GEO与NGEO卫星频谱共存干扰抑制技术（一）

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（一）

曾昱祺，杨夏青

（国家无线电监测中心，北京 100037）

由于对低延时实时系统和宽带数据的需求日益增加，人们越来越关注如何在几个可用的频带中部署更多的近地轨道（LEO）和中地轨道（MEO）卫星。当可用的非静止轨道（NGEO，即LEO/MEO）卫星数目增多时，其与在轨的地球静止轨道（GEO）卫星频谱共存已经成为了一种必须。在这种情况下，为了使它们的频谱可以共用，探索一项技术来抑制GEO和NGEO系统间的干扰是非常关键的。更具体地说，在GEO和NGEO卫星网络共存的情况下，共线干扰可能是一个严重的问题，特别是在赤道上空。本文提供了几个关于如何在NGEO卫星链路和GEO卫星链路共存情况下频率共用的研究。除此之外，本文提出了几种认知方法来解决共线干扰，也提出了未来研究方向。

卫星通信；无线电认知技术；双卫星共存

杨夏青，男，1989年生，硕士，国家无线电监测中心助理工程师，主要研究方向为空间业务系统兼容性研究。

1　引言

一些提供了固定的、移动的、互动或个人业务，并且采用GEO和NGEO（如LEO和MEO）卫星的卫星通信（SatComs）系统已经在文献中被提出了。下一代卫星系统需要更高的频谱效率，来解决频谱短缺的问题，并且，不同的卫星系统为了达到这个目的，需要在相同的频谱内共存，共用频谱。在这种情况下，认知卫星通信是一种为两个卫星网络频谱共存提供可能的很有前景的候选方案［1］。GEO卫星利

1.2 GEO和NGEO系统共存的干扰抑制技术

在这一小节中，我们对关于GEO卫星系统与NGEO卫星系统频率共存的已有的干扰抑制技术做简单总结。进一步，我们在表1提出了不同的关于GEO与NGEO卫星系统干扰分析的ITU-R规定。

文献［19］提出以下方法来帮助GEO与NGEO卫星之间实现频率共享：

⊙ 空间隔离（例如在GEO区域划分轨位）。

⊙ 卫星的地面终端之间地理隔离。

⊙ 时间/频率/码隔离。

⊙ 频带分割或频带规划。

⊙ 最小化地面终端与地面FS链路之间视角。

⊙ GEO绕避与其共享固定卫星服务（FSS）或卫星广播服务（BSS）的NGEO卫星。

⊙ 同覆盖区域避让规划（例如美国国家海洋与大气管理局（NOAA）与小LEO卫星）。

表1　ITU-R规定

ITU-R S.1431号建议提供了几种方法，来减轻NGEO卫星之间的共线干扰，并且这些方法对于频率共存的GEO和NGEO卫星也是适用的。除此之外，ITU-R S.1325号建议提出了一些统计学的方法，来避免同频、同向的NGEO FSS系统与其他NGEO FSS系统或GEO FSS网络之间的短期干扰。在这些建议的基础上，下面的抑制干扰策略可以在抑制共线干扰时使用：

（1）基于纬度的GEO卫星绕避。NGEO卫星系统可以使用基于禁区（EZ）的技术来防止其卫星主波束与GEO地面站主波束耦合。禁区可以根据相对于赤道平面的角度间隔来确定。 （未完待续）用地球赤道上空的圆形轨道来保持与地球表面相对位置不变，然而NGEO卫星的位置随着时间快速的变化。相比GEO卫星，NGEO卫星的主要优势是较小的自由空间衰减，较小的传播延迟和较低的发射成本［2］。在GEO和NGEO网络频谱共存的背景下，共线干扰可能是一个严重的问题，特别是当NGEO卫星处于地面站和GEO卫星连线上时。这是由于处于GEO和NGEO连线上的地面站可能会通过其主波束接收或产生干扰。因此，针对频谱共存的GEO和非GEO卫星网络，探索一种高效的技术来抑制共线干扰是一个贴近实际且具有挑战性的问题［3-5］。

认知通信被视为是一个能使不同无线网络共存的有希望的备方案，在SatComs的背景下，一些通过共享机会来利用频谱的近期资料包括［1，6-17］，除此之外，文献［6，10，13，14，17］是针对于双星共存的研究。卫星系统的干扰和地面系统的干扰是有区别的，主要原因在于星载天线的存在，星载天线可以充当空间滤波器［2］。同信道干扰主要由于在星载天线辐射图像（即天线角度的非理想选择性）和地球终端天线辐射图像上存在的旁瓣。在NGEO卫星系统中，由于星座动力学因素，同信道点的相对位置随时间而变化，因此，GEO和NGEO系统间的干扰分析变得更具挑战性。

1.1 卫星系统的类型

根据卫星轨道高度（h）不同，卫星轨道被分为LEO，MEO和GEO。其中，LEO卫星满足500km＜h ＜2000km，MEO卫星满足5000km＜h＜20000km，而GEO卫星是指h=35800km的卫星。由于卫星高度越高覆盖面积越大，比起GEO卫星，LEO和MEO系统需要更大的星座来达到全球覆盖，减轻数据延时。并且，由于地面站终端与LEO和MEO卫星的平均距离更短，对于LEO和MEO卫星系统，较低的传输功率就以足够［2］。LEO卫星可以进一步分为“大LEO卫星”和“小LEO卫星”两类。“大LEO卫星”可以提供语音、传真、电报、寻呼和数据等服务，而“小LEO卫星”只能提供数据服务——实时服务或存储转发服务［18］。相比于LEO和GEO星座，MEO星座有优点也有缺点，它们的数量受到轨道倾角的限制（基本上为LEO和GEO的中间值），并且它们需要在这些限制条件下获得较大的覆盖面积。另外，其自由空间衰减和传播延迟也是LEO和MEO卫星自由空间衰减和传播延迟的中间值。

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 文献标示码：B

1672-7274（2016）07-0024-02

曾昱祺，男，1987年生，硕士，国家无线电监测中心助理工程师，主要研究方向为空间业务系统兼容性研究及卫星网络资料协调。