衛星地球站國際協調的研究與分析

袁路花

（山東省無線電監測站，濟南　250011）

1　進行國際協調的必要性

近年來隨著氣象、資源、探測、減災等航天方面需求的激增，我國航天事業飛速發展，目前在軌衛星運行總量僅次于美國，排在世界第二位。國際無線電協調是無線電管理的一項重要工作。衛星在空間系統運行易受干擾，需要國際地位和保護，空間業務的管理工作必須遵守國際公認的規則、工作程序和技術準則。因此，衛星發射前需要按照國際規則進行長時間的國際協調，衛星發射后，需要按照這些條件操作空間電臺和地球站，否則，將帶來干擾問題，甚至引起國際糾紛。面對日益緊張的衛星頻率和軌道資源，為了維護我國衛星頻率和軌道資源及地球站的國際權益，避免和減少地球站與其他相關國家無線電臺（站）間的干擾，保障我國無線電業務系統的正常使用和合法權益，國家和各省（區、市）無線電管理機構相繼開展了一系列地球站國際協調與通知登記等相關工作。傳播機制，通常采用自由空間傳播；Gt（φ）為干擾源天線在干擾方位上的水平方向增益（dB），其中φ為天線主瓣在水平方向上與干擾方位的夾角；Gr（θ）為被干擾電臺在干擾方位上的水平方向增益（dB），其中θ為天線主瓣在水平方向上與干擾方位的夾角；Lr為干擾源系統內部的損耗（饋線損耗等）（dB）；Lt為被干擾源電臺系統內部的損耗（饋線損耗等）（dB）；K=10log（目標信號帶寬/干擾源帶寬）（dB）。確定干擾源后，計算出干擾源在干擾方向上的發射功率：

2　國際無線電協調工作的依據及干擾計算

國際無線電協調工作應以國際電信聯盟（ITU）《無線電規則》和《程序規則》為依據，符合我國與相關國家簽署的雙邊及多邊無線電頻率協定。在我國進行相關協調還要符合《中華人民共和國無線電管理條例》、《建立衛星通信網和設置使用地球站管理規定》、《地球站國際協調與登記管理暫行辦法》等法律法規及部門規章，在工業和信息化部無線電管理局的統一領導下進行。

以山東省為例，從地理位置來看，地球站的國際協調工作主要與韓國、日本進行協調。

在我國頻率規劃、指配的頻段內，1-30GHz微波與地球站，3.4-3.6GHz、5G與地球站，8GHz雙向設置使用的地球站之間可能存在同頻干擾。以圖1為例，韓國發起協調的衛星地球站與山東省地面微波站進行干擾計算的基本原理如圖2所示：

圖1　韓國衛星地球站國際協調區示例

圖2　干擾計算基本原理

式中，θ為微波站指向地球站的干擾鑒別角；Gt（θ）為微波站天線在偏軸θ度的發射增益。

在干擾計算中，可取傳輸損耗較少的為主要傳播機制。根據國際電聯建議書ITU-R P.452-14：

式中，I為被干擾電臺系統接收機輸入端的干擾功率（dBW）；Pt為干擾源在基準帶寬內的最大發射功率值（dBW）；Lb為電波傳播的路徑傳播損耗（dB），可根據頻段、傳播距離、路徑的幾何剖面以及地形、地物選擇合適的一種或多種

式中，Ls為視距路徑傳輸損耗（dB）；Lb?為自由空間傳輸損耗（dB）；?為頻率（GHz）；d為路徑長度（km）；γw為水汽吸收衰減系數（dB/km）；γo為氧氣吸收衰減系數（dB/km）。

圖3　干擾鑒別角示意圖

確定被干擾源的抗干擾性能，Eb/N0、G/T、C/N由基帶設備特性和通信質量（誤碼率）確定，（C/I）th、C/I（p）由鏈路特性和共用標準確定。其中，Eb/N0是接收信號的每比特能量E（功率）與接收機帶寬中每1Hz帶寬噪聲功率N0之比（dB）。（Eb為傳輸的信息率比特Ri的每比特能量）；C/N是接收機載波功率與接收機帶寬內的噪聲功率之比（通常用dB表示）；C/T是載波功率C與噪聲溫度T之比。

圖4　基帶-射頻示意圖

圖5　BER與C/N間的瀑布曲線圖

通信鏈路確定C/I：

式中，f為工作頻率，單位MHz；d為衛星到地球站的距離，單位km；θ為地球站的通信仰角；h=35786.05km，指靜止軌道衛星到地球表面的距離。

干擾準則（C/I）th采用數字系統干擾標準：

定義89%干擾來自同系統內部間，同業務同頻率，10%（-10dB或-6dB）干擾來自主要業務其他系統同業務同頻率的干擾，1%（-20dB）來自非主要業務、帶外及其他干擾。（C/I）th=C/N+10dB地球站最大允許干擾電平（采用長短期干擾標準SF.1006）：P

圖6　通信鏈路示意圖

通過上述計算得出：

式中，k為等效參考帶寬

BI為干擾源發射載波的發射帶寬，BW為被干擾源的接收帶寬。

判斷是否為有害干擾：

若I＞Imax，則干擾為有害干擾，無法共存。否則，干擾為可接受干擾，可共存。

3　近年山東衛星地球站國際協調情況

山東省位于東海前沿，海岸線近三千千米，與韓國、日本隔海相望。近十幾年，國際邊界頻率協調任務日趨繁重，每年都要完成幾座至幾十座衛星地球站的國際協調任務。山東省除手機外共有各類無線電臺站26萬余部（不含公安系統臺站）。衛星地球站的數量近年來呈下降趨勢，2009年有323座，2012年有178座，2017年有102座，包括民航C波段、Ku波段衛星網地球站，廣播電視臺、教育電視臺地球站，中國移動衛星通信網超級基站以及氣象、海洋鉆井等衛星專網地球站。減少的衛星地球站主要是銀行、證券公司等單位的衛星網絡全網撤銷，導致了地球站數量急劇下降。

2008年至今，山東省先后完成協調相鄰國家申報國際協調的衛星地球站251座，其中，韓國237座，日本14座。從近幾年的衛星地球站協調工作情況來看，韓國申報國際協調的衛星地球站涵蓋了1.5GHz-15GHz的多個頻段，協調區域已經將韓國的領土和海域全部覆蓋。

通過近幾年的工作實踐，在協調過程中判斷是否存在有害干擾，可以從以下幾個步驟來分析：

⊙ 從臺站數據庫查詢與協調發起臺站的使用頻段是否有重疊。

⊙ 用專用軟件劃出干擾源的發射協調區，看是否落在衛星地球站的干擾協調區內。

⊙ 確定干擾源的發射特性，計算出干擾鑒別角以及干擾源在干擾方向上的發射功率、等效帶寬等參數。

⊙ 確定傳播模型為視距傳輸或超視距傳輸（距離稍超過視距的傳輸路徑），對于中等長度的傳播路徑，兩種傳播機制都要考慮。

⊙ 確定被干擾源的抗干擾性能。

⊙ 得出是否存在有害干擾的結論。

衛星地球站申報國際協調、完成在國際電聯的通知登記工作，需要通過專用軟件，利用SpaceCap數據庫、GIBC協調區圖和SpacePub地球站資料共同完成一份完整的地球站協調資料，按照程序統一提交給國際電聯。自2014年起，我國已有207座衛星特定地球站向周邊相關國家發出了國際協調請求。其中有94座已完成與相關國家的國際協調，并向國際電聯提出了通知登記請求，2017年已登記進入國際電聯頻率信息登記總表（MIFR）的有56座。未來幾年衛星地球站的國際申報與協調工作是我國邊境省（區、市）無線電管理的重要工作之一。

圖7　地球站電磁兼容分析流程

圖8　地球站協調資料編撰步驟

4　開展國際協調的意義

主動開展國際協調，做好衛星地球站在國家電聯的登記工作，對于維護我國衛星頻率和軌道資源及地球站的國際地位，避免和減少地球站與其他無線電臺站的干擾具有極其重要的意義。根據國際電聯《無線電規則》的相關要求，在10.7-11.7GHz、12.2-12.75GHz、17.8-18.6GHz、19.7-20.2GHz等頻段內設置衛星固定業務對地靜止衛星系統的特定地球站須進行國際協調。對于其他頻段的衛星地球站，國家也鼓勵進行國際登記申報，以維護我國空間業務的國際合法地位和權益。

頻譜資源是有限的，在國際電聯《無線電規則》的框架下，衛星地球站履行雙邊協調程序，根據臺站“先登先占”的原則，完成協調的衛星地球站根據通知登記的時間先后，具有地位和權益的優先順序。在出現干擾或爭議情況時，完成登記方可以請求國際電聯裁決解決，尋求相關國家幫助消除干擾，在日常工作中已多次遇到這樣的案例。國際協調在國家間，尤其是邊境地區頻率指配和臺站設置中的作用，就如同一場圈地運動，在悄無聲息中劃定著各自的“勢力范圍”，是一場場沒有硝煙的戰爭。隨著全球航天科技的進步和衛星產業的發展，衛星數據傳輸業務的需求激增，各國對衛星頻率軌道資源的爭奪日趨激烈，主動開展無線電國際協調工作，確定我國衛星頻率和軌道資源及衛星地球站的合法國際地位，具有非常重要的戰略意義。■

[1]地球站國際協調與登記業務手冊.國家無線電監測中心，國家無線電頻譜管理中心，2016.

[2]王曉東.衛星地球站國際協調的問題分析和建議.數字通信世界，2012.04.