氣象衛(wèi)星地球站無線電執(zhí)照申辦的技術(shù)方法

吳小妹，胡民達(dá)，廖 俊

(廣州氣象衛(wèi)星地面站，廣州 510640)

根據(jù)《無線電臺執(zhí)照管理規(guī)定》，無線電臺執(zhí)照是合法設(shè)置、使用無線電臺(站)的法定憑證。單位或個人在設(shè)置、使用無線電臺(站)時，應(yīng)向無線電管理機(jī)構(gòu)提交書面申請和必要的技術(shù)資料，經(jīng)管理部門審查批準(zhǔn)，按照《無線電管理收費(fèi)規(guī)定》及其他國家有關(guān)規(guī)定繳納頻率占用費(fèi)并領(lǐng)取無線電臺執(zhí)照[1]6。氣象衛(wèi)星地面接收站是我國氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)的重要組成部分，主要承擔(dān)國內(nèi)外氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收處理，以及衛(wèi)星的測控任務(wù)，為合理保護(hù)臺站頻率資源的有效性，保證各項無線電業(yè)務(wù)正常運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)《無線電臺執(zhí)照管理規(guī)定》到當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會辦理電臺執(zhí)照。本文以廣州氣象衛(wèi)星地面站的地球站設(shè)置為例，闡述無線電臺執(zhí)照申辦流程、星地鏈路計算方法及型號核準(zhǔn)過程，為其他同類無線電臺站的設(shè)置和執(zhí)照的申辦提供技術(shù)參考和經(jīng)驗依據(jù)。

1 申辦流程

1.1 申辦籌備

(1)了解申辦流程。申辦執(zhí)照前應(yīng)先通過政府信息公開窗口了解新設(shè)無線電臺(站)的申辦流程，如查詢政府辦公網(wǎng)站“市經(jīng)信委窗口”或“市工業(yè)和信息化委員會官網(wǎng)”等公開網(wǎng)站。了解流程后，及時與材料審核單位建立有效溝通和聯(lián)系，便于后續(xù)材料審核意見的獲取或技術(shù)支持。

(2)理清材料清單。氣象衛(wèi)星地球站主要是利用衛(wèi)星空間電臺進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)獲取及交換的地球站，是“不屬于某個衛(wèi)星通信網(wǎng)的地球站”。根據(jù)國家工業(yè)和信息化部公布的《建立衛(wèi)星通信網(wǎng)和設(shè)置使用地球站管理規(guī)定》第十七條、第二十條，申請設(shè)置使用不屬于某個衛(wèi)星通信網(wǎng)的地球站的，應(yīng)當(dāng)提交以下材料：設(shè)置無線電臺(站)申請表、地球站技術(shù)資料申報表、地球站站址電磁環(huán)境測試報告、法人資格證明、衛(wèi)星傳輸鏈路計算材料、可使用相關(guān)衛(wèi)星頻率資源的證明材料、國家規(guī)定的開展有關(guān)業(yè)務(wù)所需提供的其他材料[2]25。

1.2 申辦步驟

(1)收集頻率批文及可使用相關(guān)衛(wèi)星頻率資源的證明材料。按照管理規(guī)定，設(shè)置不屬于某個衛(wèi)星通信網(wǎng)的衛(wèi)星地球站應(yīng)符合以下條件：擬使用的國內(nèi)空間電臺經(jīng)工業(yè)和信息化部批準(zhǔn)，并取得空間無線電臺執(zhí)照或頻率使用許可；有可利用的、由合法經(jīng)營者提供的衛(wèi)星頻率資源。申請設(shè)置氣象衛(wèi)星地球站的無線電臺(站)，應(yīng)先收集取得頻率使用許可文件，必要時可向上級單位獲取頻率批文和可使用相關(guān)衛(wèi)星頻率資源的證明材料。

(2)電磁環(huán)境測試。根據(jù)國標(biāo)GB 13615—2009《地球站電磁環(huán)境保護(hù)要求》、《建立衛(wèi)星通信網(wǎng)和設(shè)置使用地球站管理規(guī)定》和《國家無線電管理條例》的要求，設(shè)置無線電臺(站)需有能夠保證無線電臺正常使用的電磁環(huán)境，擬設(shè)置的無線電臺(站)對依法使用的其他無線電臺(站)不會產(chǎn)生有害干擾[3]。申請設(shè)置氣象衛(wèi)星地面站應(yīng)用系統(tǒng)的無線電臺(站)，需先委托具有電磁環(huán)境測試資質(zhì)單位對各地球站進(jìn)行電磁環(huán)境測試。測試過程需注意，電磁環(huán)境測試報告應(yīng)以地球站為單位，電磁環(huán)境的測試以一套天線的業(yè)務(wù)頻率范圍為依據(jù)。

(3)完成星地鏈路計算及型號核準(zhǔn)。星地鏈路計算方法及型號核準(zhǔn)工作過程將在本文的第2節(jié)“申辦關(guān)鍵技術(shù)及難點”部分進(jìn)行詳細(xì)介紹，本小節(jié)不做贅述。

(4)證書的簽領(lǐng)和繳費(fèi)。按照當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理部門要求，增加補(bǔ)充材料，歸總清單，向?qū)徍瞬块T提交電子材料。審核完成后，到政務(wù)服務(wù)中心綜合受理窗口提交紙質(zhì)材料，并領(lǐng)取辦理結(jié)果，涉及費(fèi)用繳納項目及時繳清相關(guān)費(fèi)用，完成無線電執(zhí)照證書簽領(lǐng)工作。

根據(jù)2016年新修訂發(fā)布的《中華人民共和國無線電管理條例》，無線電臺執(zhí)照有效期屆滿后需要繼續(xù)使用無線電臺(站)的，應(yīng)當(dāng)在有效期屆滿一個月前向原執(zhí)照核發(fā)機(jī)構(gòu)申請辦理無線電臺執(zhí)照延續(xù)手續(xù)申請換證[1]7，無需每年度進(jìn)行無線電臺執(zhí)照核驗。管理人員屆時應(yīng)當(dāng)留意時間，按期辦好每三年的延續(xù)手續(xù)。

2 關(guān)鍵技術(shù)及難點

2.1 星地傳輸鏈路計算

2.1.1 鏈路計算 要求驗證衛(wèi)星傳輸鏈路的可行性與合理性是通信鏈路計算的目的之一。按照《建立衛(wèi)星通信網(wǎng)和設(shè)置使用地球站管理規(guī)定》要求，衛(wèi)星傳輸鏈路計算材料應(yīng)提供計算所采用的參數(shù)和下列結(jié)果[2]27：(1)主站每個載波所需的上行等效全向輻射功率(equivalent isotropically radiated power，EIRP)或發(fā)射功率、全部載波所需的發(fā)射功率；(2)遠(yuǎn)端站(典型)每個載波所需的上行EIRP或發(fā)射功率、全部載波所需的發(fā)射功率；(3)所占用的轉(zhuǎn)發(fā)器EIRP。

2.1.2 關(guān)鍵參數(shù)及計算方法 衛(wèi)星傳輸鏈路基本組成是地球站發(fā)射機(jī)到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的上行鏈路，和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器到地球站接收機(jī)的下行鏈路。主要以12 m前饋拋物面天線單向接收氣象衛(wèi)星廣播鏈路數(shù)據(jù)為計算實例，只涉及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器到地球接收機(jī)的下行鏈路，涉及的主要參數(shù)：衛(wèi)星軌道高度、站星距離、工作頻率、衛(wèi)星發(fā)射天線功率、衛(wèi)星發(fā)射天線增益、地面站接收天線增益、自由空間的傳輸損耗、地面接收功率、接收機(jī)輸入端載噪比、接收信噪比等。

(1)天線增益G(dBi)

天線增益G是衡量天線性能的一項重要指標(biāo)，它和天線開口面積A(m2)、天線效率η(%) 、波長λ(m)有關(guān)[4]。工程上一般用天線直徑D(m)來計算天線增益G(dBi)，計算公式為:

G=10lg[η(πfD/C)2] 。

(1)

式(1)中，C(3×108m/s)為光束，f(Hz)為光磁波接收頻率。

(2)自由空間的傳輸損耗Lf(dB)

自由空間的傳輸損耗Lf(dB)是指頻率為f(GHz)的電磁波在自由空間傳播過程中，能量隨著星地作用距離R(km)[5]的增加而擴(kuò)散產(chǎn)生的損耗[6]，計算公式為：

Lf=20lgR+20lgf+92.45 。

(2)

(3)地面接收功率Pc(dBm)

接收天線接收到載波的功率Pc(dBm)計算公式為：

Pc=PEIRP-Lf-Lp-Lt-La-Lr+Gr。

(3)

式(3)中，PEIRP(dBW)為衛(wèi)星等效全向輻射功率[7]，Lp(dB)為極化損耗，Lt(dB)為天線指向損耗，La(dB)為大氣吸收損耗，Lr(dB)為降水損耗，Gr(dBi)為地面站接收天線增益。

(4)接收機(jī)輸入端載噪比C/N0(dBHz)

C/N0=PEIRP-ΔL+Gr-KT。

(4)

式(4)中，ΔL(dB)為Lp、Lt、La、Lr的總傳輸損耗總和；K(-228.6 dBW/(K·Hz))為波爾茲曼常數(shù)，T(K)為系統(tǒng)噪聲溫；KT為等效噪聲功率譜密度[8]。

(5)接收信噪比Eb/N0(dB)

Eb/N0=C/N0-10lgRS。

(5)

式(5)中，R0(dBbit/s)為數(shù)據(jù)速率，RS(Mbit/s)為調(diào)制符號速率，R0=10lgRS。

2.1.3 計算示例 以2.1.2計算方法為依據(jù)，假定用 12 m天線接收廣播頻段為8.5 GHz的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，星地通信鏈路計算結(jié)果如表1。對于其他衛(wèi)星其它波段的廣播信道鏈路計算可參照以上理論方法，根據(jù)實際情況更改表1工程數(shù)據(jù)得出計算結(jié)果。

表1 12 m天線接收某衛(wèi)星星地鏈路計算結(jié)果

由表1可知，該衛(wèi)星在軌飛行狀態(tài)下，12 m天線5°仰角接收時接收機(jī)輸入端載噪比C/N0(dBHz)為91.4 dBHz，接收信噪比Eb/N0(dB)為13.6 dB，滿足誤碼率(1e-7)要求下信道信號余量為6.4 dB。

以上計算示例，提供了衛(wèi)星及地面站設(shè)備的工作及系統(tǒng)數(shù)據(jù)，計算結(jié)果進(jìn)一步驗證了衛(wèi)星傳輸鏈路的可行性與合理性，可為無線電管理部門的審核和認(rèn)證工作提供有效依據(jù)。

2.2 發(fā)射設(shè)備型號核準(zhǔn)

2.2.1 型號核準(zhǔn) 一般工作流程根據(jù)《建立衛(wèi)星通信網(wǎng)和設(shè)置使用地球站管理規(guī)定》第十九條明確規(guī)定，設(shè)置地球站所使用的發(fā)射設(shè)備，應(yīng)當(dāng)先通過國家無線電發(fā)射設(shè)備型號核準(zhǔn)。核準(zhǔn)過程中，申請單位需在中華人民共和國工業(yè)和信息化部無線電管理局行政許可業(yè)務(wù)綜合管理平臺提交申請材料，工業(yè)和信息化部根據(jù)招投標(biāo)結(jié)果，結(jié)合申請人自主選擇意愿，委托符合資質(zhì)的承擔(dān)測試工作的檢測機(jī)構(gòu)(以下簡稱承檢機(jī)構(gòu))完成測試任務(wù)。申請人收到確定承檢機(jī)構(gòu)的有關(guān)信息后，盡快將符合規(guī)定的樣品送交承檢機(jī)構(gòu)，必要時派遣技術(shù)人員輔助并配合承檢單位完成檢測。按照2018年10月發(fā)布的最新《無線電發(fā)射設(shè)備型號核準(zhǔn)許可服務(wù)指南(詳版)》，履行申請時做出的承諾，即在承諾日期前完成無線電發(fā)射設(shè)備在中國境內(nèi)的銷售、使用，并及時提交銷售使用材料，受檢單位無需繳納檢測費(fèi)用，費(fèi)用由工業(yè)和信息化部定期與承檢機(jī)構(gòu)結(jié)算相關(guān)測試費(fèi)用[9]。型號核準(zhǔn)辦理具體工作流程參見《〈型號核準(zhǔn)證〉申辦手冊(全文版)》，或查閱國家無線電監(jiān)測中心檢測中心官網(wǎng)。

2.2.2 氣象衛(wèi)星地球站射頻單元型號核準(zhǔn) 靜止氣象衛(wèi)星地球站涉及發(fā)射設(shè)備，其上行頻率覆蓋范圍為S頻段，工業(yè)和信息化部對于氣象衛(wèi)星地面系統(tǒng)S頻段發(fā)射設(shè)備型號核準(zhǔn)并沒有規(guī)劃文件，無明確的檢測依據(jù)給型號核準(zhǔn)工作帶來了較大困難。設(shè)備型號核準(zhǔn)過程如下：(1)設(shè)備廠家向國家無線電業(yè)務(wù)受理部門提交初審材料；(2)無線電業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)受理部門審核材料，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)劃文件確定測試標(biāo)準(zhǔn)，確定受理；(3)檢測中心按照管理部門的要求對設(shè)備進(jìn)行檢測并出具檢測報告，期間設(shè)備廠家配合測試；(4)國家無線電業(yè)務(wù)受理部門匯總申報材料及設(shè)備檢測報告，出具型號核準(zhǔn)證書。整個過程需多家單位協(xié)同參與，加上S頻段發(fā)射設(shè)備型號核準(zhǔn)沒有規(guī)劃文件，無線電業(yè)務(wù)受理部門、檢測中心和設(shè)備廠家就擬檢測設(shè)備型號核準(zhǔn)名錄歸屬以及應(yīng)采用的設(shè)備測試技術(shù)方法等問題產(chǎn)生判斷偏差。為解決檢測標(biāo)準(zhǔn)適用性產(chǎn)生的一系列問題，就需核準(zhǔn)的發(fā)射設(shè)備、頻率使用批復(fù)及訴求與國家無線電管理局積極協(xié)調(diào)溝通，經(jīng)歷三次向檢測中心遞交受理資料，兩次送檢設(shè)備，四次技術(shù)檢測，尋求適用的檢測標(biāo)準(zhǔn)終于完成測試，最終取得無線電發(fā)射設(shè)備檢測報告，獲得型號核準(zhǔn)證書，為靜止氣象衛(wèi)星的無線電執(zhí)照申辦做好關(guān)鍵工作。

3 結(jié)語

無線電臺執(zhí)照是合法設(shè)置、使用無線電臺(站)的法定憑證，無線電執(zhí)照的及時申辦可合理保護(hù)臺站頻率資源的有效性，保證臺站無線電業(yè)務(wù)正常運(yùn)行。執(zhí)照申報前做好籌備工作，材料準(zhǔn)備過程中需構(gòu)建通信鏈路計算方法，完成星地鏈路計算，涉及發(fā)射設(shè)備需提前做好型號核準(zhǔn)工作，如頻率范圍在型號核準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)文件中未有明確規(guī)定，型號核準(zhǔn)過程中需與多方單位協(xié)調(diào)合作，提供支撐文件爭取獲得型號核準(zhǔn)審核單位對所申請業(yè)務(wù)的認(rèn)可，必要時提供企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為測試依據(jù)，對設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，完成型號核準(zhǔn)工作，繼而順利完成無線電執(zhí)照的申辦工作。