GEO與NGEO衛(wèi)星頻譜共存干擾抑制技術(shù)（一）

曾昱祺，楊夏青

（國家無線電監(jiān)測中心，北京 100037）

GEO與NGEO衛(wèi)星頻譜共存干擾抑制技術(shù)（一）

曾昱祺，楊夏青

（國家無線電監(jiān)測中心，北京 100037）

由于對低延時實時系統(tǒng)和寬帶數(shù)據(jù)的需求日益增加，人們越來越關(guān)注如何在幾個可用的頻帶中部署更多的近地軌道（LEO）和中地軌道（MEO）衛(wèi)星。當(dāng)可用的非靜止軌道（NGEO，即LEO/MEO）衛(wèi)星數(shù)目增多時，其與在軌的地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星頻譜共存已經(jīng)成為了一種必須。在這種情況下，為了使它們的頻譜可以共用，探索一項技術(shù)來抑制GEO和NGEO系統(tǒng)間的干擾是非常關(guān)鍵的。更具體地說，在GEO和NGEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)共存的情況下，共線干擾可能是一個嚴(yán)重的問題，特別是在赤道上空。本文提供了幾個關(guān)于如何在NGEO衛(wèi)星鏈路和GEO衛(wèi)星鏈路共存情況下頻率共用的研究。除此之外，本文提出了幾種認(rèn)知方法來解決共線干擾，也提出了未來研究方向。

衛(wèi)星通信；無線電認(rèn)知技術(shù)；雙衛(wèi)星共存

楊夏青，男，1989年生，碩士，國家無線電監(jiān)測中心助理工程師，主要研究方向為空間業(yè)務(wù)系統(tǒng)兼容性研究。

1　引言

一些提供了固定的、移動的、互動或個人業(yè)務(wù)，并且采用GEO和NGEO（如LEO和MEO）衛(wèi)星的衛(wèi)星通信（SatComs）系統(tǒng)已經(jīng)在文獻中被提出了。下一代衛(wèi)星系統(tǒng)需要更高的頻譜效率，來解決頻譜短缺的問題，并且，不同的衛(wèi)星系統(tǒng)為了達到這個目的，需要在相同的頻譜內(nèi)共存，共用頻譜。在這種情況下，認(rèn)知衛(wèi)星通信是一種為兩個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)頻譜共存提供可能的很有前景的候選方案［1］。GEO衛(wèi)星利

1.2 GEO和NGEO系統(tǒng)共存的干擾抑制技術(shù)

在這一小節(jié)中，我們對關(guān)于GEO衛(wèi)星系統(tǒng)與NGEO衛(wèi)星系統(tǒng)頻率共存的已有的干擾抑制技術(shù)做簡單總結(jié)。進一步，我們在表1提出了不同的關(guān)于GEO與NGEO衛(wèi)星系統(tǒng)干擾分析的ITU-R規(guī)定。

文獻［19］提出以下方法來幫助GEO與NGEO衛(wèi)星之間實現(xiàn)頻率共享：

⊙ 空間隔離（例如在GEO區(qū)域劃分軌位）。

⊙ 衛(wèi)星的地面終端之間地理隔離。

⊙ 時間/頻率/碼隔離。

⊙ 頻帶分割或頻帶規(guī)劃。

⊙ 最小化地面終端與地面FS鏈路之間視角。

⊙ GEO繞避與其共享固定衛(wèi)星服務(wù)（FSS）或衛(wèi)星廣播服務(wù)（BSS）的NGEO衛(wèi)星。

⊙ 同覆蓋區(qū)域避讓規(guī)劃（例如美國國家海洋與大氣管理局（NOAA）與小LEO衛(wèi)星）。

表1　ITU-R規(guī)定

ITU-R S.1431號建議提供了幾種方法，來減輕NGEO衛(wèi)星之間的共線干擾，并且這些方法對于頻率共存的GEO和NGEO衛(wèi)星也是適用的。除此之外，ITU-R S.1325號建議提出了一些統(tǒng)計學(xué)的方法，來避免同頻、同向的NGEO FSS系統(tǒng)與其他NGEO FSS系統(tǒng)或GEO FSS網(wǎng)絡(luò)之間的短期干擾。在這些建議的基礎(chǔ)上，下面的抑制干擾策略可以在抑制共線干擾時使用：

（1）基于緯度的GEO衛(wèi)星繞避。NGEO衛(wèi)星系統(tǒng)可以使用基于禁區(qū)（EZ）的技術(shù)來防止其衛(wèi)星主波束與GEO地面站主波束耦合。禁區(qū)可以根據(jù)相對于赤道平面的角度間隔來確定。 （未完待續(xù)）用地球赤道上空的圓形軌道來保持與地球表面相對位置不變，然而NGEO衛(wèi)星的位置隨著時間快速的變化。相比GEO衛(wèi)星，NGEO衛(wèi)星的主要優(yōu)勢是較小的自由空間衰減，較小的傳播延遲和較低的發(fā)射成本［2］。在GEO和NGEO網(wǎng)絡(luò)頻譜共存的背景下，共線干擾可能是一個嚴(yán)重的問題，特別是當(dāng)NGEO衛(wèi)星處于地面站和GEO衛(wèi)星連線上時。這是由于處于GEO和NGEO連線上的地面站可能會通過其主波束接收或產(chǎn)生干擾。因此，針對頻譜共存的GEO和非GEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，探索一種高效的技術(shù)來抑制共線干擾是一個貼近實際且具有挑戰(zhàn)性的問題［3-5］。

認(rèn)知通信被視為是一個能使不同無線網(wǎng)絡(luò)共存的有希望的備方案，在SatComs的背景下，一些通過共享機會來利用頻譜的近期資料包括［1，6-17］，除此之外，文獻［6，10，13，14，17］是針對于雙星共存的研究。衛(wèi)星系統(tǒng)的干擾和地面系統(tǒng)的干擾是有區(qū)別的，主要原因在于星載天線的存在，星載天線可以充當(dāng)空間濾波器［2］。同信道干擾主要由于在星載天線輻射圖像（即天線角度的非理想選擇性）和地球終端天線輻射圖像上存在的旁瓣。在NGEO衛(wèi)星系統(tǒng)中，由于星座動力學(xué)因素，同信道點的相對位置隨時間而變化，因此，GEO和NGEO系統(tǒng)間的干擾分析變得更具挑戰(zhàn)性。

1.1 衛(wèi)星系統(tǒng)的類型

根據(jù)衛(wèi)星軌道高度（h）不同，衛(wèi)星軌道被分為LEO，MEO和GEO。其中，LEO衛(wèi)星滿足500km＜h ＜2000km，MEO衛(wèi)星滿足5000km＜h＜20000km，而GEO衛(wèi)星是指h=35800km的衛(wèi)星。由于衛(wèi)星高度越高覆蓋面積越大，比起GEO衛(wèi)星，LEO和MEO系統(tǒng)需要更大的星座來達到全球覆蓋，減輕數(shù)據(jù)延時。并且，由于地面站終端與LEO和MEO衛(wèi)星的平均距離更短，對于LEO和MEO衛(wèi)星系統(tǒng)，較低的傳輸功率就以足夠［2］。LEO衛(wèi)星可以進一步分為“大LEO衛(wèi)星”和“小LEO衛(wèi)星”兩類。“大LEO衛(wèi)星”可以提供語音、傳真、電報、尋呼和數(shù)據(jù)等服務(wù)，而“小LEO衛(wèi)星”只能提供數(shù)據(jù)服務(wù)——實時服務(wù)或存儲轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)［18］。相比于LEO和GEO星座，MEO星座有優(yōu)點也有缺點，它們的數(shù)量受到軌道傾角的限制（基本上為LEO和GEO的中間值），并且它們需要在這些限制條件下獲得較大的覆蓋面積。另外，其自由空間衰減和傳播延遲也是LEO和MEO衛(wèi)星自由空間衰減和傳播延遲的中間值。

Coexistence and Interference Mitigation between NGEO and GEO（I）

Zeng Yuqi， Yang Xiaqing
（The State Radio Monitoring Center， Beijing， 100037）

Due to the increasing demand for low latency real-time systems and broadband data， people pay more attention to how to deploy more Low Earth Orbit （LEO） and Medium Earth Orbit （MEO） satellites in several available frequency bands. When the number of available Non-Geostationary Earth Orbit （NGEO， i.e.， LEO/MEO） satellites increases， It has become a must for the spectrum coexistence between the NGEO satellites with the Geostationary Orbit（GEO） satellites in orbit. In this context， it is crucial to explore interference mitigation techniques between GEO and NGEO systems in order to allow their spectral coexistence. More specifically， in the coexistence scenario of GEO and NGEO satellite networks， in-line interference may be a serious problem， especially in the equatorial region. In this paper，we provide several frequency sharing studies in the context of the coexistence of an NGEO satellite link with another NGEO/GEO satellite link. Moreover， we suggest several cognitive solutions for mitigating the in-line interference and provide future research issues.

Satellite communications； cognitive radio techniques； dual satellite coexistence

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.07.010

TN927 文獻標(biāo)示碼：B

1672-7274（2016）07-0024-02

曾昱祺，男，1987年生，碩士，國家無線電監(jiān)測中心助理工程師，主要研究方向為空間業(yè)務(wù)系統(tǒng)兼容性研究及衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料協(xié)調(diào)。