Ku邻星在0.5º轨位间隔的共存可能性探讨
目前，在邻星协调方面大致有这样的共识，两个同频段、共服务区的静止通信卫星之间的最小轨位间隔为2º。理论上，只要双方都愿意使用口径足够大、波束足够窄的地面天线，就能有效地减小和避免两个系统之间的互扰。但在实际上，协调地位优先的一方通常都不愿意限制己方地面系统的使用条件。为此，另一方往往需要委曲求全，采用单方面加大天线口径、降低载波功率谱密度等手段，争取在不影响邻星正常使用的前提下，偏安于一隅。
现已在轨运行的S星与C星的轨位间隔为0.5º，两颗卫星都工作于常规Ku频段，其波束覆盖在中国东南沿海、台湾和新加坡等地部分重合。这两个系统共存或偏安的主要难点在于，3米以下的Ku天线对0.5º邻星的隔离度不到10dB，两星在共服务区的上、下行干扰很难避免。尽管如此，只要双方都不坚持使用过于苛刻的干扰协调标准，C星的大天线IDR系统有可能在不干扰S星业务的前提下，在S星的服务区外正常工作。本文拟探讨上述共存可行性及其实施方法。
1 卫星和载波参数
1.1 卫星参数
两颗卫星在中国东南部、南中国海沿岸、以及中印边界等地的覆盖相重。部分城市的卫星参数列于下表。表中用斜体字表示的数据取自卫星覆盖图，空白数据大多在S星的服务区的边缘或服务区外。
|
城市 |
S星 |
|
C星 |
|
|
|
G/T (dB/k) |
EIRP (dBw) |
G/T (dB/k) |
EIRP (dBw) |
|
|
|
|
|
|
|
北京 |
|
|
4.1 |
48.7 |
|
成都 |
|
|
5.1 |
48.7 |
|
海口 |
|
46 |
5.9 |
49.4 |
|
昆明 |
|
|
4.3 |
48.4 |
|
拉萨 |
|
46 |
-0.2 |
45.1 |
|
上海 |
|
50 |
6.8 |
52.2 |
|
乌鲁木齐 |
-17 |
|
-0.1 |
45.3 |
|
武汉 |
|
46 |
7.5 |
51.6 |
|
台北 |
3 |
52 |
3.6 |
48.5 |
|
新加坡 |
3 |
52 |
-2 |
44
|
表1-1 S星和C星的Ku转发器参数
两颗卫星的转发器设置在14.0到14.5 GHz的500 MHz 上行频段，以及12.50到12.75 GHz的250 MHz下行频段互相重叠。双方的低半段250 MHz下行频段因分别工作于11 GHz和12 GHz频段而不存在互扰。
1.2 载波参数
表1-2为根据S星参数推算的不同业务的载波和地面站参数及其链路估算。表中的DTV 为接近转发器饱和功率的MCPC数字电视。星状网的出局载波PES/O的功率谱密度高于转发器平均值，其入局载波PES/I的功率谱密度低于平均值。其余的载波都工作于转发器平均功率。只有少量宽带载波的转发器的输出回退取3.5 dB，窄带载波所在的转发器输出回退取4.5 dB。链路计算的结果表明，EIRP约为52dBw的Ku卫星在应用于高降雨区时，采用0.65米接收天线的数字电视广播系统，采用2.4米和1.8米天线的VSAT系统，以及3米IDR系统的链路余量已嫌不足。实用系统的接收天线口径应该大于本表中所假设的数据。由于卫星接收系统的G/T值不够高，为使上行C/N略优于下行C/N，转发器的SFD宜设在-82 dBw/m2上下。这时，需要上行站能提供较高的上行EIRP。为了节省在功放上的成本开销，IDR等业务应选用口径大于表中所假设数据的发送天线，。
|
地球站参数 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
上行站参数 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
天线口径 (m) |
6 |
6 |
1.5 |
3 |
3 |
1.2 |
2.4 |
1.8 |
|
地理位置 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
|
功放最大输出功率 (dBw) |
20 |
16 |
20 |
10 |
10 |
7 |
7 |
7 |
|
晴空时的馈源功率 (dBw) |
14.5 |
5.5 |
18.0 |
7.2 |
5.8 |
1.7 |
-6.0 |
-1.8 |
|
天线增益 (dBi) |
57.0 |
57.0 |
44.9 |
50.9 |
50.9 |
43.0 |
49.0 |
46.5 |
|
下行站参数 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
天线口径 (m) |
0.65 |
0.95 |
4.5 |
3 |
1.2 |
3 |
2.4 |
1.8 |
|
地理位置 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
|
天线增益 (dBi) |
36.7 |
40.0 |
53.5 |
50.0 |
42.1 |
50.0 |
48.1 |
45.6 |
|
载波参数 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
载波类型 |
DTV |
DTV6M |
SNG6M |
IDR |
PES/O |
PES/I |
VSAT24 |
VSAT18 |
|
调制方式 |
QPSK |
QPSK |
QPSK |
QPSK |
QPSK |
QPSK |
QPSK |
QPSK |
|
信息速率 (kbps) |
40000 |
5200 |
6000 |
2048 |
512 |
128 |
64 |
64 |
|
FEC编码率 |
0.75 |
0.67 |
0.75 |
0.75 |
0.5 |
0.5 |
0.75 |
0.5 |
|
R-S编码率 |
0.92 |
0.92 |
0.92 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
分配带宽 (kHz) |
54000 |
6000 |
6000 |
2000 |
720 |
180 |
60 |
90 |
|
Eb/No 门限 (dB) |
5.8 |
5.3 |
5.8 |
7.3 |
6.2 |
6.2 |
7.3 |
6.2 |
|
链路参数 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
上行C/N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
晴空时的EIRPE (dBw) |
71.5 |
62.5 |
63.0 |
58.2 |
56.7 |
44.7 |
43.0 |
44.7 |
|
载波输入回退 (dB) |
3.5 |
18.5 |
20.0 |
24.8 |
26.3 |
38.3 |
40.0 |
38.3 |
|
转发器SFD (dBw/m2) |
-88 |
-82 |
-80 |
-80 |
-80 |
-80 |
-80 |
-80 |
|
卫星G/T (dB/k) |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
晴空时的上行C/N (dB) |
20.2 |
19.5 |
19.9 |
19.9 |
22.9 |
16.9 |
19.9 |
19.9 |
|
下行C/N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
饱和EIRPS (dBw) |
52 |
52 |
52 |
52 |
52 |
52 |
52 |
52 |
|
载波输出回退 (dB) |
0.5 |
13.0 |
14.0 |
18.8 |
20.3 |
32.3 |
34.0 |
32.3 |
|
载波EIRPS (dBw) |
51.5 |
39.0 |
38.0 |
33.2 |
31.7 |
19.7 |
18.0 |
19.7 |
|
晴空时的下行C/N (dB) |
12.5 |
11.6 |
24.0 |
20.5 |
15.6 |
17.5 |
18.6 |
16.1 |
|
链路C/N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
晴空时的C/N (dB) |
11.3 |
10.4 |
17.9 |
16.7 |
14.3 |
13.7 |
15.7 |
14.1 |
|
C/N门限 (dB) |
6.4 |
5.4 |
6.4 |
8.3 |
5.4 |
5.4 |
8.3 |
5.4 |
|
晴空时的链路余量 (dB) |
4.9 |
5.0 |
11.5 |
8.4 |
8.9 |
8.3 |
7.4 |
8.7 |
表1-2 S星载波参数
表1-3为根据C星参数推算的9米站等IDR载波的链路参数。表中的地球站分布在中国西北的低降雨区，卫星EIRP低，所需的雨衰备余量也较低。为了避免S星的上行干扰，应使转发器SFD的灵敏度低于 -71 dBw/m2（比通常的设置值低9到15 dB）。为了避免对S星的下行干扰，可以使载波功率谱密度比转发器平均值低6到13 dB。表中共有五种IDR系统。其中的3.7米系统IDR0采用通常的QPSK调制方式和3/4 FEC纠错编码，转发器SFD为 -80 dBw/m2，载波EIRP为转发器平均功率水平（即表中的载波额外回退为0 dB）。9米系统中，IDR1的调制和纠错码方式与IDR0相同，转发器SFD的灵敏度设置比IDR0低9 dB，载波EIRP比平均功率低1.5 dB；IDR2采用QPSK和1/2 FEC，占用带宽为IDR0的1.5倍，载波EIRP比平均功率低4.5 dB；IDR3也采用1/2 FEC，其SFD灵敏度比IDR0低12 dB，载波EIRP比平均功率低5 dB；IDR4采用BPSK和1/2 FEC，占用带宽为IDR0的3倍，SFD灵敏度比IDR0低15 dB，载波EIRP比平均功率低8.5 dB。3.7米系统IDR0用于与9米系统IDR1相比较。调制和编码方式相同，9米系统在载波EIRP低1.5 dB，转发器SFD的灵敏度设置低9 dB的条件下，系统余量比3.7米系统高近7 dB，功放输出功率大致相等。比较结果表明，通过使用大口径通信天线和增加转发器带宽资源的开销，可以得到很高的系统余量，或者说，系统在输出回退很大的条件下仍能正常工作。
|
地球站参数 |
|
|
|
|
|
|
上行站参数 |
|
|
|
|
|
|
天线口径 (m) |
3.7 |
9 |
9 |
9 |
9 |
|
地理位置 |
乌鲁木齐 |
乌鲁木齐 |
乌鲁木齐 |
乌鲁木齐 |
乌鲁木齐 |
|
东经 (deg) |
87.6 |
87.6 |
87.6 |
87.6 |
87.6 |
|
北纬 (deg) |
43.8 |
43.8 |
43.8 |
43.8 |
43.8 |
|
功放额定输出功率 (dBw) |
10.0 |
21.8 |
21.8 |
21.8 |
21.8 |
|
晴空时的馈源功率 (dBw) |
7.2 |
7.0 |
5.6 |
8.1 |
10.6 |
|
天线增益 (dBi) |
52.8 |
60.5 |
60.5 |
60.5 |
60.5 |
|
下行站参数 |
|
|
|
|
|
|
天线口径 (m) |
3.7 |
9 |
9 |
9 |
9 |
|
地理位置 |
乌鲁木齐 |
乌鲁木齐 |
乌鲁木齐 |
乌鲁木齐 |
乌鲁木齐 |
|
天线增益 (dBi) |
51.8 |
59.6 |
59.6 |
59.6 |
59.6 |
|
载波参数 |
|
|
|
|
|
|
载波类型 |
IDR0 |
IDR1 |
IDR2 |
IDR3 |
IDR4 |
|
调制方式 |
QPSK |
QPSK |
QPSK |
QPSK |
BPSK |
|
信息速率 (kbps) |
2048 |
2048 |
2048 |
2048 |
2048 |
|
FEC编码率 |
0.75 |
0.75 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
|
R-S编码率 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
分配带宽 (kHz) |
2000 |
2000 |
2900 |
2900 |
5800 |
|
Eb/No 门限 (dB) |
7.3 |
7.3 |
6.2 |
6.2 |
6.2 |
|
链路参数 |
|
|
|
|
|
|
上行C/N |
|
|
|
|
|
|
晴空时的EIRPE (dBw) |
60.0 |
67.5 |
66.1 |
68.6 |
71.1 |
|
载波输入回退 (dB) |
23.1 |
24.6 |
25.9 |
26.4 |
26.9 |
|
转发器SFD (dBw/m2) |
-80 |
-71 |
-71 |
-68 |
-65 |
|
卫星G/T (dB/k) |
-0.1 |
-0.1 |
-0.1 |
-0.1 |
-0.1 |
|
晴空时的上行C/N (dB) |
18.6 |
26.1 |
23.1 |
25.6 |
25.1 |
|
下行C/N |
|
|
|
|
|
|
饱和EIRPS (dBw) |
45.3 |
45.3 |
45.3 |
45.3 |
45.3 |
|
载波额外回退 (dB) |
0.0 |
1.5 |
4.5 |
5.0 |
8.5 |
|
载波输出回退 (dB) |
17.1 |
18.6 |
19.9 |
20.4 |
20.9 |
|
载波EIRPS (dBw) |
28.2 |
26.7 |
25.4 |
24.9 |
24.4 |
|
晴空时的下行C/N (dB) |
17.3 |
23.6 |
20.6 |
20.1 |
16.6 |
|
链路C/N |
|
|
|
|
|
|
晴空时的C/N (dB) |
14.4 |
21.1 |
18.2 |
18.5 |
15.5 |
|
C/N门限 (dB) |
8.3 |
8.3 |
5.4 |
5.4 |
2.4 |
|
晴空时的链路余量 (dB) |
6.1 |
12.9 |
12.8 |
13.1 |
13.1 |
表1-3 C星载波参数
上述两个链路估算表中均未考虑到严重的邻星干扰。下文将分析两颗卫星之间的上、下行干扰，根据不同的互扰条件对链路计算做出修正，并且探讨双方系统共存的可行性。
2 邻星干扰分析
两颗卫星的低半频段250 MHz只会有上行互扰，而高半频段250 MHz在上、下行都可能存在互扰。卫星所接收的载波可能受到邻星系统的上行干扰，它所发送的载波可能对邻星系统造成下行干扰；位于共同服务区的地球站可能对邻星产生上行干扰，可能受到邻星的下行干扰，该站还可能被己方发送到邻星的信号所干扰。下面将逐个分析这几项干扰，并且考虑其综合影响。
2.1 C/I干扰分析
邻星干扰中的上行干扰为被己方卫星接收到的来自邻星系统地面天线的偏轴发送信号，下行干扰则来自被本系统的地面天线在偏轴方向接收到的邻星的下行信号。通常采用如下C/I干扰计算公式分析邻星干扰：
(C/I)U = (Pt + G1) - (pt + g1(φ)) + (G2 - G2’) （式2-1）
(C/I)D = (E + G4) – (e + G4(φ)) （式2-2）
式中的数据均为对数值，(C/I)U和(C/I)D分别为上行和下行的C/I干扰计算结果。式中，Pt + G1为用户载波的上行EIRP，pt + g1(φ) 为上行干扰的EIRP，G2 – G2’为卫星对载波和干扰的接收增益之差；用户所收载波的下行EIRP为E，接收天线的增益为G4，下行干扰的EIRP为e，接收天线对邻星的偏轴增益为G4(φ)。为简化计算，式中省略了上、下行传输损耗等对计算结果影响不大的部分参数。
2.2 天线偏轴增益
无线电规则的附录29给出了供邻星干扰分析计算时使用的天线偏轴增益公式。表2-1为不同口径的Ku天线在偏轴角为0.5º时的偏轴增益和偏轴隔离度的估算值。由表中可见，9米以上的大天线已有足够的隔离度，3.7米到6米天线的隔离度在15dB以上，2.4米到3米天线的隔离度在6到12dB之间，而1.2米以下小天线的隔离度则极差。
|
上行天线口径 (m) |
9 |
6 |
4.5 |
3.7 |
3 |
2.4 |
1.8 |
1.5 |
1.2 |
|
天线增益 (dBi) |
60.5 |
57.0 |
54.5 |
52.8 |
50.9 |
49.0 |
46.5 |
44.9 |
43.0 |
|
偏轴增益 (dBi) |
36.5 |
38.8 |
36.9 |
35.7 |
38.3 |
40.9 |
41.9 |
41.7 |
41.0 |
|
偏轴隔离度 (dB) |
24.0 |
18.1 |
17.5 |
17.1 |
12.7 |
8.1 |
4.6 |
3.2 |
2.0 |
|
下行天线口径 (m) |
9 |
6 |
4.5 |
3.7 |
3 |
2.4 |
1.2 |
0.95 |
0.65 |
|
天线增益 (dBi) |
59.6 |
56.0 |
53.5 |
51.8 |
50.0 |
48.1 |
42.1 |
40.0 |
36.7 |
|
偏轴增益 (dBi) |
36.5 |
38.0 |
36.1 |
37.0 |
40.2 |
41.8 |
40.5 |
39.0 |
36.3 |
|
偏轴隔离度 (dB) |
23.0 |
18.1 |
17.4 |
14.9 |
9.8 |
6.3 |
1.6 |
1.0 |
0.5 |
表2-1 Ku天线对0.5º邻星的隔离度
2.3 C/I计算数据
C/I计算的对象一般为功率谱密度。表2-2中的C/I计算数据由表1-2、表1-3和表2-1中的有关参数求出。其中，C/I门限符合ΔT/T为6 %时的情况，其值为C/N门限加12.2 dB。
|
S星干扰计算参数 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
载波类型 |
DTV |
DTV6M |
SNG6M |
IDR |
PES/O |
PES/I |
VSAT24 |
VSAT18 |
|
噪声带宽 (dB-Hz) |
76.1 |
67.7 |
67.8 |
63.0 |
58.6 |
52.5 |
47.8 |
49.5 |
|
C/N门限 (dB) |
5.9 |
4.8 |
5.9 |
8.3 |
5.4 |
5.4 |
8.3 |
5.4 |
|
C/I门限 (dB) |
18.1 |
17.0 |
18.1 |
20.5 |
17.6 |
17.6 |
20.5 |
17.6 |
|
上行参数 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
天线口径 (m) |
6.0 |
6.0 |
1.5 |
3.0 |
3.0 |
1.2 |
2.4 |
1.8 |
|
天线增益 (dBi) |
57.0 |
57.0 |
44.9 |
50.9 |
50.9 |
43.0 |
49.0 |
46.5 |
|
偏轴增益 (dBi) |
38.8 |
38.8 |
41.7 |
38.3 |
38.3 |
41.0 |
40.9 |
41.9 |
|
功率谱密度 (dBw/Hz) |
-61.5 |
-62.2 |
-49.8 |
-55.8 |
-52.7 |
-50.8 |
-53.8 |
-51.3 |
|
下行参数 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
天线口径 (m) |
0.65 |
0.95 |
4.5 |
3.0 |
1.2 |
3.0 |
2.4 |
1.8 |
|
天线增益 (dBi) |
36.7 |
40.0 |
53.5 |
50.0 |
42.1 |
50.0 |
48.1 |
45.6 |
|
偏轴增益 (dBi) |
36.3 |
39.0 |
36.1 |
40.2 |
40.5 |
40.2 |
41.8 |
42.1 |
|
EIRP谱密度 (dBw/Hz) |
-24.6 |
-28.8 |
-29.9 |
-29.8 |
-26.8 |
-32.8 |
-29.8 |
-29.8 |
|
EIRP'谱密度 (dBw/Hz) |
-54.5 |
-55.2 |
-39.9 |
-49.3 |
-46.3 |
-41.6 |
-44.7 |
-41.2 |
|
C星干扰计算参数 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
载波类型 |
IDR0 |
IDR1 |
IDR2 |
IDR3 |
IDR4 |
|
|
|
|
噪声带宽 (dB-Hz) |
63.0 |
63.0 |
64.6 |
64.6 |
67.6 |
|
|
|
|
C/N门限 (dB) |
8.3 |
8.3 |
5.4 |
5.4 |
2.4 |
|
|
|
|
C/I门限 (dB) |
20.5 |
20.5 |
17.6 |
17.6 |
14.6 |
|
|
|
|
上行参数 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
天线口径 (m) |
3.7 |
9.0 |
9.0 |
9.0 |
9.0 |
|
|
|
|
天线增益 (dBi) |
52.8 |
60.5 |
60.5 |
60.5 |
60.5 |
|
|
|
|
偏轴增益 (dBi) |
35.7 |
36.5 |
36.5 |
36.5 |
36.5 |
|
|
|
|
功率谱密度 (dBw/Hz) |
-55.8 |
-56.0 |
-58.9 |
-56.4 |
-56.9 |
|
|
|
|
下行参数 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
天线口径 (m) |
3.7 |
9.0 |
9.0 |
9.0 |
9.0 |
|
|
|
|
天线增益 (dBi) |
51.8 |
59.6 |
59.6 |
59.6 |
59.6 |
|
|
|
|
偏轴增益 (dBi) |
37.0 |
36.5 |
36.5 |
36.5 |
36.5 |
|
|
|
|
EIRP谱密度 (dBw/Hz) |
-34.8 |
-36.3 |
-39.2 |
-39.7 |
-43.2 |
|
|
|
表2-2 C/I计算数据
比较上表中S星的不同载波参数可发现， SNG6M、PES/I和VSAT18的上行功率谱密度较高，天线偏轴隔离度较差，这三种载波将对C星的业务造成较严重的上行干扰。
在轨位间隔为0.5º的小天线通信系统中，除了通常的上、下行干扰外，还得考虑由己方的上行站在偏轴方向发去邻星，又被己方的下行站在偏轴方向收回的干扰信号。上表中，S星数据中的EIRP’谱密度一栏反映了这类干扰。表2-3 列出了这一偏轴干扰的推导过程。表中的原载波馈源功率和EIRPS取自表1-2中的S星载波参数，邻星EIRPS取自表1-1中的C星的转发器参数。邻星转发器SFD则由表1-3中IDR3所用的 -68 dBw/m2，根据上行站地理位置的变化，按表1-2中的参数修正而得。由原载波功率和偏轴天线增益可算出偏轴EIRPE，由邻星SFD可算出将转发器推至饱和时所需的EIRPE，两者的差值为该偏轴载波的输入回退值。由输入回退可导出输出回退，再与饱和EIRPS相比较，即可推算出偏轴载波在邻星上的EIRPS。
|
天线口径 (m) |
6 |
6 |
1.5 |
3 |
3 |
1.2 |
2.4 |
1.8 |
|
地理位置 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
台北 |
|
原载波馈源功率 (dBw) |
14.5 |
5.5 |
18.0 |
7.2 |
5.8 |
1.7 |
-6.0 |
-1.8 |
|
偏轴天线增益 (dBi) |
38.8 |
38.8 |
41.7 |
38.3 |
38.3 |
41.0 |
40.9 |
41.9 |
|
偏轴载波EIRPE (dBw) |
53.3 |
44.3 |
59.7 |
45.5 |
44.1 |
42.7 |
34.9 |
40.1 |
|
邻星转发器SFD (dBw/m2) |
-71.7 |
-71.7 |
-71.7 |
-71.7 |
-71.7 |
-71.7 |
-71.7 |
-71.7 |
|
饱和时的EIRPE (dBw) |
91.3 |
91.3 |
91.3 |
91.3 |
91.3 |
91.3 |
91.3 |
91.3 |
|
偏轴载波输入回退 (dB) |
38.0 |
47.0 |
31.6 |
45.8 |
47.2 |
48.6 |
56.5 |
51.2 |
|
偏轴载波输出回退 (dB) |
32.0 |
41.0 |
25.6 |
39.8 |
41.2 |
42.6 |
50.5 |
45.2 |
|
邻星饱和EIRPS (dBw) |
50.5 |
50.5 |
50.5 |
50.5 |
50.5 |
50.5 |
50.5 |
50.5 |
|
偏轴载波EIRPS (dBw) |
18.5 |
9.5 |
24.9 |
10.7 |
9.3 |
7.9 |
0.0 |
5.3 |
表2-3 S星载波在C星上的偏轴干扰
2.4 C/I干扰计算
由于C星业务工作于S星服务区之外，表2-4中只作上行C/I计算。表中的上两行分别为C星业务的上行功率谱密度和天线增益，左边两列分别为S星业务的上行功率谱密度和天线偏轴增益，最下面一行是C星业务的C/I要求值。夹在被干扰卫星业务标识IDR0到IDR4，以及干扰卫星业务标识DTV到VSAT18之间的是相应的按式2-1算得的C/I计算结果。式中的 (G2 - G2’)按表1-1中C星的乌鲁木齐和台北数据计算，为 -0.1 – 3.6 = -3.7 (dB)。
|
|
|
Pt |
-55.8 |
-56.0 |
-58.9 |
-56.4 |
-56.9 |
|
|
|
|
G1 |
52.8 |
60.5 |
60.5 |
60.5 |
60.5 |
|
|
pt |
g1(φ) |
S vs. C |
IDR0 |
IDR1 |
IDR2 |
IDR3 |
IDR4 |
|
|
-61.5 |
38.8 |
DTV |
16.0 |
23.5 |
20.6 |
23.1 |
22.6 |
|
|
-62.2 |
38.8 |
DTV6M |
16.7 |
24.2 |
21.3 |
23.8 |
23.3 |
|
|
-49.8 |
41.7 |
SNG6M |
1.4 |
8.9 |
5.9 |
8.4 |
7.9 |
|
|
-55.8 |
38.3 |
IDR |
10.8 |
18.3 |
15.3 |
17.8 |
17.3 |
|
|
-52.7 |
38.3 |
PES/O |
7.7 |
15.2 |
12.3 |
14.8 |
14.3 |
|
|
-50.8 |
41.0 |
PES/I |
3.1 |
10.6 |
7.6 |
10.1 |
9.6 |
|
|
-53.8 |
40.9 |
VSAT24 |
6.2 |
13.7 |
10.8 |
13.3 |
12.8 |
|
|
-51.3 |
41.9 |
VSAT18 |
2.7 |
10.2 |
7.3 |
9.8 |
9.3 |
Up |
|
|
|
Criteria |
18.1 |
18.1 |
20.5 |
17.6 |
17.6 |
|
表2-4 C星的上行C/I计算表
比较上表可以发现，IDR1和IDR3 的C/I计算结果相对要好一些，基本上可以承受上行天线在3米以上的S星上行干扰。
由于要考虑下行干扰，S星的C/I干扰计算（表2-5）比C星的复杂得多。表中的第三至六行为S星的下行干扰计算数据，其中的EIRP、G4和 G4(φ)取自表2-2，eirp’ 则为根据表2-3计算结果和载波带宽算出的偏轴发射EIRP谱密度。表中的左起第三列为取自表2-2的C星的下行EIRP谱密度。计算结果分为四部分，上面的五行是五种C星载波对S星业务的上行C/I值，其次的五行是C星载波对S星业务的下行C/I值，右侧标有dn’ 的一行是S星载波在C星上的偏轴发射对自身干扰的C/I值（左起第3列括弧中的数值为相应的修正量），最下面的五行是上述两项下行干扰的C/I综合结果。在上行干扰的算式中，S星接收天线在两地的增益差取值为20 dB。有必要指出的是，由于S星和C星的上下行转换频率不同，S星载波在C星上的偏轴发射将落到比原下行载波频率高8 MHz处。因此，严格说来，表中的下行C/I综合结果只适用于S星在这两个相关频点的载波功率谱密度相同时。
|
|
|
|
Pt |
-61.5 |
-62.2 |
-49.8 |
-55.8 |
-52.7 |
-50.8 |
-53.8 |
-51.3 |
|
|
|
|
|
G1 |
57.0 |
57.0 |
44.9 |
50.9 |
50.9 |
43.0 |
49.0 |
46.5 |
|
|
|
|
|
EIRP |
-24.6 |
-28.8 |
-29.9 |
-29.8 |
-26.8 |
-32.8 |
-29.8 |
-29.8 |
|
|
|
|
|
eirp’ |
-54.5 |
-55.2 |
-39.9 |
-49.3 |
-46.3 |
-41.6 |
-44.7 |
-41.2 |
|
|
|
|
|
G4 |
36.7 |
40.0 |
53.5 |
50.0 |
42.1 |
50.0 |
48.1 |
45.6 |
|
|
|
|
|
G4(φ) |
36.3 |
39.0 |
36.1 |
40.2 |
40.5 |
40.2 |
41.8 |
42.1 |
|
|
pt |
g1(φ) |
eirp |
C vs. S |
DTV |
DTV6M |
SNG6M |
IDR |
PES/O |
PES/I |
VSAT24 |
VSAT18 |
|
|
-55.8 |
35.7 |
|
IDR0 |
35.5 |
34.8 |
35.2 |
35.2 |
38.3 |
32.3 |
35.3 |
35.3 |
|
|
-56.0 |
36.5 |
|
IDR1 |
34.9 |
34.2 |
34.6 |
34.7 |
37.7 |
31.7 |
34.7 |
34.7 |
|
|
-58.9 |
36.5 |
|
IDR2 |
37.9 |
37.2 |
37.6 |
37.6 |
40.6 |
34.6 |
37.6 |
37.6 |
|
|
-56.4 |
36.5 |
|
IDR3 |
35.4 |
34.7 |
35.1 |
35.1 |
38.1 |
32.1 |
35.1 |
35.1 |
|
|
-56.9 |
36.5 |
|
IDR4 |
35.9 |
35.2 |
35.6 |
35.6 |
38.6 |
32.6 |
35.6 |
35.6 |
Up |
|
|
|
-34.8 |
IDR0 |
10.6 |
7.0 |
22.3 |
14.7 |
9.5 |
11.8 |
11.2 |
8.4 |
|
|
|
|
-36.3 |
IDR1 |
12.1 |
8.5 |
23.8 |
16.2 |
11.0 |
13.3 |
12.7 |
9.9 |
|
|
|
|
-39.2 |
IDR2 |
15.1 |
11.5 |
26.8 |
19.2 |
14.0 |
16.2 |
15.7 |
12.9 |
|
|
|
|
-39.7 |
IDR3 |
15.6 |
12.0 |
27.3 |
19.7 |
14.5 |
16.7 |
16.2 |
13.4 |
|
|
|
|
-43.2 |
IDR4 |
19.1 |
15.5 |
30.8 |
23.2 |
18.0 |
20.2 |
19.7 |
16.9 |
dn |
|
|
|
|
|
33.4 |
30.5 |
30.5 |
32.3 |
24.0 |
21.6 |
24.2 |
17.9 |
dn' |
|
|
|
|
IDR0 |
10.6 |
7.0 |
21.7 |
14.7 |
9.4 |
11.3 |
11.0 |
8.0 |
|
|
|
|
|
IDR1 |
12.1 |
8.5 |
23.0 |
16.1 |
10.8 |
12.7 |
12.4 |
9.3 |
|
|
|
|
|
IDR2 |
15.0 |
11.4 |
25.2 |
19.0 |
13.6 |
15.1 |
15.1 |
11.7 |
|
|
|
|
|
IDR3 |
15.5 |
11.9 |
25.6 |
19.5 |
14.0 |
15.5 |
15.5 |
12.1 |
|
|
|
|
|
IDR4 |
18.9 |
15.3 |
27.6 |
22.7 |
17.0 |
17.8 |
18.4 |
14.3 |
Down |
|
|
|
|
Criteria |
18.1 |
17.0 |
18.1 |
20.5 |
17.6 |
17.6 |
20.5 |
17.6 |
|
表2-5 S星的C/I计算表
上表中的C/I计算结果表明， C星的IDR4对S星的下行干扰最轻，其次为IDR3和 IDR2。关于S星载波在C星上的偏轴发射对自身干扰的计算也证实，C星的SFD灵敏度设置应取相当于IDR3的较低水平。
2.5对干扰计算结果的综合评估
在Ku转发器下行频率不重合的低半段250 MHz，C星与 S星之间不存在下行互扰。无论从避免S星的小口径天线上行载波在C星上的偏轴发射对S星系统自身的干扰，还是从避免S星在共服务区的上行载波对C星业务的干扰上考虑，C星的SFD灵敏度设置应取某个较低值。C/I计算结果表明，尽管C星的大天线业务工作在共服务区外，并且调低转发器灵敏度和加大上行功率，S星的上行干扰仍不容忽视。当S星的上行天线口径不小于3米时，供选择的C星载波类型为IDR1。当S星的上行天线口径小于3米时，可考虑使用IDR3，并且适当地再增加一些上行功率。
在Ku频段转发器下行频率相重合的高半段250 MHz，C星与 S星之间的上下行互扰很难避免。可以一试的是，C星采用较能承受上行干扰而对S星的干扰也较轻的IDR3，S星则在相应频段安排上下行天线都不小于3米的业务。
上述分析结果在某种程度上可以由表2-6和表2-7证实。两个表中所算的分别为计入邻星干扰的C星和S星的链路余量。表2-6只计算含上行干扰的链路余量，表中的干扰数据取自表2-4中S星的3米IDR载波对C星 的C/I值。表2-7分别计算了只含上行干扰和同时考虑上下行干扰的链路余量，表中的C星干扰数据取自表2-5中IDR3的C/I值。
|
载波类型 |
IDR0 |
IDR1 |
IDR2 |
IDR3 |
IDR4 |
|
晴空时的上行C/N (dB) |
18.6 |
26.1 |
23.1 |
25.6 |
25.1 |
|
上行C/I (dB) |
10.8 |
18.3 |
15.3 |
17.8 |
17.3 |
|
上行C/(N+I) (dB) |
10.1 |
17.6 |
14.6 |
17.1 |
16.6 |
|
晴空时的下行C/N (dB) |
17.3 |
23.6 |
20.6 |
20.1 |
16.6 |
|
链路C/(N+I) (dB) |
9.1 |
16.4 |
13.5 |
15.2 |
13.4 |
|
C/N门限 (dB) |
8.3 |
8.3 |
5.4 |
5.4 |
2.4 |
|
链路余量 (dB) |
0.9 |
8.1 |
8.1 |
9.8 |
11.0 |
表2-6 计入邻星干扰的C星链路余量
由于表1-3中C星所留的链路余量很高，相对而言更受上行干扰的拖累，表2-6中链路余量的恶化较严重。
|
载波类型 |
DTV |
DTV6M |
SNG6M |
IDR |
PES/O |
PES/I |
VSAT24 |
VSAT18 |
|
晴空时的上行C/N (dB) |
20.2 |
19.5 |
19.9 |
19.9 |
22.9 |
16.9 |
19.9 |
19.9 |
|
上行C/I (dB) |
35.4 |
34.7 |
35.1 |
35.1 |
38.1 |
32.1 |
35.1 |
35.1 |
|
上行C/(N+I) (dB) |
20.0 |
19.3 |
19.7 |
19.8 |
22.8 |
16.8 |
19.8 |
19.8 |
|
晴空时的下行C/N (dB) |
12.5 |
11.6 |
24.0 |
20.5 |
15.6 |
17.5 |
18.6 |
16.1 |
|
下行C/I (dB) |
15.5 |
11.9 |
25.6 |
19.5 |
14.0 |
15.5 |
15.5 |
12.1 |
|
下行C/(N+I) (dB) |
10.7 |
8.7 |
21.7 |
16.9 |
11.7 |
13.4 |
13.8 |
10.6 |
|
C/N门限 (dB) |
6.4 |
5.4 |
6.4 |
8.3 |
5.4 |
5.4 |
8.3 |
5.4 |
|
链路C/(N+IUP) (dB) |
11.3 |
10.4 |
17.8 |
16.6 |
14.3 |
13.6 |
15.7 |
14.1 |
|
仅上行干扰的链路余量 (dB) |
4.9 |
5.0 |
11.4 |
8.4 |
8.9 |
8.2 |
7.4 |
8.6 |
|
链路C/(N+I) (dB) |
10.0 |
8.2 |
17.4 |
14.9 |
11.2 |
11.6 |
12.6 |
9.9 |
|
链路余量 (dB) |
3.6 |
2.8 |
11.0 |
6.7 |
5.8 |
6.2 |
4.4 |
4.5 |
表2-7 计入邻星干扰的S星链路余量
与表1-2相比，表2-7中仅考虑上行干扰的链路余量几乎未被恶化，表中同时考虑上下行干扰的链路余量则受到不同程度的影响。其中，小口径接收天线业务的系统余量所受的影响较大。上下行均用小天线的VSAT系统，因受C星载波和己方偏轴发射的双重干扰，系统余量的恶化尤为严重。
上述分析中，S星的业务都集中在互扰较严重的台湾。考虑到C星在新加坡、马来西亚和菲律宾的EIRP比在台湾的低约4dB，S星业务在当地所受的下行干扰也将比上述计算结果低约4dB。此外，根据经验，实际的干扰状况比C/I计算结果好很多。以此推断，或许还存在6米C星系统与S星业务共存的可行性。
３ 结束语
由于轨位间隔过窄，加上S星的大部分业务都分布在两颗卫星的共同服务区内，要完成干扰协调，使双方的业务能在同频段工作，确有很大的困难。但是，通过本文的分析可发现，C星应有可能在S星的服务区外使用大天线、低SFD灵敏度、低EIRP的业务，以求与S星的天线不小于3米、功率谱密度不超过转发器平均值的系统共存。原则上，在上下行频率都重合的高半段250 MHz范围，只要S星将3米以上天线系统的业务集中在某个频段，C星就有可能使用这一频段；在下行频率不重合的低半段250 MHz范围，C星可以使用S星用于电视广播的，以及用于2.4米以上VSAT业务的频段。协调时，双方应在业务安排上多作共同努力。
Ku转发器的成本和功率开销都占整星的一半以上。C星还有十年以上的在轨工作寿命，没有理由为有可能协调解决的问题而空关大部分Ku转发器。本文所建议的解决方法已充分考虑了S星在协调中的优先地位，C星的业务安排已十分委屈。如IDR3的额外回退为5 dB，转发器EIRP的利用率只有30%；1/2 FEC纠错与3/4 FEC相比，带宽资源的利用率只有67%；其上行功率比正常情况高出约10 dB，再加上大口径天线，设备的购置和运营成本都高于C频段IDR系统。关键的问题还在于，到哪儿去找那么多IDR的用户。实际上，C星的C频段转发器上就有很多的IDR业务。目前，亚太地区的C频段转发器资源已渐趋紧张。如果看好市场前景，并能保证用户不会流失，不妨由卫星公司出资购买Ku天线和射频设备，用以换取已经闲置两年的C星 上Ku转发器的长期租用。兹事体大，见仁见智，这已是超出本文探讨范围的题外话了。
参考文献： 1. Radio Regulations, ITU
2. CCIR Rec. 740
3. http://cttesatcomm.at.china.com