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。

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。

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。

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.

美国NGSO宽带通信星座系统管理政策研究(上)

SpaceX和OneWeb等非静止轨道(NGSO)宽带通信星座的兴起给卫星业务的监管带来了严峻挑战,各主要航天大国都在加紧制定相关的星座管理政策。美国对于NGSO宽带通信星座的管理一直走在世界前列,其管理政策具有较强的可操作性和前瞻性,非常值得借鉴。本文从管理机构、立法情况、频率规划、管理机制、当前授权情况、主要规则条款及其变化趋势、最新发展动向等多个方面对美国NGSO宽带通信星座系统的管理政策进行了全面介绍和评述,并重点围绕星座授权流程、里程碑管理、国外星座监管、兼容与协调机制、NGSO动中通管理、轨道碎片管理等热点问题进行了解读,在此基础上提出了相关发展建议。

基于空间位置概率的NGSO通信星座干扰仿真分析研究

针对非静止轨道(non-geostationary orbit,NGSO)通信星座系统与静止轨道(geostationary orbit,GSO)卫星系统同频干扰问题,建立了面向多波束NGSO通信星座系统的集总干扰分析模型,根据国际电联的相关建议和报告,提出了基于空间位置概率的双精度分析方法.通过对NGSO参考卫星进行空间采样,得出干扰的统计分布规律.以OneWeb和SINOSAT-5系统为仿真场景,评估了两系统间的干扰情况,并与国际通用工具对比验证了所提方法的正确性.在此基础上探究了精细步长仿真准则和地球站位置对结果的影响.结果表明,对于大规模NGSO通信星座系统,分隔角小于等于精细步长区域夹角的NGSO卫星数占比门限为20%时能够兼顾结果精度和计算效率,干扰分布趋势与GSO地球站纬度密切相关.

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。

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。

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.

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。

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。

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。

美国FCC NGSO星座系统频率许可管理浅析

当前全球卫星互联网产业发展已进入快车道,向规模化、低轨化等方向发展的趋势日益明显。对大规模低轨星座的监管、统筹及与高轨系统之间的关系已成为各国主管部门亟待解决的难点问题。本文以美国FCC对Starlink的支持为切入点,聚焦美国FCC对空间业务的无线电管理,介绍了其管理思路及变化趋势,可以为我们提供借鉴。

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。

全球动态场景下非静止轨道通信星座干扰发生概率和系统可用性

随着非静止轨道（non-geostationary orbit,NGSO）卫星系统数量的增加,使用相同频率的NGSO卫星系统之间相互干扰的问题日益凸显。由于NGSO卫星系统干扰场景具有卫星数目众多和相对关系时变等特点,因此针对静止轨道（geostationary orbit,GSO）卫星系统间干扰的传统仿真方法和评价体系不再适用。该文根据国际电信联盟相关的规则和建议,建立了NGSO卫星系统干扰分析数学模型,提出了卫星星座干扰分析的链路夹角概率分析方法;针对NGSO卫星数目众多和时空关系时变等复杂特征给出了全球场景下NGSO全星座干扰分析的方案,提出了星座间产生有害干扰的概率计算方法和星座可用性指标。在实际卫星网络资料的基础上,以OneWeb系统和O3b系统为例,计算了卫星系统间干扰保护的链路夹角限值范围,并给出了全球范围内卫星链路夹角、干扰状态及可用性比例的概率分布结果,为NGSO星座干扰分析提供了一种可参考的手段。