方式大：如采用DSI技术，传输能力大致还可以增加一倍。

5、某TDMA系统的传输速率为17.156Mb/s，每个用户的输入数据速率为1.544Mb/s，帧效率为90％，求该系统容纳的最大地址数。

解：该系统容纳的最大地址数＝17.156*90%/1.544=10。

6、略7、略8、由QPSK解调器的常规载波恢复电路引入的四相模糊度，可以采用何种技术加以分辨，并叙述其原理。

解：对于话音信号：（1）可采用差分技术，这样要传送的数据以相对相位来表示，因而解调数据不受相位模糊的影响；（2）在发射话音信号前，插入32比特的已知码SOM（即为消息头）。

利用此已知码即可消除相干载波的相位模糊。

对数据方式：（1）可采用差分技术，差分原理如前所示；（2）因数据传送中为了降低误比特率，一般需要FEC编译码，所以可参考译码时所得的伴随式来消除相位模糊。

即以伴随式计数器检测的比特错误率不能超过某个规定值为原则来修正载波同步状态和相位。

第四章编码技术1、已知：一致监督关系为c2=a6⊕a4⊕a3c1=a6⊕a5⊕a4c0=a5⊕a4⊕a3画出编码器的原理图，说明其编码工作过程，并根据监督关系确定码组中错误可能的位置。