遙感衛星與公眾移動通信系統頻率干擾計算方法

中圖分類號：TN92；TN972；TN98

文獻標志碼：A 文章編碼：1672-7274（2025）05-0028-04

Abstract：With the development of mobile communication technology，the bandwidth demand of International Mobile Telecommunications （IMT） expands rapidly.For this reason，research has been carried out on sharing the same frequency bands with space radio services.This article takes earth exploration satelite service in the7/8 GHz frequency band as the point of penetration to explore the calculation method for frequency interference between satelite networksand IMT systems，in order to provide reference for frequencycompatibilitybetween IMTsystems andsatellite networksinotherfrequencybands.

Keywords：satellite networks;IMT systems;interference analysis

0 引言

隨著公眾移動通信系統（IMT）對帶寬需求的不斷增加，為其新增頻率劃分一直是近幾屆國際電信聯盟（ITU）世界無線電大會（WRC）的熱點議題，并開始研究與空間業務頻率共用的可能。在可預見的未來，星地頻率兼容共用的問題將成為衛星無線電頻率協調的關鍵之一。在WRC-23為WRC-27制訂的會議議程中，議題1.7的內容之一即是開展7125MHz＼～8400MHz頻段或其中部分頻段用于IMT與該頻段現有主要業務的兼容共用研究，并制定技術條件。2025年3月4日，工業和信息化部印發了《衛星網絡國內協調管理辦法（暫行）》，進一步明確了衛星頻率和軌道資源的申報、協調機制。

考慮到7125MHz＼～8400MHz頻段主要業務劃分之一是衛星地球探測業務，該頻段是我國遙感衛星的主用頻段。經查相關數據，我國目前將該頻段應用于衛星地球探測業務的衛星網絡資料已超過300組。針對上述頻段找到衛星地球探測業務衛星網絡與IMT系統間合適的干擾計算方法，對于開展雙方系統兼容共用研究，具有重要的指導意義。

干擾場景分析

根據《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》[1]和ITU《無線電規則》[2，在7125MHz～8400MHz頻段中，衛星地球探測業務以主要業務劃分存在于7190MHz～7250MHz和8025MHz～8400MHz頻段。其中，7190MHz～7250MHz應用方向為地對空，僅限于航天器的跟蹤、遙測和遙令；8025MHz～8400MHz應用方向為空對地，用于遙感數據的對地傳輸，也可用于傳輸衛星姿態等測控信息。

目前在上述頻段內，IMT系統的相關技術參數正在ITU開展研究。本文參考第三代合作伙伴計劃（3GPP）在相關標準中給出的技術參數，在時分雙工（TDD）的場景下，將衛星地球探測業務衛星網絡和IMT系統的干擾分析分為以下幾種。

（1）干擾方為衛星網絡，受擾方為IMT系統。

? 空間電臺至地球站的下行鏈路干擾IMT基站 至移動終端的前向鏈路，即干擾方為空間電臺， 受擾方為IMT移動終端。

? 空間電臺至地球站的下行鏈路干擾IMT移動 終端到基站的反向鏈路，即干擾方為空間電臺， 受擾方為IMT基站。

? 地球站至空間電臺的上行鏈路干擾IMT基站 至移動終端的前向鏈路，即干擾方為地球站， 受擾方為IMT移動終端。

? 地球站至空間電臺的上行鏈路干擾IMT移動 終端到基站的反向鏈路，即干擾方為地球站， 受擾方為IMT基站。

（2）干擾方為IMT系統，受擾方為衛星網絡。

? IMT基站至移動終端的前向鏈路干擾地球站至空間電臺的上行鏈路，即干擾方為IMT基站，受擾方為空間電臺。

? IMT基站至移動終端的前向鏈路干擾空間電臺至地球站的下行鏈路，即干擾方位IMT基站，受擾方為地球站。

? IMT移動終端到基站的反向鏈路干擾地球站至空間電臺的上行鏈路，即干擾方為IMT移動終端，受擾方為空間電臺。

? IMT移動終端到基站的反向鏈路干擾空間電臺至地球站的下行鏈路，即干擾方為IMT移動終端，受擾方為地球站。

2 仿真建模

2.1IMT系統

考慮城市宏蜂窩（UrbanMacro，UMa）、城市微蜂窩（UrbanMicro，UMi）、農村宏蜂窩（RuralMacro，RMa）三類場景。UMa場景主要適用于建筑物分布比較密集的城市區域，特別是各省會城市的商業中心和密集寫字樓區域；UMi場景主要應用于城市道路小基站場景，基站天線位于屋頂高度或以下，基站間距較小，模擬城市人口非密集區情況；RMa場景主要應用于建筑物分布非常稀疏的區域，如我國大部分的農村區域和少數不發達的鄉鎮區域。

由于部分頻段IMT系統應用于干擾仿真的技術參數仍在ITU研究之中，本文參考X頻段IMT系統技術參數開展研究。技術參數依據包括3GPPTR38.901標準[3]、ITU-RM.2412報告書[4等。

2.2衛星網絡

考慮到X頻段應用于非靜止軌道（NGSO）衛星網絡資料組數更多且干擾場景更惡劣，本文只考慮NGSO星座場景。基于時間步進，每個采樣時刻衛星地球站按相關策略選擇建鏈衛星，并將波束發射方向指向該衛星。

衛星網絡參數主要依據擬分析衛星網絡向ITU申報的衛星網絡資料，本文以下列衛星網絡數據為例分析其與IMT系統間的干擾情況。

為保證衛星鏈路通信質量，上述頻段衛星地球探測業務地球站站址通常遠離城市人口密集區域，本文只考慮地球站距IMT系統一定保護間隔的場景。

2.3信道建模

星地鏈路主要考慮自由空間損耗、陰影衰落以及地物損耗。其中自由空間損耗[5]為：

L_f=32.44+20logf[MHz]+20logd[km]

陰影衰落服從均值為0，方差為 σ_SF 的對數正態分布。地物損耗參考ITU-RM.2108建議書[6]。

地面鏈路參考3GPPTR38.901標準[3所提供的地面LOS徑信道模型。

仿真建模IMT與衛星地球站（拉遠式）的節點拓撲如圖3所示，其中，IMT三種不同灰度用于區分扇區，不代表頻率復用。

圖3IMT與NGSO地球站拓撲建模

2.4干擾計算

衛星網絡對IMT系統的干擾為單鏈路干擾，采用單對單計算的形式：

IMT系統對衛星網絡則為多鏈路對單鏈路的集總干擾，計算為

3 仿真流程

仿真基于時間步進，整體流程如下：

步驟1：使用軟件生成本NGSO衛星軌道外推數據，仿真時長為1個月，步進為 1min 。

步驟2：地面IMT系統參考UMa、UMi、RMa系統標準以及地球站位置進行網絡拓撲建模。衛星地球站根據與城市隔離距離進行拉遠式位置建模。

步驟3：開始時間步進。

（1）更新衛星軌道位置信息，地球站最大仰角選星，同時生成衛星側的上下行鏈路。

（2）開始蒙特卡羅。 ① 每個IMT扇區按均勻分布隨機部署一個終端位置； ② 生成每個終端與基站之間的前向、反向鏈路； ③ 計算衛星系統鏈路與IMT系統鏈路之間的互干擾。

（3）進入下一個時間切片。

步驟4：整合數據，集總干擾計算，整理干擾數據的統計信息。

干擾保護標準

4.1IMT系統保護標準

通信鏈路的性能受到干擾的影響，接收機噪聲增加1dB，會引發通信性能的大幅劣化，具體表現形式包括可用衰落余量減少、有效鏈路距離損失以保持可接受的誤碼率等，在自由空間傳播環境下的通信范圍下降10% 左右。接收機噪聲增加1dB對應于干擾 _;+ 噪聲和噪聲比，即（I+N）/N為1.26，或干擾噪聲比I/N約為-6dB。在ITU的相關文獻中，比如，ITU-RM.2292-0報告7]，此值是IMT系統臺站（包括基站和移動終端）受擾分析中常用的門限值。

4.2衛星網絡保護標準

（1）上行方向。針對7190MHz～7250MHz頻段衛星地球探測業務，空間電臺接收空間遙令和數據上注，保護標準依據ITU-RSA.514建議書[8]，即重疊頻率內每1kHz帶寬內干擾功率超過-161dBW的時間概率不得超過 0.1% 。

（2）下行方向。針對8025MHz～8400MHz頻段衛星地球探測業務，NGSO衛星空對地傳輸數據，保護標準依據ITU-RSA.1026建議書[9]，即每 10MHz 帶寬內干擾功率超過-147dBW的時間概率不得超過20% ，每 10MHz 干擾功率超過-133dBW的時間概率不得超過 0.0125% 。

4.3保護距離

本文描述的方法是在確定地球站站址部署后，通過干擾仿真研判其與IMT系統是否能夠兼容共用，不產生超過保護標準的不可接受干擾。

以仿真建模給出雙方系統參數為例，當地球站距主城區距離 19.41km 時，仿真場景中衛星網絡和IMT系統可以兼容共用，造成的干擾未超過干擾保護標準。該方法同樣可以依據衛星網絡與IMT系統各自的保護標準，分析出地球站與IMT系統間至少應存在的保護距離。

從圖4中可以看出，當隔離距離為 5km 時，衛星上行測控鏈路干擾IMT反向鏈路的 I/N 最大值為-6.8978dB，滿足干擾保護標準 （I/N=-6 dB，超限百分比閾值 0% ）。但此時的I/N最大值非常接近閾值，考慮鏈路損耗隨機數大小問題，應進一步擴大隔離距離分析結果。

由圖5可知，當隔離距離為 5.5km 時，衛星上行測控鏈路干擾IMT反向鏈路的I/N最大值為-9.6295dB，滿足干擾保護標準 （I/N=.6dB ，超限百分比閾值 0% ）。

綜上，本文給定的仿真場景中，地球站與IMT擬部署區域的干擾保護距離臨界值為5 km～5.5km 。

5 結束語

本文以7/8GHz衛星地球探測業務作為切入點，給出了衛星網絡與IMT系統干擾分析計算方法，同樣可以推廣至其余頻段衛星網絡與IMT系統干擾分析，對規范國內無線電秩序，規劃地球站站址，提升頻譜使用效率具有重要意義。

參考文獻

[1]中華人民共和國無線電頻率劃分規定[EB/OL].https：//www.gov.cn/ gongbao/2023/issue_10646/202308/content_6898890.html

[2]ITURadio Regulations （edition2024）[M].Switzerland，2024.

[3] 3GPP.Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz （Release 18）：TR 38.901 V18.0.0-2024[S].3GPP support office，2024.

[4]Guidelines for evaluationof radio interface technologiesforIMT-2020[R]. ITU-RM.2412-0，2017.

[5]Calculation offree-spaceattenuation[R].ITU-RP.525-5，2024.

[6]Prediction of clutter loss[R].ITU-RP.2108-1，2021.

[7]Characteristics of terrestrial IMT-Advanced systems for frequency sharing/ interferenceanalyses[R].ITU-RM.2292-0，2013.

[8]Interference criteria forcommandand datatransmissionsystemsoperatingin theEarth exploration-satellite and meteorological-satellite services[R].ITU-R SA.514-3，1997.

[9]Aggregate interferencecriteria forspace-to-Earthdata transmission systems operatingintheEarth exploration-satellite and meteorological-satellite servicesusingsatellitesinlow-Earthorbit[R].ITU-R SA.1026-5，2017.