衛(wèi)星移動(dòng)地球站與衛(wèi)星接收站的共用范文
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衛(wèi)星移動(dòng)通信是指利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器構(gòu)成的通信鏈路，使移動(dòng)體之間或移動(dòng)體與固定體之間建立的通信，因此它可以看作陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)的延伸和擴(kuò)展。衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)是由移動(dòng)終端、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、地球站構(gòu)成的。目前，我國(guó)即將發(fā)展建設(shè)的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)以靜止星為主，體現(xiàn)出以下特點(diǎn)：星上數(shù)百個(gè)點(diǎn)波束設(shè)計(jì)，面向區(qū)域覆蓋。多波束對(duì)地相對(duì)靜止，多普勒頻移小，衛(wèi)星和用戶皆不需要頻繁地進(jìn)行波束切換。衛(wèi)星天線波束能適應(yīng)地面覆蓋區(qū)域的變化并保持指向，用戶移動(dòng)終端的天線波束能隨用戶的移動(dòng)而保持對(duì)衛(wèi)星的指向，或者是全方向性天線波束。由于移動(dòng)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(jī)、汽車、船舶），對(duì)手持終端的要求更加苛刻。由于移動(dòng)終端的EIRP（等效全向輻射功率）有限，對(duì)空間段的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器及星上天線需專門設(shè)計(jì)，并采用多點(diǎn)波束和大功率技術(shù)以滿足系統(tǒng)要求。當(dāng)前國(guó)際各類衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的典型特征如表3所示。
2用頻風(fēng)險(xiǎn)
1668MHz～1675MHz頻段內(nèi)，MSS系統(tǒng)應(yīng)用是“地對(duì)空”鏈路，MetSS系統(tǒng)則是“空對(duì)地”鏈路。盡管兩者屬于反向應(yīng)用，但是由于MSS系統(tǒng)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(yīng)，因此，較大的旁瓣泄漏也會(huì)給MetSS接收站帶來潛在干擾，如圖2場(chǎng)景所示。因此，下面將著重討論當(dāng)兩系統(tǒng)同頻、同時(shí)、同地域使用時(shí)，對(duì)MetSS接收站采取多大的保護(hù)距離能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的兼容共用。
3兼容共用分析
3.1基礎(chǔ)前提靜止氣象衛(wèi)星CDAS站接收1.6GHz頻段數(shù)據(jù)，數(shù)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(wèi)星回傳原始云圖數(shù)據(jù)，假設(shè)每顆星的數(shù)據(jù)都接收，北京站將架設(shè)4副天線分別對(duì)準(zhǔn)它們。MSS移動(dòng)地球站的部署一定會(huì)靠近或者位于MetSS業(yè)務(wù)區(qū)。MSS移動(dòng)地球站對(duì)MetSS地球站的影響與地球站水平方向的天線增益密切相關(guān)。計(jì)算MetSS地球站的保護(hù)距離時(shí)，應(yīng)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(hù)，MSS移動(dòng)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(jì)算根據(jù)衛(wèi)星氣象系統(tǒng)CDAS站的性能指標(biāo)要求，計(jì)算出CDAS站的集總干擾門限值（見表4）；依據(jù)該門限值反推MSS終端與CDAS站之間的保護(hù)距離。集總干擾門限I0根據(jù)ITU建議書SA.1163，GEOMetSSCDAS站的干擾保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)采用下面的公式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)MSS終端處于CDAS站不同的方位向時(shí)，CDAS站水平方向天線增益大小不同，對(duì)干擾攝入的貢獻(xiàn)不同，因此，干擾保護(hù)距離也會(huì)不同?？梢灶A(yù)測(cè)，CDAS站水平天線增益大的方向，保護(hù)距離大；水平天線增益小的方向，保護(hù)距離小。因此，接下來計(jì)算CDAS站水平方向的天線增益。水平方向偏軸角j的計(jì)算圍繞地球站的實(shí)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(shù)，而角距又是某個(gè)方位向a的函數(shù)?？梢园凑障率鱿盗泄剑鸩酵茖?dǎo)出角距j(a)的表達(dá)式。式中：z：地球站緯度（北緯為正，南緯為負(fù)）；d：地球站和空間電臺(tái)之間的經(jīng)度差；i：星下點(diǎn)緯度（北緯為正，南緯為負(fù)）；ys(i,d)：地球站與星下點(diǎn)間的大圓??；as(i,d)：從地球站方向觀察的空間電臺(tái)方位角；es(i,d)：從地球站方向觀察的空間電臺(tái)仰角；j(a,i,d)：當(dāng)主波束被引導(dǎo)至星下點(diǎn)的緯度為I、經(jīng)度差為d的空間電臺(tái)時(shí)，所考慮的主波束軸及與方位角a相對(duì)應(yīng)的水平方向之間的角；a：相關(guān)方向的方位角；eh：相關(guān)方位角a的水平線仰角；j(a)：相關(guān)方位角a上水平增益計(jì)算中將被使用的角；K：軌道半徑和地球半徑之比，其中對(duì)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(wèi)星時(shí)的方位角、仰角以及站星距的計(jì)算（見表5），還可以采用下面的公式。假設(shè)地球站天線工作時(shí)的方位角φa和仰角φe，地球站A的經(jīng)度和緯度分別是φ1和θ1，靜止衛(wèi)星P的星下點(diǎn)P’的經(jīng)度和緯度分別是φ2和0，經(jīng)度差為φ=φ2-φ1，緯度差為θ1-0=θ1，則可以推導(dǎo)出如下關(guān)系。根據(jù)上述水平方向偏軸角j(a)（角距）的計(jì)算公式，可以計(jì)算出北京站接收FY-2C/2D/2E/2F四顆衛(wèi)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(jì)算算出偏軸角j(a)后，可以根據(jù)地球站方向圖函數(shù)，求出方位向的水平增益。對(duì)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(guān)系。MSS終端傳播損耗按照電聯(lián)建議書P.452中的凈空視距傳播模型，計(jì)算MSS移動(dòng)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(duì)來自MSS終端長(zhǎng)期干擾時(shí)的保護(hù)區(qū)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(hù)距離，以km表示；順時(shí)針方向標(biāo)注的數(shù)字表示方位角，以度表示；不同顏色區(qū)域表示接收不同衛(wèi)星數(shù)據(jù)時(shí)的保護(hù)區(qū)。由于CDAS站通常會(huì)同時(shí)接收四顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)，因此，應(yīng)以最惡劣情況為主（接收FY-2D時(shí)CDAS站的保護(hù)區(qū)域最大），即CDAS站周邊藍(lán)色區(qū)域范圍內(nèi)不能布置MSS移動(dòng)終端。CDAS站面對(duì)來自MSS終端短期干擾時(shí)的保護(hù)區(qū)域圖見圖4。對(duì)于短期干擾，假設(shè)CDAS站位于圖的中心位置，則CDAS站周邊藍(lán)色區(qū)域范圍內(nèi)不能布置MSS移動(dòng)終端。
4結(jié)論
鑒于CDAS站（北京）要同時(shí)接收多顆衛(wèi)星的原始云圖，因此保護(hù)距離需考慮這幾種接收狀態(tài)下的最大值，即對(duì)于長(zhǎng)期干擾（時(shí)間概率20%）的情況，方位向90°～180°范圍內(nèi)CDAS站與MSS終端之間的保護(hù)距離約為58.92km，其他方位向的保護(hù)距離約為41.72km；對(duì)于短期干擾（時(shí)間概率0.025%）的情況，方位向90°～180°范圍內(nèi)CDAS站與MSS終端之間的保護(hù)距離約為19.28km，其他方位向的保護(hù)距離約為13.65km。
作者：韓朝暉段國(guó)力穆旭成張鵬單位：61226部隊(duì)
