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(hù)皆不需要頻繁地進(jìn)行波束切換。衛(wèi)星天線(xiàn)波束能適應(yīng)地面覆蓋區(qū)域的變化并保持指向，用戶(hù)移動(dòng)終端的天線(xiàn)波束能隨用戶(hù)的移動(dòng)而保持對(duì)衛(wèi)星的指向，或者是全方向性天線(xiàn)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(xiàn)尺寸外形受限于安裝的載體（如飛機(jī)、汽車(chē)、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(xiàn)需專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，并采用多點(diǎn)波束和大功率技術(shù)以滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。當(dāng)前國(guó)際各類(lèi)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(xiàn)，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(lái)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(xiàn)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(xiàn)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?lèi)毫忧闆r，即地球站周?chē)娜糠轿唤菬o(wú)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(mén)限值（見(jiàn)表4）；依據(jù)該門(mén)限值反推MSS終端與CDAS站之間的保護(hù)距離。集總干擾門(mén)限I0根據(jù)ITU建議書(shū)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(xiàn)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。可以預(yù)測(cè)，CDAS站水平天線(xiàn)增益大的方向，保護(hù)距離大；水平天線(xiàn)增益小的方向，保護(hù)距離小。因此，接下來(lái)計(jì)算CDAS站水平方向的天線(xiàn)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(xiàn)方向上的地球站增益分量是天線(xiàn)主波束軸和所考慮的水平線(xiàn)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)。可以按照下述系列公式，逐步推導(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)間的大圓弧；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(xiàn)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(jiàn)表5），還可以采用下面的公式。假設(shè)地球站天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)一般在18.5m或者20m，D/λ≥100，滿(mǎn)足下列關(guān)系。MSS終端傳播損耗按照電聯(lián)建議書(shū)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(lái)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?lè)较驑?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?lèi)毫忧闆r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(lái)自MSS終端短期干擾時(shí)的保護(hù)區(qū)域圖見(jiàn)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)
