非静止轨道星座系统级干扰评估研究

非静止轨道(non-geostationary orbit,NGSO)星座系统间频率干扰分析通常采用链路级指标判断有害干扰,但难以评价多链路星座系统整体受干扰程度。针对此问题,设计了系统级容量损失指标评估星座系统间同频干扰程度,并对混合构型NGSO星座系统间容量损失概率分布进行了建模仿真。在典型星座共存场景下,若大规模星座主动采取空间隔离干扰规避措施,最大系统容量损失将从35%降低为0;若小规模星座主动采取相同规避措施,最大系统容量损失将从78%恶化为100%。结果表明,随着星座规模增大,主动规避措施可有效缓解频率干扰带来的容量损失,反之当星座规模减小,主动规避措施会增加链路中断风险,造成系统容量恶化。最后,针对性提出了适用于不同规模星座的干扰规避策略建议。

非静止轨道卫星星座系统功率通量密度包络的计算方法

新兴的非静止轨道(non-geo stationary orbit, NGSO)卫星星座由成百上千颗NGSO卫星编队组成,具有高动态的空间、时间、频谱、编码等多维一体特性,必然会对其他无线电系统(业务)带来时变的频率干扰问题,本文主要解决如何计算NGSO卫星星座系统下行链路的最大辐射能量问题.在ITU-R S.1503-3的计算框架下,通过引入卫星天线实际发射增益、波束配置与覆盖、用户点处最小隔离角的计算以及简化计算步骤等,给出了NGSO卫星星座系统功率通量密度(power-flux-density,PFD)包络的通用计算方法以及一个计算示例.通过分析可知,对所要仿真系统的各项参数,尤其是系统的切换策略、干扰规避或减缓策略等了解得越详细,得到的仿真结果就会越接近系统工作的真实值.本文的方法可用于计算任何NGSO卫星网络的PFD包络,以便参与下行等效PFD的计算.

非静止卫星轨道星座系统固定波束到地功率通量密度研究

功率通量密度是评估非静止卫星轨道星座系统保护地面业务系统的一项干扰评价指标。基于功率通量密度的定义,给出非静止卫星轨道星座系统固定波束功率通量密度的计算方法,在分析ITU关于非静止卫星轨道卫星固定业务系统的功率通量密度约束条件的基础上,给出确定非静止卫星轨道星座系统功率通量密度限值的方法。以Starlink系统为分析场景,计算分析Starlink测控波束的功率通量密度。结果表明,给出的功率通量密度计算方法与Starlink系统使用方法的分析结果完全一致,18.55~18.6 GHz频段测控波束功率通量密度不满足限值要求。在当前国际规则框架下,卫星星座规模大小是非静止卫星轨道星座系统合法使用Ka频段的决定性因素。

非静止轨道卫星通信系统中星际链路性能研究

由于非静止轨道卫星之间的相对位置关系不固定 ,所以其星际链路变化比较复杂。为了能给出实现星际链路工程难易程序的量化指标 ,提出了星际链路性能 (方位角、仰角和星间距离的变化速率和范围 )的理论计算公式 ,详细分析了星际链路性能随系统星座参数变化的规律。然后结合具体的星座实例 ,给出了低轨、中轨卫星通信系统中的星际链路性能的仿真结果。提出星际链路的计算公式 ,对于卫星通信系统的星座设计、组网方案等 ,有着重要意义。

基于中轨与静止轨道卫星定位系统星座优化设计

文中分析了中国区域性覆盖卫星导航系统“北斗”系统的特点,提出了采用“北斗”系统静止轨道卫星结合若干倾斜圆轨中轨MEO卫星,构成中国区域性覆盖星座的设计思想。文章给出了卫星导航定位系统星座优化设计方法,比较了多种设计思想和多种轨道形式的设计方案。通过仿真计算分析,在多种设计结果中,得到了优选的2颗GEO卫星结合若干MEO卫星星座设计方案设计结论。并且针对所选星座的覆盖性能,仿真给出了区域性覆盖优选星座的PDOP特性。

多层星座网络仿真教研系统设计与实现

随着6G架构的逐渐清晰与天空地海一体化需求的明确,非静止轨道卫星星座的发展进入了空前繁荣的阶段,美国STARLINK、Kuiper、英国OneWeb、中国卫星互联网星座等系统处于建设与部署的关键阶段。其中,多层星座网络的设计是解决全球无缝覆盖与随需接入的重要研究对象。然而,受限于卫星通信系统建设成本高、系统复杂、正式系统运行受国家管控等,真实系统难以直接应用于高等院校的实验教学工作。目前卫星通信相关课内实验及综合实验主要以机房参观、实验箱分组实验等方式进行,既缺乏直观的系统认识,且参与度较低。针对上述需求,该文设计了一套基于“轨道建模+系统分析+动态显示”的仿真系统,并利用快照仿真的思想实现了非静止轨道卫星星座的高动态性分析过程。实验结果表明,该系统能够较好地完成大规模多层星座网络的覆盖分析、同频干扰分析等功能,可支撑卫星通信、无线通信、通信综合实验等课程的实践需求。

非静止轨道广播卫星系统IMT-2000干扰分析

由于非静止轨道广播卫星系统NGSO-BSS与第三代移动通信系统IMT-2000的使用频段部分重叠,因此会产生系统间干扰,导致IMT-2000系统性能下降。为保证两系统共存,以日本拟发送的非静止轨道广播卫星系统为背景,建立了卫星系统对地面移动通信系统的干扰模型,用于分析该系统干扰地面同频段IMT-2000导致的上下行覆盖损失,并以此给出了能够保护IMT-2000系统的有效卫星发射PFD限值。

非静止轨道通信卫星星座间同频干扰概率分析

随着全球非静止轨道(non-geostationary orbit, NGSO)通信星座系统的大规模部署及应用,使用相同频率的星座系统之间存在着相互干扰的风险。NGSO系统间同频干扰概率的有效评估方法及合理评价指标是评估干扰风险及设计规避策略的基础,通过分析星座构型与地面站可视空域内卫星出现概率分布特性的关系,利用地面站接收端干扰噪声比保护阈值,建立了概率评估参数指标,并以OneWeb系统、O3b系统以及SpaceX系统为例,分析了全球范围地面站不同NGSO系统间发生有害干扰的概率分布特性。当系统间卫星出现概率分布趋同,会使有害干扰概率增加;反之,不同NGSO系统卫星在可视空域出现概率分布的较大差异会有效降低有害干扰概率。

非静止轨道宽带通信星座频率轨道资源全球态势综述(上)

频率轨道资源一直是非静止轨道(NGSO)宽带通信星座系统发展的关键要素。本文从现有星座的频轨解决情况、国际电信联盟(ITU)卫星网络资料申报现状、相关无线电规则的演进趋势等三个方面对NGSO宽带通信星座系统频率轨道资源的全球态势进行了综述和分析,并在此基础上提出了相关发展建议。

WRC-19为非对地静止轨道卫星星座建立新“里程碑”

"WRC-19为非对地静止卫星(non-GSO)星座确定了一个稳定的监管框架,这将使得巨型卫星星座很快取得成果,并为世界各国公民提供更实惠的网络连接手段。"国际电联无线电通信局(BR)主任马里奥·曼尼维奇在2019年世界无线电通信大会(WRC-19)上表示。经过四周的激烈讨论,WRC-19形成了non-GSO卫星网络的投入使用定义,建立了基于一定时间阶段必须满足一定比例在轨卫星数量的要求("里程碑"),以及50/40G H Z频段非静止轨道卫星频率共用磋商机制的国际规则框架,对确定需要协调的卫星网络的列表、卫星网络数据项申报以及短期卫星任务相关规则进行了修订。

非静止轨道卫星网络面向应用仿真分析

研究卫星提供网络服务形成空中服务网问题,由于卫星的快速性,造成切换时延,对网络连接造成影响。为提高卫星网络承载IP业务的性能,针对非静止轨道卫星(NGEO)网络进行定量分析,提出了卫星网络IP业务应用仿真模型,描述了具体的仿真实现步骤。设计了glonassl星座模型,分析了现有仿真工具的特性,对三种NGEO卫星网络的进行仿真,从时延角度分析多业务应用效果,结果表明对业务影响最大的因素是卫星网络轨道特性,为在应用中解决问题提供参考。

涉及非静止通信卫星星座的干扰计算方法

研究了涉及非静止通信卫星星座干扰的两个特性 ,即非固定且时变特性和集总特性 ,并针对这两个特性 ,提出了进行涉及非静止通信卫星星座的干扰计算的思路和方法。该方法引入时间离散化仿真和等效功率通量密度概念 ,可以解决国内亟待解决的涉及非静止通信卫星星座的干扰计算问题。

非同步轨道卫星通信系统的分析与设计

在概述非同步轨道卫星通信的基础上,讨论了低轨和中轨(非同步轨道)卫星通信系统的一些基本分析方法和设计思路,如范艾伦(Van Allan)辐射带及其对卫星高度选择的影响,非同步轨道/星座几何学,热噪声、衰落、干扰环境下的系统性能分析方法,对网络拓扑、智能网设计、调制处理、多址连接及通信协议的考虑等.

非静止卫星星座地球站的等效全向辐射功率包络计算方法

新兴的非静止轨道(non geo-stationary orbit, NGSO)卫星星座系统可支持分布在地球任何位置的海量地面终端,NGSO星座系统大多使用与GSO卫星星座系统同频的频段,再加上NGSO星座系统在空、时、频、码等域的高动态特性,必然会对GSO星座系统带来时变的频率干扰问题.为解决NGSO星座系统上行链路对GSO系统最大辐射能量的计算问题,通过引入卫星地球站(earth station, ES)可设置范围、GSO可见轨位弧范围、ES处最小隔离角、卫星ES天线最大可用发射增益,并通过完善计算步骤等,文中给出了NGSO星座系统上行等效全向辐射功率(equivalent isotropically radiated power, EIRP)包络的通用计算方法及一个计算示例.通过分析可知,拟仿真系统的各项参数尤其是相关的干扰规避和减缓策略越详细,仿真结果就越接近系统工作的真实值.本文方法可用于计算任何NGSO星座系统的上行EIRP包络,以便参与国际电信联盟《无线电规则》第22款上行等效功率通量密度的计算.

地球静止轨道粗定位的北斗系统接收机快速定位方法

传统全球导航卫星系统信号发射时间的整毫秒恢复算法,在接收机概略位置未知时存在计算量剧增而无法应用的问题。利用北斗系统混合星座中GEO卫星电文速率高的这一特点,提出一种基于GEO粗定位的北斗接收机快速定位的方法。在接收机概略位置完全未知的情况下,使用已获取完整信号发射时刻的纯GEO星座进行粗定位,根据解算获得的概略位置对非GEO卫星发射时刻毫秒整数时间进行恢复,利用所有可见卫星进行精确定位。使用国际全球连续监测评估系统测站观测伪距对算法进行验证,国内测站可100%实现伪距恢复,完成快速定位。仿真遍历中国区域用户,在仿真伪距增加均值为0,标准差为6m噪声,截止仰角为0°时,中国附近区域实现快速定位概率均大于98.68%,其中约80%的中国附近区域可以100%实现卫星信号传输时间恢复并完成快速定位。

非静止轨道卫星干扰与协调分析

以卫星通信作为研究对象,对大规模非静止轨道卫星(NGSO)星座系统间兼容性进行分析。首先搭建NGSO卫星系统模型;其次对Ka频段不同链路场景下NGSO卫星星座系统间的干扰进行计算分析,提出链路夹角的分析方法,通过对应的干扰噪声比(INR)进行有害干扰判别;最后通过有害干扰阈值对比,给出固定位置地面站星座系统间干扰累计分布,并遍历全球范围内星座系统间有害干扰累计分布,对于有害干扰采取空间隔离角进行协调分析。仿真结果表明,此方案适用于大规模NGSO卫星系统,为未来NGSO星座干扰与协调分析提供了理论参考。

WRC-19建立50/40GHz频段非静止轨道卫星频率使用规则和磋商机制

2019年世界无线电通信大会(WRC-19)1.6议题主要审议:为可能在37.5GHz^39.5GHz(空对地)、39.5GHz^42.5GHz(空对地)以及47.2GHz^50.2GHz(地对空)、50.4GHz^52.4GHz(地对空)频段内操作的非对地静止卫星固定业务(non-GSO FSS)卫星系统制定规则框架。

基于不同轨道高度iHCO通信卫星的CAPS星座优化研究

基于通信卫星的导航系统可以利用比地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)高约200 km的倾斜高圆轨道(inclined Highly Circular Orbit,iHCO)通信卫星组成导航星座。结合两种轨道高度的倾斜高圆轨道通信卫星,仿真分析了利用倾斜高圆轨道卫星组成的中国区域定位系统(Chinese Area Positioning System,CAPS)的导航性能,并讨论了利用倾斜高圆轨道卫星组成的中国区域定位系统实现中国区域覆盖的最佳星座布局。

基于干扰对齐的NGSO星座系统同频干扰抑制

针对当前太空中,非静止卫星轨道(NGSO)星座系统日益增加,使用相同频段、轨道邻近的卫星网络越来越多,NGSO星座系统之间以及NGSO星座系统与传统的静止卫星轨道(GSO)星座系统之间的同频干扰日益严重的问题,提出利用无线通信中的干扰对齐算法,根据卫星网络的传输信道信息,在发射端匹配特征信道的预编码矩阵,缓解低轨卫星网络同频干扰问题,在此基础上以ChinaSat、OneWeb和Fortran系统进行仿真,对利用干扰对齐算法前后的干扰数值进行比较,证明了此方法的可行性,为今后此类问题的研究提供了参考。

星座卫星移动通信系统的成本分析与比较

本文在对星座卫星通信系统的成本进行分解的基础上,参照Globalstar、Odysssey和INMARSAT 3个系统的功率等参数来估算出56颗星(包括备用星)的LEO系统、15颗星(包括备用星)的MEO系统和4颗星(包括备用星)的GEO系统作为全球系统时的空间段、地面段及系统总成本。通过估算得出LEO系统总成本约是GEO(MEO)系统的2.5(1.6)倍。