25.5-27GHz頻段衛星地球探測業務數傳接收站隔離保護方法淺析

顧 娜，田 偉，林 源

（國家無線電頻譜管理研究所，西安 710061）

1 研究背景

在國際移動通信（IMT）系統飛速發展的大背景下，為了滿足IMT系統的頻譜需求，在世界無線電大會（WRC-15）及大會籌備會議（CPM19-1）上確立了議題1.13，旨在從24.25-86GHz頻段范圍的11 個子頻段內為未來國際移動通信（IMT）系統發展尋求可用的頻譜資源。

在1.13議題候選的25.5-27GHz頻段，主要包括衛星間業務（ISS）、衛星地球探測業務（EESS）、空間研究業務（SRS）以及衛星標準頻率和時間信號等四種空間業務類型。其中SRS（空對地）已部署探月系統，EESS（空對地）有我國氣象等多個系列衛星的數傳接收站，后續還將有更多的系統規劃部署，這些應用對國家安全和發展具有重大的戰略意義?？紤]到IMT系統部署范圍廣，用戶數量巨大，如果在相關頻段部署地面IMT系統，將會對關鍵衛星系統的用頻安全產生嚴重的潛在影響。因此需要在該頻段開展深入的技術分析和規則研究。

本文主要分析了相對惡劣情況下，25.5-27GHz 頻段單個IMT基站對EESS數傳接收站的干擾情況，采用劃定保護距離的方法，實現對現有及規劃數傳接收站的充分保護。

2 干擾場景

目前，25.5-27GHz頻段內的EESS數傳接收站主要包括固定站和車載站兩類，其中固定站主要為北京站、喀什站和佳木斯站，車載站的數量若干。

25.5 -27GHz頻段的數傳接收站不僅接收靜止軌道（GSO）衛星的數據，也接收從非靜止軌道衛星下傳的數據?？紤]到星地幾百至近四萬千米的傳輸距離，信號損耗很大，到達衛星地球站的接收信號非常微弱，鏈路比較敏感，受干擾的可能性也大大增加。根據國際電聯ITU-R P.2108建議書[1]，在計算IMT基站集總干擾時，需根據基站的地域百分比疊加由于地形、建筑物等造成的遮擋損耗，即clutter loss，從而完全忽略了IMT基站到數傳接收站之間無遮擋的直射路徑情況。事實上，無遮擋直射路徑并非絕對不存在，而是出現概率很小，我們將單個IMT基站到數傳接收站之間無遮擋的直射路徑定義為相對惡劣場景，本文重點分析相對惡劣場景下，單個IMT基站對GSO衛星數傳接收站的干擾情況，如圖1所示。

3 系統特性

系統參數分為GSO衛星數傳接收站參數、GSO 衛星系統參數和相應的鏈路設置參數。

3.1 EESS系統特性參數

在國際電聯7B工作組（WP7B）提供給TG5/1 任務組的聯絡函（5-1/28）中，指出在開展1.13議題IMT與EESS之間兼容性分析時，EESS和GSO系統的特性參數可參考WP7B正在制定的研究報告ITU-R SA.[EESS-METSAT CHAR][2]。我國EESS數傳接收站既包括固定站，也包括車載站，本文參考已在國際電聯注冊的地球站信息，選取北京、喀什和佳木斯站作為研究對象。表1是本文兼容性分析選用的GSO衛星系統及其地面數傳接收站特性參數。

圖1 單個IMT基站對GSO衛星數傳接收站的干擾情況

表1 兼容性分析中選用的GSO衛星和EESS地球站特性參數

其中，EESS數傳接收站的天線口徑在3米到7.3 米之間，本文選擇的天線口徑是6m，且始終指向GSO衛星。IMT基站天線主瓣水平方向指向EESS 地球站，垂直方向固定機械下傾角-10度，電子下傾角在0-15度的范圍內隨機變化，因仿真考慮相對惡劣情況，參考歐空局（ESA）的仿真設置[5]，IMT基站下傾角在-2至-3度范圍內隨機取值。

3.2 干擾保護標準

根據ITU-R SA 1160建議書[6]，EESS靜止軌道衛星空對地數據傳輸鏈路的干擾保護標準如表2所示。

表2 GSO EESS系統的干擾保護標準

3.3 IMT系統特性參數

根據ITU-R M.2101建議書[7]，仿真過程中IMT 基站的參數設置如表3所示。

表3 IMT基站參數設置

3.4 傳播模型

基站地面鏈路傳播模型選擇ITU-R P.452[8]和大氣損耗模型ITU-R P.676[9]，不考慮clutter loss。星地鏈路傳播模型采用自由空間模型ITU-R P.525[10]、大氣損耗模型ITU-R P.676和雨衰模型ITU-R P.618[11]。

4 分析方法

以IMT基站發射鏈路為干擾鏈路，以GSO衛星對EESS地球站的下行鏈路為被干擾鏈路，分析EESS數傳接收鏈路受IMT基站的單入干擾情況。

采用Visualyse軟件中的Area Analysis工具，以某一固定位置的EESS數傳接收站為分析對象，考慮在其周邊區域即“Area Analysis”區域內存在惟一IMT基站，通過遍歷IMT基站的位置，對應計算在不同位置時，IMT基站對EESS數傳接收站的干擾強度，繪出滿足EESS數傳接收站干擾保護門限的區域邊界，取該邊界到EESS數傳接收站的最遠距離為保護距離。

圖2 單入干擾分析場景（采用Area Analysis分析工具）

在該保護距離內，任一滿足直射路徑的IMT基站對EESS數傳接收站的干擾都是不可容忍的。其中，計算IMT基站對EESS數傳接收站的干擾強度時，考慮最惡劣情況，即基站主瓣水平方向指向EESS數傳接收站，且無clutter loss的直射路徑情況。

5 分析結論

根據仿真結果，分別得出北京、佳木斯和喀什數傳接收站的保護距離如表4所示。

6 結束語

綜上，根據衛星數傳接收站的地理位置和系統參數，通過劃定相應的隔離保護距離，可實現在25.5-27GHz頻段內EESS數傳接收站與IMT系統的共存。■

圖4 區域分析結果——佳木斯站（長期干擾保護標準（A），短期干擾保護標準（B））

圖5 區域分析結果——喀什站（長期干擾保護標準（A），短期干擾保護標準（B））

表4 EESS數傳接收站的保護距離