1 星鏈” 手機直連頻率干擾規避能力分析

中圖分類號：TN9295：TN927+23·TN97

文獻標志碼：A 文章編碼：1672-7274（2025）07-0086-03

Analysis ofFrequency Interference Ability of “Starlink”Direct to Cell

ZHUXuan，WEIWei （TheStateRadio_monitoring_center TestingCenter，Beijing1ooo41，China）

Abstract： Direct satellite connection to Cell is leading the development direction of information and communication industry.In October 2023，the US company SpaceXlauncheda direct satelite service for mobile phone，and plans to provide voice，date services to the world in future.And on january3，2024，21 starlink V2.0mini satelites were launched intoorbitbytheFalcon9rocket，including thefirstsix direct tocellteststars，making the official launch of SpaceX's“space 4Gbase station”construction.Internationaly，a resolution was also passed at the WRC-23 conference， which established the spectrumand use rules of the Direct to Cellas the research topic of WRC 27^[1] .Direct to Cell is a strategic emerging industry that promises to provide true global coverage of mobile communications and willbring tremendous value to individuals and organizations around the world.

Keywords：directtocell; frequency interference; interferenceavoidance

0 引言

本文主要研究的是衛星手機直連頻率干擾規避能力的問題，目前，關于手機終端直連衛星測試并無詳細的報道，本文的目的是通過SpaceX公司開展手機直連衛星的測試，利用手機不同的直連模式，了解頻譜使用模式，根據制定的試驗方案和實驗數據分析手機直連的頻率干擾的特點。為手機直連頻率的干擾規避能力提供理論依據。

1 手機直連衛星的總體概述

衛星移動通信首次向全世界展示了便攜式衛星電話的廣闊前景，通過使用普通的智能手機實現與衛星之間的連接，提供語音和寬帶數據服務。由于終端到衛星的鏈接與終端到基站的鏈接方式在距離上不是一個數量級，因此，要想手機直連衛星，則需要通過改造傳統的衛星系統，則要求衛星的軌道越低、數量多、天線大、發射功率高等。為此，從衛星提供直接到手機的通信連接面臨著較大的技術挑戰。

SpaceX已獲得FCC授權開展手機直連衛星測試，兩千余顆衛星構建全球覆蓋手機直連網絡。“星鏈”手機直連衛星目前規劃2016顆，屬于二代“星鏈”系統的組成部分。衛星上將搭載PCS中頻天線和eNodeB調制解調器（LTE標準），單波束傳輸速率約7Mbps，部著在 525km（53^° 傾角）和 530km C 33^° 傾角）軌道的28個軌道面，每個軌道面72顆，覆蓋全球南北緯 58^° 范圍地區，其中80顆～100顆衛星可全天覆蓋美國大陸、阿拉斯加、夏威夷和波多黎各等地區和領海。“星鏈”手機直連業務于2023年10月正式上線官網，計劃2024年提供雙向短消息和消息類App服務，2025年提供語音和數據服務以及物聯網服務[2]。

2 手機直連衛星的工作模式

2.1頻譜使用模式

手機直連衛星中使用不同的頻譜資源決定了不同的技術路線和工作模式。由于全球手機直連衛星的頻譜未確定，各國采取的技術路線和工作模式也未能達成一致。目前，主要在探索三種頻譜使用模式：一是使用衛星移動業務的頻率，手機使用衛星移動運營商的瀕率連接衛星，工作頻段主要集中在L和S頻段。二是使用地面移動業務的頻率，工作在該模式的手機無須做任何修改，但是衛星公司必須和地面通信運營商合作以獲得瀕率使用權。三是面向未來的星地融合的一種解決方案，3GPP正在規劃專用頻率，允許將衛星業務納入其非地面網絡標準。

2.2“星鏈”手機直連的工作模式

“星鏈”手機直連服務采用地面運營商頻率資源，以網絡漫游形式與地面網絡融合，4G手機用戶無須更換設備，發出通信請求后經由衛星的星間鏈路、星地鏈路傳輸到“星鏈”信關站，信關站再光纖接入到移動運營商網絡處理語音、消息和數據業務。

圖1“星鏈”手機直連試驗星

圖2“星鏈”手機直連通信鏈路

目前，SpaceX已獲FCC批準使用美國T-Mobile運營商的PCSGBlock瀕段（1910MHz-1915MHz和1990MHz-1995MHz） 開展美國地區服務測試，還與瑞士Salt、加拿大Rogers、新西蘭OneNZ、澳大利亞Optus、日本KDDI、智利和秘魯Entel共6家大型地面移動運營商建立了合作伙伴關系。SpaceX公司的“星鏈”衛星已在各國開展通信業務。

3 星鏈”手機直連試驗方案

2023年12月，SpaceX公司獲美國FCC批準，可從12月10日起開展為期180天“星鏈”手機直連試驗。SpaceX可分批部署840顆“星鏈”手機直連衛星，其中約60顆在美國地區全天可見，采用T-Mobile公司的授權頻譜，在美國境內13個陸地測試點和12個射電望遠鏡站點進行試驗，每個地點測試半徑 100km ，測試手持終端共2000臺[3]。

3.1試驗方案

試驗主要分三個階段展開。一是發射及早期軌道階段。衛星被發射到 290km-350km 軌道，主要開展手機直連衛星天線在軌測試，確保天線的功能和網絡能力按設計運行。二是停泊軌道階段。根據衛星測試結果，天線運行正常的衛星將進行升軌并到達停泊軌道，開展進一步測試。三是運行軌道階段。完成測試的衛星再次升軌進入運行軌道，開始天地聯試，與地面上由T-Mobile或SpaceX工作人員控制的蜂窩試驗終端進行通信。

表l“星鏈”手機直連天線發射波束最大功率通量密度

3.2試驗重點

（1）測試衛星是否符合FCC衛星通信規則第25部分相關規定。

（2）測試相鄰手機終端間的頻段內干擾。

（3）在指定測試地點的不同地理位置，以不同衛星發射功率和掃描角度，確認功率通量密度（PFD）水平。

（4）測試受控手機終端在不同地理位置接收信號強度和數據速率，包括樹木下、建筑物附近、山谷中等環境。

（5）測試衛星接收信號強度、多普勒損失情況、受控手機在不同手機數據速率和衛星掃描角度下的時間同步情況。

（6）測試網絡拓撲軟件，以改善覆蓋范圍，同時滿足服務限制要求。

（7）測試手機直連衛星波束對射電望遠鏡的干擾，

4 手機直連服務頻率干擾規避能力

“星鏈”手機直連衛星為避免在運行時對頻段內、相鄰頻段間以及跨邊境頻段的地面和衛星通信用戶造成有害干擾，設計了高效波束規劃和網絡拓撲軟件，可在發生有害干擾時快速關閉任何指定區域、任意數量的衛星波束，并在服務限制區或無線電靜默區周圍近實時重新規劃網絡，降低對相鄰可用地區的影響。

4.1頻段內干擾

SpaceX主要針對Omnispace公司提出的S頻段內干擾進行分析，Omnispace公司雖然目前未發射衛星，但擁有1980MHz-2010MHz通信頻率使用許可，向FCC提出了“星鏈”頻率干擾問題。SpaceX具體分析了以下5種不同衛星規模下，天線增益為0dBi時的干擾情況。

表2不同衛星規模下對Omnispace公司衛星的干擾情況

隨著“星鏈”手機直連衛星數量的增加，SpaceX可動態調整其功率通量密度（PFD）水平，避免對其他衛星運營商產生干擾，且干擾功率均低于Omnispace公司提出的干擾閾值。

4.2頻段外干擾

SpaceX公司“星鏈”手機直連衛星頻段外釋放干擾低于FCC規則中的地面熱噪聲最低值，可避免對地面用戶的有害干擾。同時，也不會對Terrestar地球同步軌道衛星用戶造成干擾，主要分析見表3。

4.3邊境區域干擾

“星鏈”通過網絡拓撲軟件動態規劃波束，把低仰角波束中心定位到離國際邊境更遠的地方，使邊境附近的任何下行波束功率均不會超過規定的場強限制（除非邊境國家監管機構批準授權超出）。通過動態波束規劃，還避免了在邊境地區設置固定限制區，使“星鏈”持續優化邊境地區的網絡覆蓋能力。

“星鏈”也可通過多種措施，防止用戶在地面運營商合作伙伴的服務區外進行未經授權的手機直連通信。“星鏈”的跨境傳輸功率，比關閉鏈路所需的功率還低，因此手機用戶無法連接到T-Mobile服務區外的手機直連網絡，類似用戶在T-Mobile地面網絡覆蓋范圍之外攜帶手機跨境時無法獲得服務的情況。此外，T-Mobile會對每個請求手機直連服務的手機進行身份驗證，確保只有經過授權的用戶才能連接到“星鏈”網絡。

表3星鏈與Terrestar衛星頻段外干擾分析4

5 結束語

我國應抓緊謀劃手機直連衛星新技術新應用的頻譜政策，研究符合我國利益的“手機直連”終端的頻譜資源，大力發展我國“手機直連”產業。同時，應鼓勵我國在“手機直連”產業中的相關單位積極參與國際規則和標準制定，引領手機直連衛星領域的國際規則和標準的制定。未來，依靠低軌衛星互聯網，任何人通過一部手機就可以在任何時間、地點提供無縫覆蓋的通信服務。“手機直連”衛星將是實現空天地一體化的產業支柱之一。

參考文獻

[1]ITUWRC-23ClosingCeremony，2023.12.15，online：https：//itu.int/en/ mediacentre/Pages/PR-2023-12-15-WRC23-closing-ceremony.aspx

[2]SpaceXRequestforSpecial TemporaryAuthorityto ConductExperimental Operations

[3]Federal communications Commission Experimental Special Temporary Authorization

[4]SpaceX Response to Technical Questions re SCS Application