衛星移動地球站與衛星接收站的共用范文
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衛星移動通信是指利用衛星轉發器構成的通信鏈路，使移動體之間或移動體與固定體之間建立的通信，因此它可以看作陸地移動通信系統的延伸和擴展。衛星移動通信系統是由移動終端、衛星轉發器、地球站構成的。目前，我國即將發展建設的衛星移動通信系統以靜止星為主，體現出以下特點：星上數百個點波束設計，面向區域覆蓋。多波束對地相對靜止，多普勒頻移小，衛星和用戶皆不需要頻繁地進行波束切換。衛星天線波束能適應地面覆蓋區域的變化并保持指向，用戶移動終端的天線波束能隨用戶的移動而保持對衛星的指向，或者是全方向性天線波束。由于移動終端的小型化，其體積、重量、功耗均受限，天線尺寸外形受限于安裝的載體（如飛機、汽車、船舶），對手持終端的要求更加苛刻。由于移動終端的EIRP（等效全向輻射功率）有限，對空間段的衛星轉發器及星上天線需專門設計，并采用多點波束和大功率技術以滿足系統要求。當前國際各類衛星移動通信系統的典型特征如表3所示。
2用頻風險
1668MHz～1675MHz頻段內，MSS系統應用是“地對空”鏈路，MetSS系統則是“空對地”鏈路。盡管兩者屬于反向應用，但是由于MSS系統終端采用的都是小型全向天線，而MetSS接收站也存在方位向偏軸增益效應，因此，較大的旁瓣泄漏也會給MetSS接收站帶來潛在干擾，如圖2場景所示。因此，下面將著重討論當兩系統同頻、同時、同地域使用時，對MetSS接收站采取多大的保護距離能實現系統的兼容共用。
3兼容共用分析
3.1基礎前提靜止氣象衛星CDAS站接收1.6GHz頻段數據，數量非常有限，目前僅限于北京（116°E，40°N）。目前有4顆靜止氣象衛星回傳原始云圖數據，假設每顆星的數據都接收，北京站將架設4副天線分別對準它們。MSS移動地球站的部署一定會靠近或者位于MetSS業務區。MSS移動地球站對MetSS地球站的影響與地球站水平方向的天線增益密切相關。計算MetSS地球站的保護距離時，應考慮最惡劣情況，即地球站周圍的全部方位角無任何附加保護，MSS移動地球站沿水平方向的傳播僅受到地面視距傳播的損耗。
3.2分析計算根據衛星氣象系統CDAS站的性能指標要求，計算出CDAS站的集總干擾門限值（見表4）；依據該門限值反推MSS終端與CDAS站之間的保護距離。集總干擾門限I0根據ITU建議書SA.1163，GEOMetSSCDAS站的干擾保護標準采用下面的公式進行計算。當MSS終端處于CDAS站不同的方位向時，CDAS站水平方向天線增益大小不同，對干擾攝入的貢獻不同，因此，干擾保護距離也會不同。可以預測，CDAS站水平天線增益大的方向，保護距離大；水平天線增益小的方向，保護距離小。因此，接下來計算CDAS站水平方向的天線增益。水平方向偏軸角j的計算圍繞地球站的實際水平線方向上的地球站增益分量是天線主波束軸和所考慮的水平線方向之間的角距（即水平方向的偏軸角）的函數，而角距又是某個方位向a的函數?？梢园凑障率鱿盗泄剑鸩酵茖С鼋蔷鄇(a)的表達式。式中：z：地球站緯度（北緯為正，南緯為負）；d：地球站和空間電臺之間的經度差；i：星下點緯度（北緯為正，南緯為負）；ys(i,d)：地球站與星下點間的大圓弧；as(i,d)：從地球站方向觀察的空間電臺方位角；es(i,d)：從地球站方向觀察的空間電臺仰角；j(a,i,d)：當主波束被引導至星下點的緯度為I、經度差為d的空間電臺時，所考慮的主波束軸及與方位角a相對應的水平方向之間的角；a：相關方向的方位角；eh：相關方位角a的水平線仰角；j(a)：相關方位角a上水平增益計算中將被使用的角；K：軌道半徑和地球半徑之比，其中對地靜止軌道假定為6.62。上述所有的圓弧均用度表示。地球站指向衛星時的方位角、仰角以及站星距的計算（見表5），還可以采用下面的公式。假設地球站天線工作時的方位角φa和仰角φe，地球站A的經度和緯度分別是φ1和θ1，靜止衛星P的星下點P’的經度和緯度分別是φ2和0，經度差為φ=φ2-φ1，緯度差為θ1-0=θ1，則可以推導出如下關系。根據上述水平方向偏軸角j(a)（角距）的計算公式，可以計算出北京站接收FY-2C/2D/2E/2F四顆衛星情況下，地球站天線水平方向上、不同方位向的偏軸角大小。地球站水平方向天線增益計算算出偏軸角j(a)后，可以根據地球站方向圖函數，求出方位向的水平增益。對于氣象的CDAS站，主站天線一般在18.5m或者20m，D/λ≥100，滿足下列關系。MSS終端傳播損耗按照電聯建議書P.452中的凈空視距傳播模型，計算MSS移動終端水平方向上干擾的傳輸損耗值。由自由空間傳播和大氣氣體衰減引起的基本傳輸損耗。CDAS站面對來自MSS終端長期干擾時的保護區域圖如圖3。CDAS站位于圖的中心位置，不同層表示不同的保護距離，以km表示；順時針方向標注的數字表示方位角，以度表示；不同顏色區域表示接收不同衛星數據時的保護區。由于CDAS站通常會同時接收四顆衛星數據，因此，應以最惡劣情況為主（接收FY-2D時CDAS站的保護區域最大），即CDAS站周邊藍色區域范圍內不能布置MSS移動終端。CDAS站面對來自MSS終端短期干擾時的保護區域圖見圖4。對于短期干擾，假設CDAS站位于圖的中心位置，則CDAS站周邊藍色區域范圍內不能布置MSS移動終端。
4結論
鑒于CDAS站（北京）要同時接收多顆衛星的原始云圖，因此保護距離需考慮這幾種接收狀態下的最大值，即對于長期干擾（時間概率20%）的情況，方位向90°～180°范圍內CDAS站與MSS終端之間的保護距離約為58.92km，其他方位向的保護距離約為41.72km；對于短期干擾（時間概率0.025%）的情況，方位向90°～180°范圍內CDAS站與MSS終端之間的保護距離約為19.28km，其他方位向的保護距離約為13.65km。
作者：韓朝暉段國力穆旭成張鵬單位：61226部隊
