系统之间的兼容性分析ITU.docx

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系统之间的兼容性分析ITU

ITU-RSM.2091报告*,**

关于在相邻或邻近频带内划分的有源空间业务

对射电天文业务影响的研究

（2007年）

目录

页码

1引言5

2方法5

2.1概述5

2.2流程图的详细说明（见图1）8

3在150.05-153.0MHz频带内工作的RAS系统与在137-138MHz频带内工作的卫星移动业务（空对地）系统之间的兼容性17

3.1RAS17

3.2MSS18

3.3兼容性门限19

3.4干扰评估19

3.5减扰技术25

4在322328.6MHz频带内工作的RAS系统与在387-390MHz频带内工作的卫星移动业务（空对地）系统之间的兼容性分析26

4.1RAS26

4.2MSS27

4.3兼容性门限29

4.4干扰评估29

4.5减扰技术33

页码

5在406.1-410MHz频带内工作的RAS系统与在400.15-401MHz频带内工作的卫星移动业务（空对地）系统之间的兼容性分析34

5.1RAS34

5.2MSS34

5.3兼容性门限35

5.4干扰评估36

5.5减扰技术42

6在608614MHz频带内工作的RAS系统与可能在620-790MHz频带内工作的卫星广播业务（空对地）系统之间的兼容性分析43

6.1RAS43

6.2BSS44

6.3兼容性门限46

6.4干扰评估47

6.5减扰技术50

7在1400-1427MHz和1610.6-1613.8MHz频带内工作的RAS系统与在1 5251 559MHz频带内工作的非GSO卫星移动业务（空对地）系统之间的兼容性分析51

7.1RAS51

7.2MSS54

7.3兼容性门限59

7.4干扰评估59

7.5用于RAS的减扰技术65

7.6研究结果66

8在1 400-1 427MHz频带内工作的RAS系统与在1 4521 492 MHz频带内工作的BSS（空对地）系统之间的兼容性分析66

8.1RAS66

8.2BSS69

8.3兼容性门限69

8.4干扰评估69

8.5减扰技术72

8.6研究结果73

页码

9在1 400-1 427MHz频带内工作的RAS系统与在1 525-1 559 MHz频带内工作的GSO卫星移动业务（空对地）系统之间的兼容性分析73

9.1RAS73

9.2MSS75

9.3兼容性门限76

9.4干扰评估76

9.5减扰技术77

9.6研究结果78

10在1 610.6-1 613.8MHz频带内工作的RAS系统与在1 559-1 610MHz频带内工作的RNSS系统之间的兼容性分析78

10.1RAS78

10.2RNSS80

10.3兼容性门限92

10.4干扰评估92

10.5减扰方法99

10.6研究结果100

11在1 610.6-1 613.8MHz频带内工作的RAS系统与在1 613.8-1 626.5 MHz频带内工作的MSS（空对地）系统之间的兼容性分析101

11.1RAS101

11.2MSS103

11.3兼容性门限103

11.4干扰评估103

11.5减扰技术104

11.6研究结果105

12在1 610.6-1 613.8MHz频带内工作的RAS系统与在1 525-1 559 MHz频带内工作的GSOMSS（空对地）系统之间的兼容性分析106

12.1RAS106

12.2MSS107

12.3兼容性门限108

12.4干扰评估109

12.5减扰技术110

12.6研究结果110

页码

13在2 690-2 700MHz频带内工作的RAS系统与在2 655-2 690 MHz频带内工作的BSS和FSS（空对地）系统之间的兼容性分析111

13.1RAS111

13.2有源频带113

13.3兼容性门限114

13.4干扰评估114

13.5减扰技术116

13.6研究结果117

14在10.6-10.7GHz频带内工作的RAS系统与在10.7-10.95GHz频带内工作的FSS（空对地）系统之间的兼容性分析118

14.1RAS118

14.2FSS119

14.3兼容性门限119

14.4干扰评估119

14.5减扰技术127

14.6研究结果129

15在22.21-22.5GHz频带内工作的RAS系统与在21.4-22GHz频带内工作的BSS（空对地）系统之间的兼容性分析130

15.1RAS130

15.2BSS132

15.3兼容性门限133

15.4干扰评估133

15.5减扰方法133

15.6研究结果134

16在42.5-43.5GHz频带内工作的RAS系统与在41.5-42.5GHz频带内工作的FSS和BSS（空对地）系统之间的兼容性分析134

16.1RAS134

16.2FSS和BSS138

16.3兼容性门限140

16.4干扰评估140

16.5减扰技术141

16.6研究结果144

1引言

无源射电天文业务（RAS）研究在由自然法则确定的频率上产生射电辐射的自然现象。

已经在与RAS划分相邻或邻近的频带内对地对空方向的各种空间业务，如卫星固定业务（FSS）、卫星无线电导航业务（RNSS）、卫星移动业务（MSS）和卫星广播业务（BSS），做了主要划分。

本技术报告中的研究结果为支持有源业务与在相邻或邻近频带内工作的RAS之间的干扰评估结果提供了方法和框架。

该方法以等效功率通量密度（epfd）的概念为基础，用于计算由非GSO卫星系统的无用发射产生的干扰。

本项研究所涉及的频带清单见表1。

这些研究的结果见于本报告的随后各节。

表1

与RAS（无源）的兼容性研究清单

RAS频带

有源业务频带

150.05-153.0MHz

137-138MHz（非GSOMSS）

322-328.6MHz

387-390MHz（MSS）

406.1-410MHz

400.15-401MHz（非GSOMSS）

608-614MHz

620-790MHz（BSS）

1 400-1 427MHz

1 452-1 492（BSS）

1 400-1 427MHz

1 525-1 559MHz（MSS）

1 610.6-1 613.8MHz

1559-1610MHz（RNSS）

1610.6-1613.8MHz

1613.8-1626.5MHz（MSS）

1610.6-1613.8MHz

1 525-1 559MHz（非GSOMSS）

2690-2700MHz

2655-2690MHz（BSS,FSS）

10.6-10.7GHz

10.7-10.95GHz（FSS）

22.21-22.5GHz

21.4-22GHz（BSS）

42.5-43.5GHz

41.5-42.5GHz（BSS,FSS）

2方法

2.1概述

下文的一般方法规定了一种系统化的手段，在各自划分频带内经营有源业务的运营商与开办无源业务的运行机构据此得出双方可接受的兼容性标准。

流程图（见图1）归纳了该方法，每个单独的步骤在下文第2.2节中做了详细说明。

由于程序是逐步逼近的，在得出某个解决方案之前可能需要进行几个循环。

图1

在相邻或邻近频带内工作的无源和有源业务的评估程序

第一步是确定有源业务的发射参数（矩形（i））。

该步骤以最坏情况为出发点，而最坏情况是用于确定在相邻或邻近频带内工作的一切类型的有源业务是否有可能对无源业务产生有害干扰的。

这种最坏情况下的功率电平常常可由现有规则性限值确定（矩形

（1）），如《无线电规则》（RR）第21条中规定的pfd。

而要确定最坏情况下进入无源频带的无用发射电平，则必须采用有源业务发射功率的规则性限值（矩形（ii））。

下一步是确定在相关频带内最坏情况下的干扰电平是否高于无源业务干扰门限（菱形（a））。

这些门限电平在各ITU-R建议书中给出（矩形

（2）），如ITUR RA.769建议书或ITU-RRS.1029建议书。

若该干扰门限高于频带内最坏情况下的无用发射电平，则对无源业务工作没有不利影响。

在这种情况下，流程沿着“是”线路进行，程序结束。

在这一结束点上，与流程中所有其他结束点一样，为达到结束点所做的假设构成了相关有源与无源业务之间可兼容工作安排的技术基础。

如何应用这些技术假设以及由此形成的结论属于管理实务，超出了本建议书的技术范围。

但对于菱形（a）的情况，若所评估的干扰大于无源业务标准，则必须沿“否”分支行进至菱形（b）。

在第一次反复中，没有得到新的信息，因此继续沿路径到矩形（iii）。

在后续反复中，由于修改或附加了参数及业务间兼容性负担的公平分摊，菱形（b）中的门限可能与菱形（a）中采用的无源业务标准不同。

这些修改或附加的参数有可能是从菱形（c）、（d）或（e）得出的。

无论是否达到兼容性，菱形（b）都允许进一步评估。

若情况如此，则程序沿着“是”分支行进，程序结束。

若情况并非如此，则必须评定差异，在到达菱形（c）、（d）或（e）时应研究下列选项：

–改善有源业务的发射参数，如实际系统参数、可用基本功率等；和/或

–改善无源频带内的接收参数；和/或

–开发有源和无源业务的其他减扰技术，这可能同时涉及选项（a）和（b）。

在评定差异的过程中，如矩形（iii）所示，若两电平之间的差异很大，则第一次反复中所采用的假设显然不足以解决问题，必须就两种业务的特性及工作提出更为详细的假设。

不过，若分歧很小，就可以略微修改基本假设中的某一项，以便在下一次反复中找到解决方案。

反复分析这些现有的数据可能会提示哪些其他假设是有利的。

有鉴于此，在连续的反复中，可以考虑修改有源业务参数、无源业务参数、兼容性标准或可能减扰方法中的一项，也可以考虑修改多项。

要完全弥合差距或尝试所有可能的解决方案，就要按照需要进行多次反复。

若所有可能的解决方案都用尽也无法兼容地工作，则该方法以“协商性解决方案”结束。

这意味着对于特定的有源系统，若有可能，唯一可能的解决方案是与特定的无源业务系统运行机构协商，以实现某种一对一的解决方案。

协商性解决方案的详细内容超出了本建议书的范围。

该方法仅探讨了在其划分频带内工作的单一有源业务产生的潜在干扰。

注意，卫星地球探测业务（EESS）（无源）可能同时受到多个业务的干扰，在计算多个有源业务合计干扰影响时可能还要求附加考虑。

2.2流程图的详细说明（见图1）

2.2.1矩形

（1）：

现有的ITU文献

该矩形指可能与确定发射机的发射信号有关的文献。

下列《无线电规则》条款以及ITU-R建议书和报告与确定可能落入无源频带的发射机功率有关，列在此处作为参考。

在评估可能进入无源业务频带的有源业务无用发射时，将以这些规则和建议作为出发点。

《无线电规则》

第1、第5、第21、第22条和附录3。

ITU-R建议书

ITU-RF.758：

制定固定业务与其他业务之间频率共用标准时考虑的问题

ITU-RF.1191：

数字固定业务系统的带宽和无用发射

ITU-RSM.326：

调幅无线电发射机功率的确定和测量

ITU-RSM.328：

发射的频谱和带宽

ITU-RSM.329：

杂散域内的无用发射

ITU-RSM.1446：

使用频率、相位或复调制技术的发射机互调产物的定义和测量

ITU-RSM.1539：

在应用ITU-RSM.1541建议书和ITUR SM.329建议书时所需的带外域和杂散域之间边界的变化

ITU-RSM.1540：

落入邻近的已划分频带的带外域无用发射

ITU-RSM.1541：

带外域的无用发射。

可能还需要一些超出了这些建议书提供范围的数据，包括：

系统的占空比；

发射机的地理分布和密度，包括部署密度；

无线电测定系统或地对空发射的天线指向或扫描图；

空对地发射的波束覆盖；

-相关频谱掩模；

-天线方向性图。

对于上述列出的各项，并非所有需要的数据都可以得到。

某些参数可能必须假设。

其他信息，如部署信息，可能需要建立模型。

2.2.2矩形

（2）：

现有的ITU文献

该矩形指与选择适当的无源业务标准以免受干扰有关的文献。

各种无源业务标准由负责各自无源业务的工作组制定，在流程图上作为菱形（a）的输入项。

这些建议书是为了帮助其他处理有源业务的工作组评估各自的业务对无源业务的潜在干扰而先后制定的。

涉及的建议书清单如下：

ITU-R建议书

ITU-RRA.769：

用于射电天文测量的保护标准

ITU-RRA.1513：

对于以主要使用条件划分给射电天文业务的频带，因干扰恶化形成的射电天文业务的数据损失水平和时间百分比标准

ITU-RRS.1028：

卫星无源遥感的性能判据

ITU-RRS.1029：

卫星无源遥感的干扰判据。

2.2.3矩形（3）：

评估干扰

该矩形的作用是根据矩形（5）和（6）提供的信息为无源业务生成一个新的共用标准。

例如，可以假设旁瓣电平低于目前为RAS假设的0dBi的接收天线增益数字。

若情况如此，重新计算共用标准的程序将按照矩形（3）进行。

为了评估非GSOFSS系统对RAS中各站的干扰，应采用ITU-RS.1586建议书中的方法。

同样，为评估非GSO MSS和RNSS系统对RAS中各站的干扰，应采用ITUR M.1583建议书中的方法。

2.2.4矩形（4）、（5）和（6）：

新信息

这些矩形的作用是容纳共用研究过程中经过多次反复而引入的新信息。

这种情况的一个例子是利用矩形（4）中提交给无线电通信局（BR）的《无线电规则》附录4信息来证明有理由采用低于规则性数值的带内pfd。

其他的信息可能包括矩形（4）、（5）和（6）中任何一个所含的滤波器或天线信息，这些信息是在研究过程中为了弥合差距而引入的。

新信息也可能包括以前未考虑过的其他输入项，如特定的ITU-R建议书、区域性建议或区域性标准。

下面是相关矩形的例子：

矩形（4）

在较高的频率上，发射天线的方向性图可能具有很窄的波束宽度，以便在有限的服务区内使功率最大化，从而增加吞吐量和克服大气效应。

这样，大部分地球表面都可能接收到一个远低于无源业务有害电平的无用发射pfd电平。

有可能在一部分地球表面放宽该电平，而不是找出整个地球表面都适用的电平。

因此RAS站接收到特定方向有害干扰的可能性相当小。

在40-42.5GHz频带内，ITU-RS.1557建议书《供卫星固定业务与固定业务之间共用研究使用的50/40GHz频带内工作的卫星固定业务系统的工作要求和特性》包括与该频带相关的研究中可能采用的参数。

矩形（5）

有些特性，如频带特定接收天线方向性图，可用于减小无源业务有害干扰电平与收到的无用发射电平之间的差别。

矩形（6）

ITU-RSM.1542建议书列出了许多减扰方法，可以将有源业务对无源业务的影响降到最小。

在任何特定情况下，只有其中的某些减扰方法可能适用于当时的状况。

在应用某种减扰方法时，常常必须确定如何分摊由该应用带来的负担。

2.2.5矩形（i）：

发射机的发射信号

该矩形的目的是确定天线反射面边缘的带内发射功率密度。

2.2.5.1一般情况

通常可以由下式得出发射功率密度值：

p密度=e.i.r.p.密度–Gt

（1）

其中：

p密度：

进入发射天线的发射功率密度（dB（W/Hz））

e.i.r.p.密度：

发射e.i.r.p.密度（dB（W/Hz））

Gt：

发射天线增益（dBi）。

发射功率密度也可按下式计算：

p密度=10log（pt）–OBO–10log（BWnb）–Lc

（2）

其中：

pt：

发射放大器最大额定功率（W）

OBO：

输出补偿（dB）

BWnb：

必要带宽（Hz）

Lc：

发射放大器与发射天线之间的电路损耗（dB）。

应注意的是，在公式

（2）中，假设发射功率密度在必要带宽上均匀分布。

若该假设不正确，则可以通过适当地修改带宽来更正。

2.2.5.2依据《无线电规则》表21-4规定的带内卫星发射功率电平

为从pfd限值中算出发射功率密度，可采用下式：

P密度=pfd+10log（4πd2）–Gt+Lc

（3）

其中：

pfd：

下行链路功率通量密度（dB（W/（m2  MHz）））

d：

倾斜路径，卫星至地球站（km）

Gt：

发射天线增益（dBi）

Lc：

发射放大器和发射天线之间的电路损耗（dB）。

若采用这些值，结果将产生可能性最高的发射机发射信号电平，这在许多情况下是不现实的）。

这是因为许多因素未加考虑，如实际发射天线的滚降和频谱波形。

在上述计算中应记住，发射天线增益取决于每个系统及其应用。

通常，卫星发射天线增益的变化如下：

对于非GSOMSS系统，增益的变化范围是17dBi至31dBi，取决于卫星的高度、仰角；

对于GSOMSS系统，增益的变化范围是41dBi至45 dBi；

对于现有4/6GHz和12/14GHz的FSS卫星系统，天线增益的变化范围是20dBi至42dBi。

然而，未来的4/6GHz和12/14 GHz卫星系统的天线增益可能明显地高于现有系统的天线增益；

对于20/30GHz和40/50GHz频带内的FSS卫星系统，卫星发射天线增益的范围是44dBi至60 dBi。

2.2.5.3依据空间站RF总功率确定的功率密度

发射e.i.r.p.密度的计算取决于一个卫星的RF总发射功率、发射功率放大器与发射天线之间的电路损耗、发射天线增益、频率再用方案、指配的带宽、波束数目等。

平均发射e.i.r.p.密度可由下式计算：

（4）

其中：

P总：

RF总发射功率（W）

N波束：

波束的数目

BWas：

指配的带宽（Hz），例如

对于4/6GHz频带为500MHz；对于12/14GHz频带为1 000 MHz等。

Nfreq：

频率再用方案

OBO：

输出补偿（dB）。

2.2.5.4依据ITU卫星登记资料规定的功率密度

卫星发射功率密度可以直接从《无线电规则》附录4登记资料中获得。

2.2.6矩形（ii）：

干扰功率

该步骤的目标是根据矩形（i）中确定的带内pfd导出无源业务接收到的无用发射电平。

不过评估结果会随着发射业务的特性以及受到干扰的无源业务的特性而有所变化。

有源业务系统的无用发射对无源业务产生的潜在干扰可根据下式计算：

pfd（无用发射）=pfd带内有源–OoB–L

（5）

其中：

pfd（无用发射）：

在RAS接收站址的功率通量密度电平

pfd带内有源：

有源业务系统的带内pfd电平。

在计算中可以采用表21-4中所示的最大可允许pfd限值。

在某些情况下，无下行链路的pfd限值，可以采用有源系统的最大下行链路pfd限值

OoB：

带外抑制掩模（例如，根据ITUR SM.1541建议书）

L：

由大气气体和闪烁损耗产生的衰减（见ITUR P.676建议书《由大气气体产生的衰减》）。

《无线电规则》第1.153款和ITU-RSM.1541建议书提出了用于确定OoB域有源业务发射的方法。

在应用ITU-RSM.1541建议书时，OoB域的范围通过应用ITUR SM.1539建议书确定。

采用ITU-RSM.329建议书得出在杂散域产生的有源业务的无用发射电平。

2.2.6.1EESS接收机

EESS容易受来自地面发射机的干扰，包括单个高电平发射机和密集分布的低功率电平发射机的集总发射。

星载发射机会通过从地球反射到天线主波束内的信号，或直接通过天线的侧面或背面而增加传感器接收的能量。

评估有源系统对EESS接收机产生的总功率需要的输入项包括：

EESS系统的增益；

EESS系统的指向特性；

EESS系统的高度；

大气吸收。

2.2.6.1.1发射机的地理密度

在传感器的测量周期内，地球表面部署的系统本质上是静止的。

当传感器天线的主波束中出现几个发射机时，潜在的干扰增加。

评估从EESS像素中部署的有源系统收到的功率所需要的信息如下：

EESS像素的大小；

同时采用相同频率的像素大小中部署的终端数目；

地面系统在EESS卫星方向的增益的近似值。

ITU-RF.1245建议书给出了FS点对点（P-P）系统的天线方向性图，ITU-RF.1336建议书给出了点对多点（PMP）系统的基准辐射图。

由于FS终端的指向接近地平线，所以FS系统直接指向EESS卫星天线主波束的概率甚低。

在计算EESS卫星接收到的集总功率时要用到FS系统在EESS卫星方向的平均增益，作为一种初步方法，对每一FS终端而言，该平均增益可用偏轴角为90时算出的增益来近似。

对于FS系统的情况，应考虑下述参数：

作为一种初步方法，（若可行的话）考虑频道安排（检查与EESS频带“最靠近的”频道）；

ITU-RF.1191建议书规定，对于数字FS系统，必要带宽将被认为与占用带宽具有相同的值，还规定占用带宽之外（下限之下或上限之上）的FS功率应不超过某一给定发射的总平均功率的0.5%（见《无线电规则》第1.153款）。

总平均功率的值在ITUR F.758建议书中给出。

2.2.6.1.2指向传感器的发射机

在某些情况下，若传感器位于地面站的天线主瓣内，个别的发射机可能会干扰测量。

评估从有源系统接收到的功率需要如下信息：

发射机在EESS方向的增益；

链路。

2.2.6.1.3卫星下行链路

在某些情况下，干扰可能来自进入空间站主波束的地面反射信号。

评估从有源系统接收到的功率需要如下信息：

地面或水域的反射系数；

空间系统在地球方向的增益；

–空间系统的高度或在地球上的pfd。

2.2.6.2RAS接收机

2.2.6.2.1来自固定业务的无用发射

预计高空平台站（HAPS）系统对RAS有潜在的干扰。

关于地面源对射电天文频带的其他干扰问题，ITUR SM.1542建议书尚未确认。

2.2.6.2.2来自空间系统的无用发射

RAS站接收到的干扰功率不是来自GSO卫星业务下行链路，就是来自非GSO卫星业务下行链路。

在第一种情况下，干扰的位置或时间通常不变。

在第二种情况下，干扰功率在时间或空间位置上都变化。

因此两种情况要分别处理。

2.2.6.2.2.1来自GSO卫星系统（下行链路）的无用发射

无用发射的pfd可按下式评估：

（6）

其中：

pfd无用发射：

在RAS站的pfd（W/m2）

f1,f2：

分别为RAS接收机频带的下边缘和上边缘