GEO与NGEO卫星频谱共存干扰抑制技术（三）

2016-09-27 05:13曾昱祺杨夏青

数字通信世界 2016年9期

关键词：卫星天线增益链路

曾昱祺，杨夏青

（国家无线电监测中心，北京　100037）

GEO与NGEO卫星频谱共存干扰抑制技术（三）

曾昱祺，杨夏青

（国家无线电监测中心，北京100037）

（接8月刊）

NGEO地面站收到的信号可以表示为

式中，Ptns（dnn）是dnn完成距离所需的发射能量。载噪比为

式中，K为玻尔兹曼常数；Trne是NGEO地面站天线的接收噪声温度。进一步，由于NGEO链路存在，GEO地面站干噪比（I/N）可以被写成

式中，Gtns（θ1）是NGEO卫星发射天线朝向θ1方向的发射增益；Grge（θ2）是GEO地面站朝向θ2方向的接收增益；相应的，Trge是GEO地面站天线的接收噪声温度。为描述我们关心的问题，需要满足以下三点：

式中，Ith是GEO卫星能承受的干扰阈值；Igeo是GEO地面站受到的NGEO下行链路的干扰。上述表达式可以写成

考虑到发射和接收天线噪声温度不随时间变化，上式可以写成

考虑到GEO卫星的干扰，NGEO地面站的信干噪比（SINR）可以写成

式中，θ3是GEO发送卫星天线与NGEO地面站之间的夹角；θ4是NGEO地面站接收天线与GEO卫星之间的夹角。

3.2上行链路共用分析

在现在的背景下，我们考虑GEO和NGEO链路为正向后向模式时的干扰，如图2所示，存在两种干扰：一种是从NGEO地面站到GEO卫星，另外一种是从GEO地面站到NGEO卫星，如图2所示。

图2　GEO与NGEO网络共存时工作链路与干扰链路

3.2.1问题阐述

我们研究如下问题：因为GEO系统已经发展成熟，它应该被保护，所以我们只考虑NGEO地面站对GEO卫星的干扰，在这种背景下，NGEO地面站对GEO卫星的干扰应该在其能承受的范围之内；当NGEO卫星与GEO卫星共用频谱时，应该在保护GEO频谱不受干扰的情况下，保证其自己的QoS。

3.2.2提出上行链路的功率控制

我们制定这个问题的可行性问题：

式中，Ingeo代表GEO地面站到NGEO卫星的干扰；Prns代表NGEO卫星收到是功率；Ptne代表NGEO地面站发送功率；θ'3代表GEO地面站发射天线方向和NGEO卫星之间的夹角；θ'4代表NGEO卫星接收天线和GEO地面站之间的夹角。

应该指出的是，如果功率不足以完成链路，那么终端既不可以发送信号，也不可以接收信号，具体来说，即如果SINRu＜（C0/N0）rns，NGEO卫星得到的信号不足以完成链路预算。在这种情况下，尽管天线传输一些能量，也没有可以获得的信号，资源被浪费了。在这种情况下，首先，可行性问题要基于是否满足条件：SINRu≥（C0/N0）rns，如果满足，则可行，如果不满足则不可行，如果满足，则问题变为

式中，Igeo代表NGEO卫星地面站对GEO卫星的干扰，可以表达为

式中，Ptne代表NGEO地面站的发送功率；Gtne（θ'1）代表NGEO地面站发送天线在角度为θ'1的发送增益；Grgs（θ'2）代表GEO卫星接收天线的增益；d'ng代表NGEO地面站和GEO卫星之间的距离。

4　数值结果

在这一节首先给出根据ITU-R天线方向图的数值结果，然后给出平面近似情况下对于上行和下行链路频率共用功率控制之后的数值结果，数值结果在考虑GEO和赤道平面上的NGEO地面站时均考虑最坏情况下的干扰。接下来，假定GEO地面站天线以90°仰角，且GEO与NGEO的间隔角为5°。这个角度大概相当于地面的3.13km的距离。在Ka频段的GEO链路预算的MEO卫星见表2。

4.1天线辐射图像

根据ITU规则，天线图像与NGEO卫星天线孔径直径与波长比的关系

表2　Ka频段GEO卫星链路预计参数

进一步，根据ITU-R S.672-4规则，对GEO卫星提供天线增益图像：

式中，Gm是主瓣的最大增益（dBi）；θ0是在关注的平面里3dB带宽的一半；θ1是当Gθ=Gm+LS+20-25log10（θ/θ0）达到0dB时θ的值；LS是相对于主峰的旁瓣高度，并且（a，b）是根据LS值不同的数值结果。当LS=-20dB时，a=2.58，b=6.32。

为了仿真，我们分析了GEO/NGEO地面站终端天线的增益图像和使用ITU-R规则的GEO/NGEO卫星的增益图像。图3显示了GEO/NGEO地面站天线上行方向，载波28.28GHz为发送目的地面站天线图像。图4显示了载波18.48GHz的GEO/NGEO地面站天线为接收目的的增益图像（ITU-R S.1428规则），图5显示了GEO卫星天线的增益图像（ITU-R S.672-4规则），图6显示了NGEO卫星的增益图像（ITU-R S.1528规则）。