CN109672469A - 一种gso与ngso卫星频谱共存规避角计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种GSO与NGSO卫星频谱共存规避角计算方法，包括以下步骤：步骤一、确定GSO地球站接收到的NGSO卫星发射波束的干扰I与GSO地球站接收***的等效噪声N之比的门限值η0；步骤二、计算GSO地球站接收***的等效噪声N；步骤三、将干扰I与等效噪声N之比小于等于门限值η0作为GSO与NGSO卫星频谱共存的标准，从而获得干扰I需要满足的条件，进而确定GSO地球站在规避角处的接收增益需要满足的条件；步骤四、在GSO地球站接收天线的辐射方向图上寻找接收增益满足上述条件的角度，即为GSO卫星与NGSO卫星频谱兼容的GSO地球站规避角，能够计算满足GSO与NGSO卫星频谱共存的规避角。

Description

一种GSO与NGSO卫星频谱共存规避角计算方法
技术领域
本发明属于卫星通信的技术领域，具体涉及一种GSO(Geostationary-SatelliteOrbit，对地静止卫星轨道)与NGSO(Non-Geostationary Satellite Orbit，非对地静止卫星轨道)卫星频谱共存规避角计算方法。
背景技术
随着通信技术和智能移动终端的逐渐成熟，以多媒体通信为代表的网络新技术和新业务的出现及***式增长，建设覆盖广泛、经济实用的互联网，成为世界各国为推动经济增长而大力构建的重要基础设施。面对如此广阔的前景，中国有必要建设天基宽带通信***，与地面网络***共同组成的天地一体化信息网络，进一步满足用户对全球无缝覆盖的宽带服务和移动保障的相关需求。
天基宽带通信***按轨道高度的不同可分为GSO和NGSO卫星通信***。GSO卫星通信***和NGSO卫星通信***各有所长相辅相成。当前，国外已呈现出GSO卫星通信***和NGSO卫星通信***联合运营以实现优势互补的发展态势。
在NGSO卫星与GSO卫星频谱共用的背景下，共线干扰可能是一个严重的问题，特别是当NGSO卫星处于GSO卫星的地球站和GSO卫星连线时，这是由于处于GSO卫星和NGSO卫星延长线上的地球站可能会通过其主波束接收或产生干扰。因此，针对频谱共用的GSO和NGSO卫星***，探索一种高效的技术来抑制频率干扰是实现GSO和NGSO卫星协同工作所必需解决且具有挑战性的问题。
空间隔离方法是实现GSO和NGSO卫星频谱兼容的一种有效方法。当从地球站观测到的NGSO卫星与GSO卫星的夹角小于特定规避角时，空间隔离方法通过关闭NGSO卫星的部分波束来避免GSO卫星***受到干扰。但是，当前没有文献公开介绍空间隔离方法规避角的计算策略。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种GSO与NGSO卫星频谱共存规避角计算方法，能够计算满足GSO与NGSO卫星频谱共存的规避角。
实现本发明的技术方案如下：
一种GSO与NGSO卫星频谱共存规避角计算方法，包括以下步骤：
步骤一、确定GSO地球站接收到的NGSO卫星发射波束的干扰I与GSO地球站接收***的等效噪声N之比的门限值η0；
步骤二、计算GSO地球站接收***的等效噪声N；
步骤三、将干扰I与等效噪声N之比小于等于门限值η0作为GSO与NGSO卫星频谱共存的标准，从而获得干扰I需要满足的条件，进而确定GSO地球站在规避角处的接收增益需要满足的条件；
步骤四、在GSO地球站接收天线的辐射方向图上寻找接收增益满足上述条件的角度，即为GSO卫星与NGSO卫星频谱兼容的GSO地球站规避角。
进一步地，GSO地球站在规避角处的接收增益Gr(α0)需要满足的条件为：
其中，Pt是NGSO卫星发射功率，Gt-max为NGSO卫星发射天线的最大增益；λ是电波波长，R是NGSO卫星到NGSO地球站传输链路作用距离，α0为GSO卫星与NGSO卫星频谱共存的规避角。
有益效果：
1、本发明的一种GSO与NGSO卫星频谱共存的规避角计算方法，明确地给出了满足GSO卫星与NGSO卫星频率兼容的地球站规避角计算方法。
2、本发明的一种GSO与NGSO卫星频谱共存的规避角计算方法，采用基于地球站的视角分析确定满足GSO卫星与NGSO卫星频率兼容的规避角，易于NGSO卫星***实施规避策略。
附图说明
图1为地球站分离角示意图。
图2为GSO地球站接收天线辐射方向图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明以GSO与NGSO卫星下行链路频率兼容共用为例给出下述技术方案。
对于NGSO卫星发射天线和GSO接收天线参数给定的频率兼容问题，首先确定GSO地球站接收到的NGSO卫星发射波束的干扰与GSO地球站接收***的等效噪声之比的门限值；然后，计算NGSO地球站接收***的等效噪声；然后，确定GSO地球站在规避角处的接收增益需要满足的条件；最后，根据上述条件和GSO地球站接收天线的辐射方向图确定规避角。
本发明提供的一种GSO与NGSO卫星频谱共存规避角计算方法，包括以下步骤：
步骤一、确定GSO地球站接收到的NGSO卫星发射波束的干扰I与GSO地球站接收***的等效噪声N之比的门限值η0；
GSO卫星与NGSO卫星能否频谱共存用GSO地球站接收机接收到的NGSO卫星发射波束的干扰I与GSO地球站接收***的等效噪声N之比η来衡量；
η＝I/N (1)
根据《无线电规则》确定GSO地球站接收到的NGSO卫星发射波束的干扰与GSO地球站接收***的等效噪声之比的门限值η0。
步骤二、计算GSO地球站接收***的等效噪声N；
GSO地球站接收机的等效噪声可以表示为
N＝kTB (2)
其中，k是波尔兹曼常数(单位，J/K)，T是接收***等效噪声温度(单位，K)，B是接收***的参考带宽(单位，Hz)。
步骤三、利用门限值η0、干扰I以及噪声N确定GSO地球站接收天线在规避角处的接收增益Gr(α0)需要满足的条件；
在GSO卫星与NGSO卫星频谱共用的背景下，共线干扰可能是一个严重的问题，特别是当从GSO地球站观察到的、GSO卫星与NGSO卫星之间的张角较小时。GSO地球站接收机接收到的NGSO卫星的干扰可以表示为
其中，Pt是NGSO卫星发射功率；Gt(β)是NGSO卫星发射天线增益，β是发射偏离角；Gr(α)是GSO地球站接收天线增益，α是接收偏离角；λ是电波波长，R是NGSO卫星到NGSO地球站传输链路作用距离。
将公式(3)带入公式(1)得
NGSO卫星的波束方向指向NGSO地球站，在其他条件不变的情况下，当GSO地球站与NGSO地球站处于同一位置(如图1所示)时，GSO地球站接收机接收到的NGSO卫星的干扰最大，所以采用GSO地球站与NGSO地球站同址条件获得的空间隔离规避角必然适用于GSO地球站与NGSO地球站不同址的场景。
当GSO地球站与NGSO地球站同址时，公式(4)中的发射偏离角β＝0°，从而公式(4)中的NGSO卫星发射天线增益即为NGSO卫星发射天线的最大增益。将NGSO卫星发射天线的最大增益记为Gt-max，从而公式(4)中的NGSO卫星发射天线增益Gt(β)＝Gt-max。将Gt(β)＝Gt-max带入公式(4)得
NGSO卫星发射天线波束方向指向NGSO地球站，GSO地球站接收天线波束方向指向GSO卫星，又由于本发明方案假设GSO地球站与NGSO地球站同址，所以从GSO地球站观察到的GSO卫星与NGSO卫星之间的张角即为GSO地球站接收天线的接收偏离角。将GSO地球站接收到的NGSO卫星发射波束的干扰与GSO地球站接收***的等效噪声之比小于等于门限值η0对应的GSO地球站接收天线的接收偏离角记为α0，从而
角度α0即为GSO卫星与NGSO卫星频谱兼容共用的规避角，对不等式(6)进行整理，可以获得GSO地球站接收天线在规避角α0处的接收增益Gr(α0)需要满足以下条件：
步骤四、在GSO地球站接收天线的辐射方向图上寻找接收增益满足上述条件的角度，即为GSO卫星与NGSO卫星频谱兼容的GSO地球站规避角。
实施例
首先给出分贝(dB)的定义，分贝(dB)是电子学中广泛用来表示功率之比的对数单位，假设两个功率之比为Kp，则这两个功率之比Kd的对数(dB)表示为：Kd＝10log10Kp(dB)，后文的实施例中同时采用分贝和普通单位。
本发明的一种GSO与NGSO卫星频谱共存的规避角计算方法，GSO地球站接收***的等效噪声温度为T＝160K，参考带宽为B＝10MHz，波尔兹曼常数为k＝1.38×10-23J/K。NGSO卫星发射天线的最大增益为Gt-max＝9.5dBi，在参考带宽为B＝10MHz的发射功率为Pt＝6dBW，电波波长为λ＝0.015m，传输链路作用距离为R＝1.2×106m。
步骤一、确定GSO地球站接收到的NGSO卫星发射波束的干扰与GSO地球站接收***的等效噪声之比的门限值η0；
根据《无线电规则》规定，对于频谱共用的两个GSO卫星***，当被干扰***接收到的干扰***发射波束的干扰与被干扰的等效噪声之比不超过η0＝-12.2dB时，两个GSO卫星***不需要进行协调。本发明的频率兼容共用采用此标准，当GSO地球站接收到的NGSO卫星发射波束的干扰与GSO地球站接收***的等效噪声之比不超过η0＝-12.2dB时，认为可以实现NGSO卫星***与GSO卫星***频率兼容。
步骤二、计算GSO地球站接收***的等效噪声N；
GSO地球站接收***的等效噪声温度为T＝160K，参考带宽为B＝10MHz，波尔兹曼常数为k＝1.38×10-23J/K，将以上参数带入公式(2)，可以计算GSO地球站接收机的等效噪声为
N＝2.21×10-14W＝-136.56dBW
步骤三、确定GSO地球站在规避角处的接收增益需要满足的条件
NGSO卫星发射天线的最大增益为Gt-max＝9.5dBi，在参考带宽为B＝10MHz的发射功率为Pt＝6dBW，电波波长为λ＝0.015m，传输链路作用距离为R＝1.2×106m；GSO地球站接收机的等效噪声为N＝-136.56dBW，GSO地球站接收到的NGSO卫星发射波束的干扰与GSO地球站接收***的等效噪声之比的门限值η0＝-12.2dB，将以上参数带入公式(7)，可以计算GSO地球站在规避角α0处的接收增益Gr(α0)需要满足条件为：
Gr(α0)≤15.8dBi
步骤四、在GSO地球站接收天线的辐射方向图上寻找接收增益Gr(α)满足公式(7)的角度，即为GSO卫星与NGSO卫星频谱兼容的GSO地球站规避角。
GSO地球站接收天线的参考直径取为30cm，接收增益采用《无线电规则》ITU-RS.465-6辐射方向图确定，方向图如图2所示，则偏离角为4.5°时，放大增益为15.7dBi(小于15.8dBi)。所以为了满足频率兼容要求，规避角取为4.5°即可。

Claims (2)

1.一种GSO与NGSO卫星频谱共存规避角计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、确定GSO地球站接收到的NGSO卫星发射波束的干扰I与GSO地球站接收***的等效噪声N之比的门限值η0；
步骤二、计算GSO地球站接收***的等效噪声N；
步骤三、将干扰I与等效噪声N之比小于等于门限值η0作为GSO与NGSO卫星频谱共存的标准，从而获得干扰I需要满足的条件，进而确定GSO地球站在规避角处的接收增益需要满足的条件；
步骤四、在GSO地球站接收天线的辐射方向图上寻找接收增益满足上述条件的角度，即为GSO卫星与NGSO卫星频谱兼容的GSO地球站规避角。
2.如权利要求1所述的一种GSO与NGSO卫星频谱共存规避角计算方法，其特征在于，GSO地球站在规避角处的接收增益Gr(α0)需要满足的条件为：
其中，Pt是NGSO卫星发射功率，Gt-max为NGSO卫星发射天线的最大增益；λ是电波波长，R是NGSO卫星到NGSO地球站传输链路作用距离，α0为GSO卫星与NGSO卫星频谱共存的规避角。
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