GEO與NGEO衛(wèi)星頻譜共存干擾抑制技術(shù)（二）

曾昱祺，楊夏青

（國家無線電監(jiān)測中心，北京 100037）

GEO與NGEO衛(wèi)星頻譜共存干擾抑制技術(shù)（二）

曾昱祺，楊夏青

（國家無線電監(jiān)測中心，北京 100037）

（接7月刊）

（2）GEO繞避應(yīng)基于其與NGEO衛(wèi)星之間的分離角。當(dāng)?shù)厍蛏先我庖稽c(diǎn)觀察到GEO的弧線軌道與一個NGEO衛(wèi)星系統(tǒng)角度間隔小于某一特定角度時，NGEO系統(tǒng)可以關(guān)閉其主波束，來使GEO完成其繞避策略。

（3）多顆衛(wèi)星。這意味著為避免干擾，選擇另一顆衛(wèi)星進(jìn)行切換。使用多顆衛(wèi)星可以被視為一種抑制技術(shù)，一旦共線的情況發(fā)生，以切換至替代衛(wèi)星的方式來避免主波束對主波束的干擾。

（4）不以切換衛(wèi)星的方式進(jìn)行避免。為了避免切換至另一個衛(wèi)星，對于NGEO FSS衛(wèi)星來說，另一個選項(xiàng)是關(guān)閉傳輸，這意味著當(dāng)共線情形出現(xiàn)時，需要接受信號覆蓋中斷或損失的代價(jià)。

（5）衛(wèi)星選擇算法。通過已知的NGEO FSS系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種衛(wèi)星選擇算法，可能會提高該系統(tǒng)和其他NGEO，GEO系統(tǒng)的兼容能力。一般來說，地面站在與被觀測衛(wèi)星通信時仰角是最大的，如果一個系統(tǒng)選擇了一顆相對于其他NGEO FSS衛(wèi)星角度差最大的衛(wèi)星，那么以增加復(fù)雜性和/或提高系統(tǒng)容量為代價(jià)，就可以改善系統(tǒng)的共享情況。

（6）衛(wèi)星天線旁瓣。當(dāng)NGEO衛(wèi)星服務(wù)于不同的區(qū)域時，NGEO FSS衛(wèi)星使用低旁瓣天線可能會降低共線時來回于GEO地面站天線的主波束的干擾。

（7）地面站天線旁瓣。在NGEO地面終端上行鏈路時使用低旁瓣天線會降低對GEO衛(wèi)星系統(tǒng)的干擾，并且這也允許了更小的避讓角。

（8）頻率渠道化。頻率渠道化是指將可用頻帶分為更小的頻帶的過程。在這個方案中，每個子信道可以被分配給不同的波束，以保證最近的同頻波束在空間上是分離的，以提高載波干擾比（C/I）水平。

2 GEO與NGEO系統(tǒng)的頻率共享研究

GEO衛(wèi)星運(yùn)行在地球赤道上方的圓形軌道上，它們與地球表面保持相對位置不變，然而NGEO衛(wèi)星的高度和位置經(jīng)常會有變化。通常來說，如果共頻譜的兩方中沒有一方探索出一種抑制干擾的方法，這種共頻譜在技術(shù)上是不能被接受的。因此，不同的頻帶被分配給不同的主要業(yè)務(wù)衛(wèi)星。在這個背景下，ITU的WRC-95號規(guī)則將18.8-19.3GHz的下行頻帶和28.6-29.1GHz的上行頻帶分給了同等重要的GEO和NGEO FSS衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。

在GEO衛(wèi)星系統(tǒng)中，以地球表面為參考系，上行和下行的傳輸距離是相對固定的，這種情況下，GEO網(wǎng)絡(luò)和另一個GEO網(wǎng)絡(luò)的干擾路徑是確定的。通常來說，GEO FSS網(wǎng)絡(luò)是以如下的規(guī)則設(shè)計(jì)的：相距3°的衛(wèi)星可以重復(fù)利用同一頻率。根據(jù)ITU-R準(zhǔn)則，與地球靜止軌道圓形軌道傾角小于5°的可以被視為準(zhǔn)靜止軌道[20]，在這條軌道，信號和他們之間的干擾路徑的變化可能會很小，以至于當(dāng)頻率共用時對系統(tǒng)沒有明顯的影響。然而，LEO和MEO衛(wèi)星相對于地球表面隨時間變化很快。例如，高度1,000km的衛(wèi)星的角速度是3.42°/min，而GEO衛(wèi)星的角速度和地球的自轉(zhuǎn)速度一致，為0.25°/min。

在重復(fù)使用GEO和NGEO網(wǎng)絡(luò)頻譜時，可以考慮正向和逆向的[21]。正向的情況下，GEO和NGEO鏈路共享同頻的上行和下行，而在逆向模式中是相反的（即一方上行頻率與另一方下行頻率重疊）。在正向中，如下干擾路徑是存在的：

⊙ NGEO站對GEO衛(wèi)星的干擾。

⊙ NGEO衛(wèi)星對GEO地面站的干擾。

⊙ GEO地面站對NGEO衛(wèi)星的干擾。

⊙ GEO衛(wèi)星對NGEO站的干擾。

⊙ NGEO站對另一個NGEO衛(wèi)星的干擾。

⊙ NGEO衛(wèi)星對另一個NGEO站的干擾。

類似的，逆向干擾情境中，如下的干擾路徑是存在的[21]：

⊙ NGEO衛(wèi)星對GEO衛(wèi)星的干擾。

⊙ NGEO站對GEO地面站的干擾。

⊙ GEO衛(wèi)星對NGEO衛(wèi)星的干擾。

⊙ GEO地面站對NGEO站的干擾。

⊙ NGEO地面站對另一個NGEO地面站的干擾。

⊙ NGEO衛(wèi)星對另一個MGEO衛(wèi)星的影響。

當(dāng)NGEO衛(wèi)星出現(xiàn)在GEO衛(wèi)星和GEO地面站的連線上時，干擾較強(qiáng)[20]。一個地面站可能會在GEO和NGEO的連線上，地面站可能會通過其主波束接收或者產(chǎn)生干擾，這種干擾可能會被認(rèn)為是共線干擾。如果它是一個GEO網(wǎng)絡(luò)站的話，會受到NGEO衛(wèi)星的干擾，并且干擾NGEO衛(wèi)星；如果它是一個NGEO網(wǎng)絡(luò)站，它會受到GEO衛(wèi)星的干擾，并且干擾GEO衛(wèi)星。對于其他GEO和NGEO衛(wèi)星系統(tǒng)的地面站而言，干擾通過其地面站天線旁瓣進(jìn)入或者發(fā)出。在這種情況下，地面站干擾或受干擾的程度取決于天線旁瓣的水平。盡管上文提到的共線干擾情況可能在正向共享的情況下產(chǎn)生，但是這種干擾對于逆向干擾的情況不會發(fā)生。在文獻(xiàn)[20]的方法被用來保護(hù)GEO衛(wèi)星不受共線干擾：

⊙ 設(shè)計(jì)一種NGEO饋線鏈路的模式，允許停止工作的百分比在合理的限制范圍內(nèi)。

⊙ 一旦NGEO衛(wèi)星移動至其天線軸和GEO的夾角在一個給定范圍內(nèi)時，關(guān)閉其傳輸。

⊙ 在FSS專用頻帶內(nèi)，為NGEO饋線鏈路劃分專用頻段。

⊙ 使用逆向模式。

3 GEO與MEO衛(wèi)星的頻率共存

根據(jù)ITU《無線電規(guī)則》No.5.23A規(guī)定，NGEO衛(wèi)星系統(tǒng)可以在注意有效功率通量密度限制的情況下使用17.8-18.6GHz，19.7-20.2GHz，27.5-28.6GHz，以保護(hù)GEO系統(tǒng)。應(yīng)該注意的是，相鄰的18.8GHz-19.3GHz頻段和28.6-29.1GHz已經(jīng)被分配給GEO衛(wèi)星，通過合理的頻率共用技術(shù)，這些頻帶可以被GEO和NGEO衛(wèi)星共享，來提高衛(wèi)星系統(tǒng)的頻譜利用率。

3.1 下行共存分析

在這種情況下，我們考慮正向前向模式，如圖1所示：有兩條干擾路徑，從GEO衛(wèi)星到NGEO地面站和從NGEO衛(wèi)星到GEO地面站，我們考慮GEO衛(wèi)星正在工作，而NGEO衛(wèi)星鏈路將要部署在相同的頻率上。在這種情況下，在做NGEO鏈路的鏈路預(yù)算應(yīng)該已經(jīng)考慮了GEO對NGEO的干擾，因此，我們只需考慮NGEO對于GEO地面站的干擾，為了使問題變得簡單，我們考慮一個單獨(dú)的NGEO衛(wèi)星，工作在與GEO衛(wèi)星相同的頻率上。

3.1.1 問題提出

在下行鏈路，我們考慮解決如下問題：

⊙ NGEO衛(wèi)星的下行傳輸可能會對GEO接收機(jī)產(chǎn)生干擾，干擾與噪聲的比值為I/N，該值不應(yīng)該超過可以承受的I/N。

⊙ NGEO衛(wèi)星鏈路總速率應(yīng)該足夠滿足QoS，NGEO衛(wèi)星提高發(fā)射功率會提高NGEO鏈路性能，但是它可能會干擾在相同頻率的GEO鏈路。

⊙ NGEO衛(wèi)星的星載單元的功率是受限的，因此，在滿足上兩個條件的情況下有必要最小化傳輸功率。

3.1.2 在下行鏈路提出功率控制

設(shè)NGEO衛(wèi)星的傳輸功率為Ptns，傳輸帶寬是W，θ1和θ2分別為發(fā)射端和接收端的離軸角，如圖1所示。Gtns為NGEO的發(fā)射天線的增益，Grne是NGEO地面站的接收增益。應(yīng)該指出的是，增益是關(guān)于離軸角的函數(shù)，其最大值在軸處。也就是說，Gtns(0)是發(fā)射增益的最大值，Grne(0)是接收增益的最大值，dnn和dgn分別代表NGEO衛(wèi)星和NGEO地面站的距離以及GEO衛(wèi)星和NGEO地面站的距離。如圖1所示。

圖1 GEO與NGEO網(wǎng)絡(luò)共存時工作鏈路與干擾鏈路

（未完待續(xù)）

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.08.011

TN927 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：B

1672-7274（2016）08-0040-02