卫星互联网凭借其高容量、广覆盖等显著优势，正逐步成为未来全球通信网络的重要组成部分，被视为6G核心架构的关键支撑技术之一。本书从宏观角度介绍卫星互联网系统的组成、架构类型与典型系统，并从微观角度深入剖析星座设计、链路预算、信道编码技术、波形调制技术、多天线技术、用户接入技术、资源管理技术、移动性管理与路由管理等关键技术模块。本书旨在构建系统化的理论逻辑与工程化的实践路径，涵盖卫星互联网的基础概念、功能特性、设计方法与优化策略，以满足不同层次读者的需求。

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英国南安普顿大学, 博士联合培养；电子科技大学, 抗干扰国家级重点实验室, 博士

目录
第1章 卫星互联网概述 1
1.1 卫星互联网简介 1
1.2 卫星互联网组成 3
1.3 卫星互联网架构 4
1.3.1 基于卫星载荷功能分类 4
1.3.2 基于网络系统设计分类 6
1.4 典型卫星互联网系统 7
1.4.1 低轨卫星互联网系统 7
1.4.2 中轨卫星互联网系统 10
1.4.3 高轨卫星互联网系统 10
1.5 卫星互联网关键技术概述 12
本章小结 15
课后习题 15
第2章 卫星互联网星座设计 16
2.1 卫星互联网星座概述 16
2.1.1 卫星互联网星座定义 16
2.1.2 卫星互联网星座类型 17
2.2 卫星互联网星座设计要素 20
2.2.1 构型设计 20
2.2.2 覆盖设计 24
2.2.3 设计因素分析 25
2.2.4 经典卫星星座设计方案 26
2.3 基于STK软件的卫星星座仿真实例 29
2.3.1 系统仿真工具包 29
2.3.2 仿真实例 29
本章小结 32
课后习题 32
第3章 卫星互联网链路预算 34
3.1 无线信道基础 34
3.2 星地信道特点 34
3.3 经典星地信道模型 38
3.3.1 C.Loo模型 39
3.3.2 Corazza模型 40
3.3.3 Lutz模型 40
3.3.4 TDL卫星移动信道模型 41
3.4 星地信道标准演进 42
3.5 通信链路预算 43
3.5.1 等效全向辐射功率 43
3.5.2 载噪比 44
3.5.3 接收链路功率 44
本章小结 46
课后习题 46
第4章 卫星互联网信道编码技术 47
4.1 信道编码概述 47
4.1.1 线性分组码 48
4.1.2 卷积码 51
4.2 卫星通信标准应用 51
4.3 潜在信道编码技术 55
4.3.1 研究现状 56
4.3.2 技术展望 56
本章小结 60
课后习题 60
第5章 卫星互联网波形调制技术 61
5.1 波形调制技术概述 61
5.1.1 星座调制 61
5.1.2 OFDM调制 63
5.2 卫星通信标准中的调制技术 65
5.3 潜在波形调制技术 68
5.3.1 GAM调制 68
5.3.2 DFT-S-OFDM调制 69
5.3.3 OTFS调制 69
5.3.4 OCDM调制 70
5.3.5 AFDM调制 72
5.3.6 性能分析 74
5.4 卫星互联网通导一体化波形技术 77
5.4.1 导航信号体制 77
5.4.2 通导一体化波形设计技术分类 79
5.4.3 基于OFDM的通导一体化波形优化设计 81
5.4.4 低峰均比的通导一体化信号波形设计 85
本章小结 90
课后习题 90
第6章 卫星互联网多天线技术 91
6.1 卫星互联网多天线技术发展历程 91
6.2 星载反射面多天线技术 94
6.2.1 馈源反射面天线参数 94
6.2.2 馈源反射面天线设计 95
6.3 星载相控阵多天线技术 97
6.3.1 模拟波束成形技术 98
6.3.2 数字波束成形技术 99
6.3.3 混合波束成形技术 104
6.3.4 多星协同波束成形技术 109
6.4 星载透镜式多天线技术 113
6.4.1 介质透镜天线 113
6.4.2 Luneburg透镜天线 114
本章小结 115
课后习题 116
第7章 卫星互联网用户接入技术 117
7.1 多址技术 117
7.1.1 正交多址 117
7.1.2 非正交多址 120
7.2 随机接入 122
7.2.1 授权接入流程 123
7.2.2 免授权接入流程 124
7.3 卫星接入协议 125
7.3.1 前导检测窗口 125
7.3.2 随机接入响应窗口 126
7.3.3 争用解决计时器与定时提前 127
7.4 非地面网络SCMA码本设计 127
7.4.1 码本设计指标 128
7.4.2 码本设计流程 129
7.5 免授权随机接入同步信号检测 131
7.5.1 系统模型 131
7.5.2 基于贪婪策略的信号检测算法 133
7.5.3 基于贝叶斯推理的信号检测算法 135
7.5.4 仿真分析 139
7.6 免授权异步接入信号检测 140
7.6.1 系统模型 140
7.6.2 基于滑动窗口的异步检测算法 141
7.6.3 仿真分析 145
7.7 潜在接入技术 146
7.7.1 多频时分多址接入 146
7.7.2 时分/码分混合多址接入 147
7.7.3 速率分割多址接入 148
本章小结 150
课后习题 150
第8章 卫星互联网资源管理技术 151
8.1 卫星多维资源概述 151
8.1.1 频谱资源 151
8.1.2 时隙资源 152
8.1.3 波束资源 153
8.1.4 功率资源 153
8.1.5 其他资源 154
8.2 卫星资源管理技术 155
8.2.1 频谱资源管理 155
8.2.2 时隙资源管理 159
8.2.3 波束资源管理 160
8.2.4 功率资源管理 162
8.3 多维资源协同管理研究 164
8.3.1 空时资源协同 164
8.3.2 空时频资源协同 166
8.3.3 空时能资源协同 169
8.3.4 仿真性能对比 171
本章小结 173
课后习题 173
第9章 卫星互联网移动性管理 174
9.1 移动性管理概述 174
9.2 链路层管理技术 175
9.2.1 星内波束切换技术 175
9.2.2 星间切换技术 177
9.3 网络层管理技术 180
9.3.1 MIPv6技术 180
9.3.2 PMIPv6技术 181
9.3.3 VMIPv6技术 182
9.4 传输层管理技术 182
9.4.1 SIGMA技术 182
9.4.2 基于预测的SIGMA技术 184
9.5 潜在移动性管理技术 185
9.5.1 基于软件定义网络的移动性管理技术 185
9.5.2 基于O-RAN的移动性管理技术 185
9.6 面向高优先级用户的切换方案 186
9.6.1 系统模型 186
9.6.2 基于空时关系图的切换建模 188
9.6.3 基于SPFA算法的切换路径优化 189
9.6.4 仿真分析 189
9.7 面向大规模用户的群组切换方案 192
9.7.1 系统模型 192
9.7.2 基于马尔可夫决策过程的切换建模 194
9.7.3 基于D3QN算法的智能切换决策 196
9.7.4 仿真分析 198
本章小结 199
课后习题 200
第10章 卫星互联网路由管理 201
10.1 路由管理概述 201
10.2 需求岛路由算法 203
10.3 基于拓扑虚拟化的路由算法 204
10.3.1 基于虚拟拓扑的路由算法 205
10.3.2 基于虚拟节点的路由算法 206
10.3.3 基于跳数模型的路由算法 207
10.4 基于网络状态的路由算法 208
10.4.1 基于距离矢量的路由算法 208
10.4.2 基于连接图的路由算法 209
10.4.3 基于链路状态的路由算法 210
10.5 AI赋能的智能路由算法 210
10.5.1 基于AI的集中式路由算法 210
10.5.2 基于AI的分布式路由算法 217
本章小结 224
课后习题 224
缩略词表 225
参考文献 232
习题参考答案 236