卫星移动地球站与卫星接收站的共用范文

1卫星移动通信系统特征

卫星移动通信是指利用卫星转发器构成的通信链路，使移动体之间或移动体与固定体之间建立的通信，因此它可以看作陆地移动通信系统的延伸和扩展。卫星移动通信系统是由移动终端、卫星转发器、地球站构成的。目前，我国即将发展建设的卫星移动通信系统以静止星为主，体现出以下特点：星上数百个点波束设计，面向区域覆盖。多波束对地相对静止，多普勒频移小，卫星和用户皆不需要频繁地进行波束切换。卫星天线波束能适应地面覆盖区域的变化并保持指向，用户移动终端的天线波束能随用户的移动而保持对卫星的指向，或者是全方向性天线波束。由于移动终端的小型化，其体积、重量、功耗均受限，天线尺寸外形受限于安装的载体（如飞机、汽车、船舶），对手持终端的要求更加苛刻。由于移动终端的EIRP（等效全向辐射功率）有限，对空间段的卫星转发器及星上天线需专门设计，并采用多点波束和大功率技术以满足系统要求。当前国际各类卫星移动通信系统的典型特征如表3所示。

2用频风险

1668MHz～1675MHz频段内，MSS系统应用是“地对空”链路，MetSS系统则是“空对地”链路。尽管两者属于反向应用，但是由于MSS系统终端采用的都是小型全向天线，而MetSS接收站也存在方位向偏轴增益效应，因此，较大的旁瓣泄漏也会给MetSS接收站带来潜在干扰，如图2场景所示。因此，下面将着重讨论当两系统同频、同时、同地域使用时，对MetSS接收站采取多大的保护距离能实现系统的兼容共用。

3兼容共用分析

3.1基础前提静止气象卫星CDAS站接收1.6GHz频段数据，数量非常有限，目前仅限于北京（116°E，40°N）。目前有4颗静止气象卫星回传原始云图数据，假设每颗星的数据都接收，北京站将架设4副天线分别对准它们。MSS移动地球站的部署一定会靠近或者位于MetSS业务区。MSS移动地球站对MetSS地球站的影响与地球站水平方向的天线增益密切相关。计算MetSS地球站的保护距离时，应考虑最恶劣情况，即地球站周围的全部方位角无任何附加保护，MSS移动地球站沿水平方向的传播仅受到地面视距传播的损耗。

3.2分析计算根据卫星气象系统CDAS站的性能指标要求，计算出CDAS站的集总干扰门限值（见表4）；依据该门限值反推MSS终端与CDAS站之间的保护距离。集总干扰门限I0根据ITU建议书SA.1163，GEOMetSSCDAS站的干扰保护标准采用下面的公式进行计算。当MSS终端处于CDAS站不同的方位向时，CDAS站水平方向天线增益大小不同，对干扰摄入的贡献不同，因此，干扰保护距离也会不同。可以预测，CDAS站水平天线增益大的方向，保护距离大；水平天线增益小的方向，保护距离小。因此，接下来计算CDAS站水平方向的天线增益。水平方向偏轴角j的计算围绕地球站的实际水平线方向上的地球站增益分量是天线主波束轴和所考虑的水平线方向之间的角距（即水平方向的偏轴角）的函数，而角距又是某个方位向a的函数。可以按照下述系列公式，逐步推导出角距j(a)的表达式。式中：z：地球站纬度（北纬为正，南纬为负）；d：地球站和空间电台之间的经度差；i：星下点纬度（北纬为正，南纬为负）；ys(i,d)：地球站与星下点间的大圆弧；as(i,d)：从地球站方向观察的空间电台方位角；es(i,d)：从地球站方向观察的空间电台仰角；j(a,i,d)：当主波束被引导至星下点的纬度为I、经度差为d的空间电台时，所考虑的主波束轴及与方位角a相对应的水平方向之间的角；a：相关方向的方位角；eh：相关方位角a的水平线仰角；j(a)：相关方位角a上水平增益计算中将被使用的角；K：轨道半径和地球半径之比，其中对地静止轨道假定为6.62。上述所有的圆弧均用度表示。地球站指向卫星时的方位角、仰角以及站星距的计算（见表5），还可以采用下面的公式。假设地球站天线工作时的方位角φa和仰角φe，地球站A的经度和纬度分别是φ1和θ1，静止卫星P的星下点P’的经度和纬度分别是φ2和0，经度差为φ=φ2-φ1，纬度差为θ1-0=θ1，则可以推导出如下关系。根据上述水平方向偏轴角j(a)（角距）的计算公式，可以计算出北京站接收FY-2C/2D/2E/2F四颗卫星情况下，地球站天线水平方向上、不同方位向的偏轴角大小。地球站水平方向天线增益计算算出偏轴角j(a)后，可以根据地球站方向图函数，求出方位向的水平增益。对于气象的CDAS站，主站天线一般在18.5m或者20m，D/λ≥100，满足下列关系。MSS终端传播损耗按照电联建议书P.452中的净空视距传播模型，计算MSS移动终端水平方向上干扰的传输损耗值。由自由空间传播和大气气体衰减引起的基本传输损耗。CDAS站面对来自MSS终端长期干扰时的保护区域图如图3。CDAS站位于图的中心位置，不同层表示不同的保护距离，以km表示；顺时针方向标注的数字表示方位角，以度表示；不同颜色区域表示接收不同卫星数据时的保护区。由于CDAS站通常会同时接收四颗卫星数据，因此，应以最恶劣情况为主（接收FY-2D时CDAS站的保护区域最大），即CDAS站周边蓝色区域范围内不能布置MSS移动终端。CDAS站面对来自MSS终端短期干扰时的保护区域图见图4。对于短期干扰，假设CDAS站位于图的中心位置，则CDAS站周边蓝色区域范围内不能布置MSS移动终端。

4结论

鉴于CDAS站（北京）要同时接收多颗卫星的原始云图，因此保护距离需考虑这几种接收状态下的最大值，即对于长期干扰（时间概率20%）的情况，方位向90°～180°范围内CDAS站与MSS终端之间的保护距离约为58.92km，其他方位向的保护距离约为41.72km；对于短期干扰（时间概率0.025%）的情况，方位向90°～180°范围内CDAS站与MSS终端之间的保护距离约为19.28km，其他方位向的保护距离约为13.65km。

作者：韩朝晖段国力穆旭成张鹏单位：61226部队