Ka频段“动中通”地球站操作技术要求分析

doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2021005

天地一体化信息网络 ›› 2021, Vol. 2 ›› Issue (1): 35-45.doi: 10.11959/j.issn.2096-8930.2021005

所属专题：专题：天地一体化信息网络频谱有效利用

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Ka频段“动中通”地球站操作技术要求分析

温瑞清¹, 靳瑾², 黄振²

¹ 北京理工大学信息与电子学院，北京 100081
² 清华大学北京信息科学与技术国家研究中心，北京 100084

修回日期:2021-03-02 出版日期:2021-03-20 发布日期:2021-03-01
作者简介:温瑞清（1998-），北京理工大学信息与电子学院本科生，主要研究方向为卫星通信等。
靳瑾（1985-），清华大学北京信息科学与技术国家研究中心副研究员，主要研究方向为空间信息系统，涵盖航天器动力学与控制、航天任务分析、卫星通信等。
黄振（1969-），清华大学北京信息科学与技术国家研究中心副研究员，主要从事仿生学信号处理、大数据电磁频谱监测、新体制无源定位和卫星有效载荷技术研究工作。
基金资助:
国家重点研发计划(2020YFB1804800);自然科学基金(91738101);上海市市级科技重大专项(2018SHZDZX04)

Analysis of Technical and Operational Requirements for Earth Stations in Motion in Ka-band

Ruiqing WEN¹, Jin JIN², Zhen HUANG²

¹ School of Information and Electronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
² Beijing National Research Center for Information Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Revised:2021-03-02 Online:2021-03-20 Published:2021-03-01
Supported by:
National Key Research and Development Program of China(2020YFB1804800);The National Natural Science Foundation of China(91738101);Science and Technology Major Project of Shanghai(2018SHZDZX04)

摘要/Abstract

摘要：

深入研究当前Ka频段FSS GSO“动中通”地球站的操作技术指标，结合国际电信联盟《无线电规则》和相关技术建议书，建立各个技术指标的理论分析模型，分析相关技术指标之间的内在制约逻辑，和对同频邻星干扰的抑制原理。然后，按照相同的研究思路，分析Ka频段NGSO系统“动中通”地球站的工作场景，研究应用场景差异对技术要求各项指标的影响。该研究成果对未来制定NGSO系统“动中通”地球站的操作技术要求提供一定的参考。

关键词: Ka频段卫星系统, 动中通, 卫星固定业务, 对地静止轨道, 非对地静止轨道

Abstract:

Current technical and operational requirements for FSS GSO ESIM in Ka-band was in-depth researched.Referring to Radio Regulations and ITU recommendations, a model for theoretical calculation was established and restraining logic between each requirement and theory of depressing interference to adjacent satellites was analyzed.Then working conditions of NGSO ESIM in Ka-band was analyzed using the similar methods and the diff erences between GSO ESIM and NGSO ESIM and the infl uences on requirements of NGSO ESIM was illustrated.The results of this article provided some references for setting technical and operational requirements of NGSO ESIM.

Key words: Ka-band satellite system, earth stations in motion, FSS, GSO, NGSO

中图分类号:

TN972

温瑞清, 靳瑾, 黄振. Ka频段“动中通”地球站操作技术要求分析[J]. 天地一体化信息网络, 2021, 2(1): 35-45.

Ruiqing WEN, Jin JIN, Zhen HUANG. Analysis of Technical and Operational Requirements for Earth Stations in Motion in Ka-band[J]. Space-Integrated-Ground Information Networks, 2021, 2(1): 35-45.

图/表 18

表1

表2

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参考文献 14

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角θ ^注2	每40 kHz的最大EIRP
2°≤θ≤7°	(19–25 logθ ) dB(W/40 kHz)
7°＜θ≤9.2°	–2 dB(W/40 kHz)
9.2°＜θ≤48°	(22–25logθ) dB(W/40 kHz)
48°＜θ≤180°	–10 dB(W/40 kHz)
注 1：这些限值是在晴空条件下得到的，同时声明了如果网络采用了上行链路功率控制，那么这些值应该包括上行链路功率控制产生的余量；同时该限值针对同一40 kHz频段内仅一个相关频率的“动中通”系统，若同一频率还存在其他同步发射的并采用码分多址的FSS GSO系统，那么需要在这个限值的基础上减小10log(N) dB，N为同频同步发射的相关卫星接受波束内“动中通”地球站的数量。
注2：表1和表2中的θ指和地球站天线焦点与目标卫星连线所成的夹角，中国和美国离轴角采用该定义。

国家	单位	偏轴角θ或ψ^注1	EIRP密度限值
国家	单位	偏轴角θ或ψ^注1	同极化	交叉极化
中国	dB(W/40 kHz)	2°≤θ≤7°	19-25 logθ	9-25 logθ
		7°＜θ≤9.2°	-2	-12
		9.2°＜θ≤48°	22-25 logθ	-
		48°＜θ≤180°	-10	-
美国（GSO弧切线方向）	dB(W/MHz)	2°≤θ≤7°	32.5-25 logθ	22.5-25 logθ
		7°＜θ≤9.2°	11.5	-
		9.2°＜θ≤19.1°	35.5-25 logθ	-
		19.1°＜θ≤180°	3.5	-
美国（GSO弧正交方向）	dB(W/MHz)	2°≤θ≤7°	35.5-25 logθ	22.5-25 logθ
		7°＜θ≤9.2°	14.4	-
		9.2°＜θ≤19.1°	38.5-25 logθ	-
		19.1°＜θ≤180°	6.5	-
欧洲	dB(W/40 kHz)	2°≤ψ≤7° 1	9-25 logψ-K^注2	9-25 logψ-K
		7°＜ψ≤9.2°	-2-K	-12-K
		9.2°＜ψ≤48°	22-25 logψ-K	-
		48°＜ψ≤180°	-10-K	-
注1：ψ指与天线主轴所成的夹角，欧洲地区离轴角采用该定义。
注2：K值的界定与表1中的注1原理类似：
(1)任何时间仅有一个“动中通”地球站在给定载波频率上传输时，K=0；
(2)多个“动中通”地球站在给定载波频率上以相同EIRP传输时， K=10log(N)，N为同时传输的“动中通”地球站数目；
(3)多个“动中通”地球站在给定载波频率上以不同EIRP传输时， K=10log(EIRP_Agg/EIRP_term)，其中EIRP_Agg为集总EIRP值，由申请人声明，EIRP_term为指定频段工作的“动中通”地球站轴上EIRP。

假设对象	假设值
两系统极化方式	同极化工作
受扰卫星视轴与干扰地球站夹角θ	0°（地球站A与地球站B重合）
干扰地球站视轴到被干扰卫星夹角ψ	2°
两地球站到受扰卫星的仰角	20°
受扰卫星接收端天线效率η	70%
受扰卫星接收端等效噪声温度T	800 K
受扰卫星接收端品质因数G/T	12.4 dB/K
收发端馈线和晴天大气损耗L_t,r,atmos	5 dB
接收端干扰噪声比(I/N)_th	–12.2 dB
载波频率	29.5～30 GHz
参考带宽B	40 kHz

指向GSO的仰角ε	EIRP频谱密度的增加/dB
ε≤5°	2.5
5°<ε≤30°	3-0.1ε

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Analysis of Technical and Operational Requirements for Earth Stations in Motion in Ka-band

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