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1、ITU-R SF.1601-1建議書估計在27.5-28.35 GHz頻帶內(nèi)從使用多個高空平臺站的固定業(yè)務的下行鏈路對使用同步衛(wèi)星的衛(wèi)星固定業(yè)務的上行鏈路的干擾的方法（ITU-R 218/9和ITU-R 251/4號研究課題）（2002-2005）范圍本建議書提供了多種方法，用來估計在27.5-28.35 GHz頻帶內(nèi)從使用多個高空平臺站的固定業(yè)務的下行鏈路對使用同步衛(wèi)星的衛(wèi)星固定業(yè)務的上行鏈路的干擾。本次修訂旨在增加一個新的干擾評估方法作為附件2和增加涉及附件2的建議2。本次修訂也包含附件1的一個新的附錄，它提供了應用附件1中的方法的一個實例。國際電聯(lián)無線電通信全會，考慮到a）正在開發(fā)利用同2、溫層中的多高空平臺站（HAPS）的新技術(shù)；b）WRC-97為在47.2-47.5 GHz和47.9-48.2 GHz頻帶中的固定業(yè)務（FS）內(nèi)HAPS的工作做出了一些規(guī)定；c）因為在無線電規(guī)則（RR）第5.537A和5.543款列出的那些國家內(nèi)，47 GHz頻帶對降雨衰減更敏感，為了在ITU-R內(nèi)有可能認同附加的頻譜，已經(jīng)對頻率范圍18-32 GHz做了研究；d）因為在某些國家中，47 GHz頻帶對降雨衰減更敏感，WRC-2000對某些國家內(nèi)在27.5-28.35 GHz和31.0-31.3 GHz頻帶內(nèi)使用FS中的HAPS作了規(guī)定，條件是不會對其他類型的FS系統(tǒng)或其他共同主要業(yè)務產(chǎn)生有害的干3、擾，并且也不要求對來自它們的干擾提供保護（無線電規(guī)則第5.537A和5.543A款）；e）為了確定HAPS在頻帶27.5-28.35 GHz和31.0-31.3 GHz內(nèi)工作的標準，第145號決議（WRC-03）緊急請求對技術(shù)上的、頻率共用方面的和規(guī)章方面的問題進行研究；f）頻帶27.5-28.3 GHz按主要使用條件分配給固定衛(wèi)星業(yè)務（FSS）（地球到空間方向）使用；g）需要對在27.5-28.35 GHz頻帶內(nèi)從HAPS向地面方向的發(fā)射對同步軌道中的FSS衛(wèi)星的接收機可能產(chǎn)生的干擾進行評估的方法，建議1附件1中所介紹的方法可以用于估計在27.5-28.35 GHz頻帶中，由FS中的HAPS4、到地面（下行鏈路）方向的發(fā)射對用GSO衛(wèi)星的FSS的地球到空間（上行鏈路）方向上的干擾電平；2各主管部門可以將附件2作為估計在37.5-28.35 GHz頻帶內(nèi)HAPS到地面方向上的發(fā)射的有效全向輻射功率（.）的方法。該e.i.r.p.將會造成GSO軌道中的FSS衛(wèi)星的接收機的干擾噪聲比（I/N）增加一個給定的值。附件1估計在27.5-28.35 GHZ頻帶內(nèi)從使用HAPS的FS的下行鏈路對使用GSO衛(wèi)星的FSS的上行鏈路的干擾的方法1引言本附件提供一個估計在27.5-28.35 GHz頻帶內(nèi)從使用HAPS的FS對FSS中的GSO衛(wèi)星系統(tǒng)的干擾的方法。GSO/FSS系統(tǒng)將這一頻帶用于地球到空間5、（上行鏈路）方向上。2估計干擾的方法2.1從HAPS系統(tǒng)來的干擾圖1表示了所假設的用于估計從HAPS系統(tǒng)到GSO衛(wèi)星的干擾的分析模型。由HAPS的一個點射束引起的由一個GSO衛(wèi)星（g）所接收到的1 MHz頻帶內(nèi)的干擾功率電平I（g,h,b,r）可以用公式（1）來計算：I(g,h,b,r) = PH(b)-Floss+GHtx(j(g,h,b)-FSL(g,h)+GSrx(j(h,g,r)dB(W/MHz)(1)其中：PH(b)：射束(b)在HAPS天線輸入端口處在1 MHz頻帶內(nèi)的發(fā)射功率(dB(W/MHz)FLoss：饋線損耗(dB)j(g,h,b)：在HAPS(h)處HAPS點射束(b)的6、指向和GSO衛(wèi)星(g)之間的鑒別角(度)GHtx(j (g,h,b)：HAPS(h)在偏軸角j(g,h,b)方向上的發(fā)射天線增益(dBi)FSL(g,h)：在GSO衛(wèi)星(g)和HAPS(h)間的自由空間損耗(dB)q(h,g,r)：在GSO衛(wèi)星(g)處GSO FSS參考點(r)的指向和HAPS(h)之間的鑒別角（度），見圖2GSrx(q(h,g,r)：GSO衛(wèi)星(g)在偏軸角q(h,g,r)方向上的接收天線增益(dBi)圖 1從HAPS對GSO衛(wèi)星的干擾估計模型圖 2GSO衛(wèi)星參考點的幾何模型為了計算在GSO衛(wèi)星處的鑒別角，必須為計算確立一個參考點。選擇該參考點作為地球表面上的一個具體位置。然7、后，假設GSO衛(wèi)星的點射束天線的視軸總是指向該參考點，而不管飛行器的軌道位置如何。在參考點無法看到GSO衛(wèi)星的情況下，則假設將參考點移動到另一個點，條件是朝GSO衛(wèi)星方向的仰角是最小值。圖2表示了該例子的幾何模型，圖中包含了參考點。根據(jù)HAPS系統(tǒng)的工作場景，在每一點射束內(nèi)，HAPS可以發(fā)射多個載波，假設HAPS下行鏈路的多個載波可能在整個GSO衛(wèi)星的接收機帶寬內(nèi)存在。來自一個HAPS系統(tǒng)的總干擾表示為Isingle，并且按可能使用同一頻率的HAPS的所有可能的點射束的譜密度I（g,h,b,r）的和計算出來，如公式（2）所示。 dB(W/MHz)(2)其中bn表示可能使用同一頻率的點射束的數(shù)目8、，而hn表示組成一個HAPS系統(tǒng)的HAPS的數(shù)目。只要估算出了由FSS所收到的干擾電平，就可以用如下方式估計出I/N比：I/Nsingle =Isingle -N=Isingle -10log(k Tsat)-60(3)其中：I/Nsingle：干擾與熱噪聲的比值（dB）N：在1 MHz帶寬內(nèi)衛(wèi)星接收機的熱噪聲功率(dBW/MHz)k：玻爾茲曼常數(shù)(W/(KHz)Tsat：GSO/FSS衛(wèi)星的系數(shù)噪聲溫度(K)。然后，為了確定該HAPS系統(tǒng)是否正在對FSS產(chǎn)生有害干擾，將計算出的總干擾電平與適當?shù)母蓴_門限進行比較。2.2來自多個HAPS系統(tǒng)的干擾可能出現(xiàn)幾個運行中的HAPS系統(tǒng)有可能對某個GS9、O衛(wèi)星產(chǎn)生干擾的情況。將來自多個HAPS系統(tǒng)的總干擾表示為Imultiple，并且將每一HAPS系統(tǒng)對GSO衛(wèi)星產(chǎn)生的每一干擾電平求總和就可以得到，如公式（4）所示。(4)其中Sn表示HAPS系統(tǒng)的數(shù)目。其他項就是上面說明的單個HAPS系統(tǒng)的干擾情況。為了精確地評估多個HAPS的情況，在計算時，應該使用每一HAPS系統(tǒng)的特性參數(shù)。若一個或多個系統(tǒng)沒有這樣的資料，計算時采用參考HAPS系統(tǒng)的特性可以求得發(fā)生的干擾的近似結(jié)果。只要求出了Imultiple，可以用它去替代公式（3）中的Isingle，以評估干擾對FSS的影響。2.3下行鏈路功率控制在HAPS下行鏈路發(fā)射功率最大的條件下或在降雨的條件10、下，HAPS下行鏈路對GSO/FSS上行鏈路的干擾是最大的。當HAPS系統(tǒng)下行鏈路使用功率控制時，在凈空條件下，可以降低HAPS下行鏈路的總發(fā)射功率。結(jié)果，在凈空條件下，F(xiàn)SS飛行器接收到的干擾就降低了。2.4輸入?yún)?shù)在應用本附件的方法進行干擾研究時，如果可以取得的話，應該使用所研究的FSS和HAPS系統(tǒng)的實際特性參數(shù)。若沒有實際的特性資料，可以使用下面的數(shù)值。2.4.1HAPS特性見ITU-R F.1569建議書。2.4.2FSS輸入特性Tsat：500 K天線射束寬度（小站）：0.31 ITU-R S.672建議書為空間飛行器的天線設計師提供了設計目標。但是，不可能為典型情況提供一賦形射束11、的目標，因為沒有FSS業(yè)務區(qū)的知識。為了表征賦形射束的情況，可能使用特定的滾降性能Ls = -10 dB。關(guān)于滾降性能還需要做進一步研究。天線射束寬度（中心站）：2天線增益：ITU-R S.672建議書的附件1，(Ls= - 20 dB)1。附件1的附錄1應用附件1的方法的實例1干擾模型假設由許多HAPS平臺組成的一個HAPS系統(tǒng)正在圖3所示的矩形區(qū)域內(nèi)運行。位置在該區(qū)域中心的平臺是這一舉例計算中的參考點，并且所有其他平臺部署在與連接地球上的參考點和它的最低點的直線相垂直的平面內(nèi)。當將該參考點作為該平面的x-y坐標的原點時，假設將HAPS平臺放在該區(qū)域內(nèi)，坐標為（Lx，Ly），（Lx，-Ly）12、（-Lx，Ly）和（-Lx，-Ly）的格子的每一點上。而且假設按x和y軸上計算，HAPS平臺的數(shù)目分別為nx和ny，所以，所考慮的平臺的總數(shù)nT為nxny（nx和ny為奇數(shù)）。在這一部署模型中，相鄰的HAPS之間的間隔距離表示為dx和dy，分別沿著x和y軸進行測量。dx和dy分別由2Lx/（Nx-1）和2Ly/（Ny-1）來求出。還假設，受干擾的GSO衛(wèi)星定位在所假設的x軸方向上，而且衛(wèi)星天線總是指向參考點。圖4中，角度a定義為從x -y平面量度的在參考點處的衛(wèi)星的仰角。對典型的HAPS部署方法和典型的衛(wèi)星特性的組合而言，用GSO衛(wèi)星的干擾與衛(wèi)星噪聲功率之比（I/N），與仰角（a）的關(guān)系來估計13、來自nT個HAPS平臺的總干擾。圖 3干擾估計模型圖 4HAPS部署模型2HAPS特性ITU-R F.1569建議書給出了28 GHz上的HAPS系統(tǒng)的典型參數(shù)。表1列出了計算時所用的參數(shù)。表 1HAPS特性參 數(shù)HAPS-1HAPS-2HAPS的高度（在參考點上）（km）2020HAPS側(cè)向或背向的總e.i.r.p.*（1）在20 MHz帶寬內(nèi)-5 dBW在20 MHz帶寬內(nèi)-5 dBWHAPS部署區(qū)的長度（2Lx）（km）1 000600HAPS部署區(qū)的寬度（2Ly）（km）1 000600在x軸上HAPS的數(shù)目（nx）119在y軸上HAPS的數(shù)目（ny）119HAPS的總數(shù)（nT）12114、81在x軸上HAPS間的距離（dx）（km）10075在y軸上HAPS間的距離（dy）（km）10075*（1）有397個點射束的實際模型示于ITU-R F.1569建議書的圖3。3GSO衛(wèi)星的特性GSO衛(wèi)星的參數(shù)如表2所示。表 2GSO衛(wèi)星的特性參 數(shù)GSO-1GSO-2系統(tǒng)噪聲溫度（K）500500天線半功率射束寬度（度）0.32天線旁瓣電平（dB）（ITU-R S.672-4建議書的附件1中的Ls）-20-20天線增益峰值*（1）（dBi）55.038.5*（1）用公式Gmax（dBi）= 44.5 -20 log q（q是-3 dB射束寬度（度）計算出的。4計算結(jié)果圖5和圖6表示計算出15、的GSO衛(wèi)星的I/N。從該方法顯然可以看出，當天線指向干擾源時，GSO衛(wèi)星的I/N主要取決于GSO衛(wèi)星天線的峰值增益。當參考點的仰角比較低時，射束寬度窄（0.3）的天線接收到更強的干擾，因為在高仰角情況下，在主射束內(nèi)HAPS的數(shù)目是受限的，而在低仰角情況下，數(shù)目就增加了。另一方面，射束寬度比較寬（2）的天線接收到比較小的干擾，因為天線增益低，而干擾電平幾乎不變，因為即使在高仰角情況下，它也幾乎覆蓋了主射束內(nèi)的整個HAPS部署區(qū)。干擾電平主要取決于干擾信號的傳播距離。對于這些情況下，結(jié)果表明在一般工作條件下，即假定地球站對衛(wèi)星的仰角為20或更高時，對兩個GSO衛(wèi)星的案例而言，GSO衛(wèi)星的I/N小16、于-20 dB（1%）。圖 5HAPS-1模型（121個HAPS，間隔100 km）圖 6HAPS-2模型（81個HAPS，間隔75 km）附件2計算在27.5-28.35 GHZ頻帶內(nèi)能夠?qū)е翭SS同步衛(wèi)星的接收機的I/N增加一給定的值所相應的HAPS在HAPS到地面方向上所發(fā)射的.的方法1引言在這一方法中所用的干擾質(zhì)量標準是FSS接收系統(tǒng)的I/N。FSS接收系統(tǒng)起決定作用的干擾特性是它的天線增益和系統(tǒng)噪聲溫度。這一方法可以用來估計能夠?qū)е略贕SO軌道中的FSS接收系統(tǒng)的I/N增加一給定的值所相應的HAPS在HAPS到地面方向上所發(fā)射的e.i.r.p.密度。2方法說明該方法的第一步是用所假設17、的接收系統(tǒng)的噪音功率密度來確定1 MHz內(nèi)噪聲功率，從而計算出干擾噪聲比，I/N中給定的增加量，N=kTB(5)其中：k：玻爾茲曼常數(shù)(W/(KHz)T：FSS接收系統(tǒng)的噪聲溫度(K)B：參考帶寬(1 MHz)下一步，使用假設的I/N來確定干擾功率(dB(W/MHz)。I = N+I/N(6)然后，計算將在GSO軌道上會產(chǎn)生所假設的干擾所對應的功率通量密度（PFD）：PFD=I-GR+20 log(f) + 21.45 dB(W/(m2MHz)(7)其中：Gr：FSS接收天線在干擾HAPS平臺的方向上的有效增益(dBi)，f：發(fā)射頻率(GHz)。則將在GSO上產(chǎn)生這一PFD所相應的來自所有HA18、PS發(fā)射的總e.i.r.p.為：(e.i.r.p.)total = PFD + 10 log(4pd2)dB(W/MHz)(8)其中d是HAPS平臺和FSS衛(wèi)星之間的距離(m)。原則上：(e.i.r.p.)total = 10 log-0.1(e.i.r.p.)idB(W/MHz)(9)其中：(e.i.r.p.)j：來自第j個HAPS平臺的e.i.r.p.；n：干擾HAPS平臺的數(shù)目。為了簡化，假設：(e.i.r.p.)average= (e.i.r.p.)total-10 log(n)dB(W/MHz)(10)可以近似表示來自每一HAPS平臺的平均e.i.r.p.。3來自典型的HAPS系統(tǒng)的19、干擾電平只要將HAPS發(fā)射天線在旁瓣和背瓣中的e.i.r.p.和上面計算得到的e.i.r.p.進行比較，就可以求出由HAPS系統(tǒng)可能產(chǎn)生的對同步軌道中的FSS衛(wèi)星的干擾。附件2的附錄1應用附件2的方法的實例1引言在這些典型計算中，考慮了在上面附件1，2.4.2中所描述的兩個FSS系統(tǒng)。其中一個系統(tǒng)，接收到來自主中心站的干擾，所使用的接收天線的射束寬度為2，增益為39 dBi。而另一個系統(tǒng)接收來自到處存在的小的用戶終端的干擾，它的天線的射束寬度0.3，而增益為55.4 dBi。若兩類系統(tǒng)的接收系統(tǒng)噪聲溫度都為500 K，取這一數(shù)值作為實施過程中已經(jīng)確定的靈敏接收機的典型參數(shù)。這一實例假設HAPS20、系統(tǒng)是密集部署的。在FSS GSO衛(wèi)星天線的射束寬度為2的情況下，假設將接收到來自多達100個HAPS平臺的干擾信號。這些干擾信號中有一些在主射束最大增益方向或接近這一方向上接收到的，而另一些信號將以比較低的增益接收到。這一實例假設來自100個HAPS平臺的信號的每一個都以低于FSS天線的最大增益1 dB的平均增益（即增益38 dBi）進行接收。同樣，在FSS GSO衛(wèi)星天線的射束寬度為0.3的情況下，它能看到的HAPS平臺的數(shù)目比射束寬度2時要少得多。假設將接收到來自多達3個HAPS平臺的干擾信號，并且將以天線方向圖上的不同增益水平來接收它們。這一例子假設接收到的來自3個HAPS平臺的信號的21、每一個都將以比FSS天線增益的最大值低1 dB的平均增益（即增益54.4 dB）進行接收。將GSO和最近的HAPS平臺之間的距離取為GSO的高度，而HAPS平臺的高度為20km（35 788 - 20 = 35 768 km）。2對射束寬度為2的FSS中心站射束的干擾半功率射束寬度：2.0衛(wèi)星天線的峰值增益：39 dBi來自所有干擾的HAPS平臺的平均接收天線增益：39 - 1 = 38 dBi在2射束寬度內(nèi)，假設的干擾HAPS平臺數(shù)目：100接收系統(tǒng)噪聲溫度：500 K參考帶寬：1 MHz所以，接收系統(tǒng)噪聲功率：N = k T B=-228.6+10 log(500)+ 10log(106)22、 = - 141.61dB(W/MHz)(11)假設在這一實例計算中，干擾功率為噪聲功率的1%，I/N將等于10 log（0.01）=-20 dB。則，I=N+I/N=-141.61 -20 = -161.61dB(W/MHz)(12)在軌道上將產(chǎn)生這一干擾功率的PFD為：PFD=(-161.61 -38 + 29 + 21.45) = -149.2dB(W/m2MHz)(13)則：(e.i.r.p.)total =-149.2 + 162.1 = 12.92dB(W/MHz)若該總干擾功率在100個HAPS平臺中進行分配，則每一個這樣的平臺產(chǎn)生的干擾功率將限于12.92- 10（log 1023、0）= 12.92 - 20 = - 7.08 dB（W/MHz）。3對射束寬度為0.3的FSS小用戶終端射束的干擾半功率射束寬度：0.3衛(wèi)星天線的峰值增益：55.4 dBi來自所有干擾的HAPS平臺的接收天線平均增益：55.4 - 1 = 54.4 dBi在0.3射束寬度內(nèi)假設的干擾HAPS平臺的數(shù)目：3接收機系統(tǒng)噪聲溫度：500 K參考帶寬：1 MHz所以，與前面相同，接收系統(tǒng)噪聲功率N=-141.61 dB（W/MHz），而最大干擾功率I=-161.61dB（W/MHz）。產(chǎn)生這一干擾功率的PFD將為：PFD= (-161.61 -54.4 + 29+21.45) = -165.6 dB24、(W/m2MHz)(14)則：(e.i.r.p.)total=-165.6+162.1 = -3.5 dB(W/MHz)若將總干擾功率在3個HAPS平臺中進行分配，則每一個這樣的平臺的干擾功率將限于-3.5 -10（log 3）= -3.5 -4.77 = -8.27 dB（W/MHz）。4來自典型的HAPS系統(tǒng)的干擾電平根據(jù)ITU-R F.1569建議書中給出的HAPS的系統(tǒng)參數(shù)，可以計算出在28 GHz頻帶上來自HAPS下行鏈路發(fā)射的旁瓣和背瓣的最大干擾電平。對設計用來為仰角低至26的用戶終端服務的HAPS平臺發(fā)射機而言，在降雨條件下，其輸出功率為1.8 dBW，頻帶寬度為150 MHz，25、饋線鏈路損耗為0.5 dB，而天線增益為16.4 dBi。這樣就得到e.i.r.p.的最大值為每150 MHz/ 17.7 dBW，或17.7 -10 log 150 =（17.7 - 21.7）= - 4 dB（W/MHz）。然而，在遠旁瓣和背瓣方向上的天線增益將至少比全向天線低10 dB。所以，一個HAPS平臺朝GSO方向上的e.i.r.p.為（-4-16.4 - 10）= - 30.4 dB（W/MHz）。對上面2和3中給出的各個實際而言，朝GSO方向上的e.i.r.p.將比將導致在具有2.0或0.3天線射束寬度的FSS衛(wèi)星中，I/N小于1%相應的從單個HAPS到地面方向發(fā)射的電平-7.08 dB（W/MHz）或-8.27 dB（W/MHz）要低得多。